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0引言 客運(yùn)索道是利用鋼絲繩和運(yùn)載工具運(yùn)送乘客的一種機(jī)械運(yùn)輸設(shè)施，應(yīng)用于山岳景區(qū)及滑雪場，一旦發(fā)生事故會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。鋼絲繩作為索道的承載構(gòu)件，其重
0引言
客運(yùn)索道是利用鋼絲繩和運(yùn)載工具運(yùn)送乘客的一種機(jī)械運(yùn)輸設(shè)施，應(yīng)用于山岳景區(qū)及滑雪場，一旦發(fā)生事故會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。鋼絲繩作為索道的承載構(gòu)件，其重要性不言而喻。與其他設(shè)備鋼絲繩僅受拉力的情況不同，索道用的鋼絲繩同時(shí)承受拉力和剪力，受力情況更加復(fù)雜，對鋼絲繩的要求也更高。
1鋼絲繩的損傷
鋼絲繩在日常運(yùn)行中，由于張力彎折等機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及外部環(huán)境的影響，出現(xiàn)各種損傷，如果損傷超過標(biāo)準(zhǔn)則要立即更換。損傷類型主要有磨損、銹蝕和斷絲等。由于客運(yùn)索道鋼絲繩基本都選擇鍍鋅鋼絲繩且轉(zhuǎn)輪都采用軟質(zhì)襯墊，因而銹蝕和磨損出現(xiàn)的極少，損傷主要為斷絲。斷絲會(huì)直接造成鋼絲繩強(qiáng)度降低，對鋼絲繩的影響危害巨大。斷絲按照成因可分為外因造成的斷絲、材質(zhì)變化、疲勞斷絲。
1）外因造成斷絲非正常使用造成的損傷，如機(jī)械故障造成的撞擊（脫索、索系鞭打纏繞）、周圍環(huán)境造成的損傷（如落石、樹木倒伏等）等。發(fā)生事故后，應(yīng)立即停運(yùn)，檢查鋼絲繩表面情況，如有無斷絲、磨損、變形等。
2）材質(zhì)變化如果因外部原因造成了鋼絲材質(zhì)的變化，無論是否出現(xiàn)斷絲損傷，都按照斷絲計(jì)算。造成材質(zhì)變化的原因主要有雷擊、故障造成高速機(jī)械摩擦。鋼絲繩一般采用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度碳素鋼拉拔捻制而成，碳素鋼一旦受到高溫，會(huì)使碳化物粗大，晶格組織發(fā)生變化，鋼絲的機(jī)械性能下降。鋼絲雖未斷裂損傷，但在短時(shí)間使用中的反復(fù)彎曲，形成斷絲損傷，鋼絲繩整體結(jié)構(gòu)下降，在判定時(shí)此類變化也應(yīng)歸為斷絲。
3）疲勞斷絲索道在正常運(yùn)行時(shí)，鋼絲繩經(jīng)過各種轉(zhuǎn)輪時(shí)會(huì)形成彎曲，在允許張力下經(jīng)過一定次數(shù)的彎曲后，鋼絲因疲勞而產(chǎn)生斷絲。當(dāng)鋼絲繩受到彎曲時(shí)，鋼絲繩表面的鋼絲受到的彎曲應(yīng)力最大，故疲勞斷絲一般先發(fā)生在表面鋼絲。疲勞斷絲是鋼絲繩強(qiáng)度開始下降，壽命進(jìn)入末期的表象，需要引起各方重視。
2鋼絲繩的檢查檢測
目前索道使用單位關(guān)于鋼絲繩的檢查，主要分為員工檢查以及檢測機(jī)構(gòu)無損檢測。員工檢查主要采用目視掛紗檢查鋼絲繩表面斷絲情況，測量鋼絲繩直徑及捻距的變化。但是，目視檢查的效率和準(zhǔn)確度很低，且只能發(fā)現(xiàn)外部損傷，目前鋼絲繩損傷最可靠的手段是依靠鋼絲繩探傷儀進(jìn)行檢測。鋼絲繩探傷經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，目前最可靠的檢測方法是通過磁性原理進(jìn)行檢測，并已取得了較為廣泛的應(yīng)用，但還存在著一定的局限性。
1）缺陷狀況復(fù)雜鋼絲繩是一種由上百根鋼絲組成的鋼絲系統(tǒng)，而每根鋼絲的狀態(tài)將對整個(gè)磁系統(tǒng)的狀態(tài)造成影響，故復(fù)雜的缺陷狀況使基于磁性原理的鋼絲繩無損檢測方法異常復(fù)雜。
2）系統(tǒng)建模困難由于磁場為非線性，缺陷和其磁特征之間沒有精確的函數(shù)關(guān)系。目前，鋼絲繩探傷儀的檢測準(zhǔn)確率已經(jīng)大大提高，但檢測的自動(dòng)化及智能化程度不高，尤其對多缺陷復(fù)雜模型（見圖1）的結(jié)果分析需要檢測人員具備一定的經(jīng)驗(yàn)。
3檢測周期的影響因素
分析索道用鋼絲繩一般采用帶纖維芯的同向捻線接觸或面接觸的優(yōu)質(zhì)鋼絲繩，需要鋼絲繩廠家定制生產(chǎn)，生產(chǎn)運(yùn)輸需要較長周期。如果發(fā)生鋼絲繩報(bào)廢且沒有預(yù)先準(zhǔn)備的情況，索道長時(shí)間停運(yùn)將給使用單位帶來經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，故制定合理的檢測周期尤為重要。如檢測周期太短，雖確保了安全，但提高了索道使用單位的負(fù)擔(dān)，尤其對于固定抱索器索道，給索道員工增加了繁重的工作量。如檢測周期過長，不能確保鋼絲繩在檢測周期內(nèi)正常使用，給索道安全帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。
3.1影響索道用鋼絲繩使用的因素
3.1.1鋼絲繩使用年限的因素國外廠家統(tǒng)計(jì)鋼絲繩整個(gè)生命周期情況如圖2所示，其損傷-時(shí)間曲線基本遵從機(jī)械設(shè)備壽命曲線，分為磨合期、穩(wěn)定期及報(bào)廢期。
報(bào)廢期/
作合期定期增
時(shí)間
圖2鋼絲隨生命周期
磨合期發(fā)生損傷的原因：1）由于鋼絲繩在捻制過程中，鋼絲本身存在的薄弱點(diǎn)，如鋼絲焊接點(diǎn)等。在早期運(yùn)行中，薄弱點(diǎn)進(jìn)階發(fā)展成為損傷；2）鋼絲繩運(yùn)輸及安裝不當(dāng)造成的機(jī)械損傷形成的損傷。穩(wěn)定期的鋼絲繩經(jīng)過磨合后，運(yùn)行穩(wěn)定，損傷增加情況大幅減小。報(bào)廢期在使用一定年限后，鋼絲繩中的部分鋼絲開始出現(xiàn)疲勞情況，損傷情況開始增加，損傷數(shù)量隨使用時(shí)間而增加。
通過鋼絲繩的生命周期圖，可從2個(gè)角度分析鋼絲繩檢測周期的因素：
1）穩(wěn)定期可以看出穩(wěn)定期的長短決定了鋼絲繩的使用壽命。相同的使用條件下，鋼絲繩的制造質(zhì)量越好，鋼絲繩的穩(wěn)定期越長，也就代表著鋼絲繩的壽命越長。但鋼終繩各個(gè)廠家的制造質(zhì)量存在差異，現(xiàn)僅以相同廠家鋼絲繩比較。如圖3所示，通過統(tǒng)計(jì)一段時(shí)期內(nèi)某廠家部分鋼絲繩使用情況。其鋼絲繩的使用年限，即穩(wěn)定期基本符合正態(tài)分布。當(dāng)該廠家鋼絲繩的使用時(shí)間超過峰值年限后，檢測周期予以適當(dāng)縮短。
3）報(bào)廢期進(jìn)入報(bào)廢期的主要特征是鋼絲繩損傷大幅增加，且增加數(shù)量逐年提高，故可以通過無損檢測的歷年損傷情況判斷鋼絲繩是否進(jìn)入報(bào)廢期。如圖4所示，某索道的鋼絲繩歷年損傷情況，明顯看出在使用7年后，鋼絲繩損傷情況開始逐年增加，且增加數(shù)量逐年增多，故可以判斷鋼絲繩已經(jīng)進(jìn)入報(bào)廢期。
3.1.2鋼絲繩彎折和張力的因素鋼絲繩受力復(fù)雜，存在著拉力、擠壓力、轉(zhuǎn)矩、剪力。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行荷載彎曲時(shí)，內(nèi)部受力更加復(fù)雜，目前也未有完善的受力計(jì)算理論。對索道鋼絲繩而言，疲勞狀況主要有彎曲疲勞和張力變化疲勞。王大剛凹等通過進(jìn)行鋼絲繩彎曲疲勞試驗(yàn)，相同的鋼絲繩在不同的張力狀況下，在不斷彎曲運(yùn)行時(shí)，檢查鋼絲繩斷絲情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，彎曲是鋼絲繩疲勞的主要原因。當(dāng)彎曲疲勞次數(shù)大于一定循環(huán)次數(shù)時(shí)，鋼絲繩均發(fā)現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。在相同情況下，張力增加或張力變化幅值增加，都會(huì)降低鋼絲繩疲勞壽命。鋼絲繩所受的彎曲情況及張力變化都與索道本身相關(guān)。鋼絲繩受彎曲的影響因素有：索道的型式、回轉(zhuǎn)輪直徑、線路支架的數(shù)量等：鋼絲繩所受張力更為復(fù)雜，受到素道線路、張緊方式、荷載情況等諸多因素影響。
影響鋼絲繩使用壽命的因素有很多，通過本文分析僅從鋼絲繩損傷情況、使用年限、彎折情況、張力變化（見表1）4個(gè)因素考慮，建立一種基于影響因素分析的鋼絲繩評價(jià)方案，輔助決策檢測周期。4個(gè)因素都對鋼絲繩使用壽命產(chǎn)生一定的影響，首先量化各影響因素，再根據(jù)其影響的大小給定每種因素的權(quán)重，影響鋼絲繩檢測周期的評價(jià)結(jié)果為
R=ZV-.
式中：Y為設(shè)定影響因素，，為對應(yīng)其因素的權(quán)重。當(dāng)R超過設(shè)定的評定線時(shí)，評價(jià)鋼絲繩狀況不佳，需要縮短檢測周期，使用單位加強(qiáng)檢查，必要時(shí)進(jìn)行更換鋼絲繩。因?yàn)?rdquo;的權(quán)重受主觀因素影響較大，此評價(jià)結(jié)果可供檢測工作參考。以圖4中某索道為例，對其進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如圖5所示，在2019年已經(jīng)超過評定線，可以對檢測人員提出預(yù)警。此評價(jià)方式可有效評價(jià)鋼絲繩的狀態(tài)，并輔助檢測人員決策鋼絲繩檢測周期。
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