工程索道课程教学大纲.docx
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工程索道课程教学大纲
《工程索道》教学大纲
（EngineeringRopeway）
一、课程简介
森林工程专业，必修课，40学时，2.5学分。
理论课36学时，实验课4学时。
课程内容：
阐明工程索道的基础理论和基本方法、基本结构和架设技术；客运索道设计、滑索设计、林业索道设计、货运索道设计和悬索桥设计等，主要阐述各种工程索道和悬索桥的配套设备与设施的设计，尤其注意案例解析。
二、课程目标和要求
1•了解工程索道与悬索桥的种类及其组成，工作原理和应用范围；
2•具有对索道机械选型，结构设计方案的分析能力及局部创新的基本技能；
3•掌握索道侧型设计的基本理论与索道设计方法；
4•具有索道勘测设计与安装架设方面的基本知识和技能。
三、与相关课程的联系和分工
前面已经讲授过高等数学、工程制图（机械制图卜工程力学（理论力学、材料力学）等科类基础课程，后述为学科（专业）选修课或专业核心课。
四、教学方法和考核形式
教学采用传统的板书讲授、启发式、讨论式与问题式教学与多媒体课件互补”的教学法等。
考核形式：
开卷计算机网考、一张纸闭卷、全开卷与全闭卷。
任选其一，或取两种形式考试，各占比例。
中国索道科学网与国家级“工程索道”精品资源共享课学习笔记与教学互动，占一定比分的成绩。
五、教学内容和学时分配
早目
讲授学时
实训
绪论
3
一
索道类型与标记
3
钢丝绳与索具
3
跑车及索道的附属装置
3
索道绞盘机
3
悬索的基础理论
6
索道线路的勘测与设计
3
索道的安装架设与使用管理
3
实验一工程索道结构认识
2
实验二钢丝绳短插
2
专题1客运索道开发与设计
专题2滑索开发与设计
3
一
专题3工程索道优化设计
专题4武当山特殊吊装索道
3
专题5悬索桥开发与设计
3
合计
36
4
（一）理论教学内容
绪论（3学时）
1目的要求
（1）掌握：
工程索道与悬索桥的概念；客运索道在景区建设中的地位和作用。
（2）熟悉：
林业架空索道优缺点。
（3）了解：
货运索道、客运索道和悬索桥的历史、现状及其发展趋势。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）工程索道概念；悬索桥与柔性吊桥区别。
2）与拖拉机集材相比，林业索道的优越性和局限性。
3）客运索道与货运索道相同点与不同点。
4）客运索道在景区建设中的地位和作用。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）从改善传统旧设备和创新研制新装置来看，我国林业索道科技的发展。
2）客运索道类型及其工作原理。
3）比较美式、欧式、日式与中式悬索桥的特点。
3要点
第一节工程索道概念与历史
1.工程索道概念
2.工程索道分类
3．工程索道发展史：
（1）设备发展史—4个阶段；
（2）理论发展史—4种理论
第二节货运索道应用与发展
1．林业索道
（1）优越性与局限性（与拖拉机集材相比）
（2）发展趋势：
改善传统旧设备；创新研制新装置
（3）发展林业索道应注意问题
2．吊装索道
案例1：
武当山特殊吊装索道
案例2：
赤山坪六墩水利吊装索道
案例3：
泉三高速公路下岸特大桥吊装索道
3．缆索起重机
4．香蕉采收索道
第三节客运索道应用与发展
1．客运索道的定义与分类
2．客运索道与货运索道的相同点与不同点
3．客运索道类型及其工作原理
4．客运索道发展历史
5．客运索道在景区建设中的地位和作用
6．我国客运索道发展趋势
第四节悬索桥的历史与现状
1．悬索桥与柔性吊桥概念
2．国外悬索桥发展：
美式；欧式；日式
3．国内悬索桥发展
第一章索道类型与标记（3学时）
1目的要求
（1）掌握：
架空索道由哪些主要设备组成，各设备的功能如何？
（2）熟悉：
全悬增力式、半悬增力式索道索系图及其标记。
（2）了解：
松紧式与运行式索道类型及其适用条件，索道索系图的绘制、标准和标记。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）架空索道主要设备组成，各设备的功能。
2）全悬增力式索道与半悬增力式索道索系图及其标记。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）索道基本类型及其适用条件，索道索系图的绘制、标准和标记。
2）天然林择伐索道结构与工作原理。
3）集材索道与运材索道区别。
3要点
第一节架空索道组成和类型
1．索道主要组成及其作用
2．索道类型
第二节架空索道标准与标记
1．索道标准和标记
2．索道标记实例
第二章钢丝绳与索具（3学时）
1目的要求
（1）掌握
1）比较双绕索中顺绕索、交绕索、混合绕索的结构与性能。
2）钢丝绳的弹性模量与使用时间、结构复简、跨距长短和拉力大小有何关系？
（2）熟悉：
用“U型卡子固定钢丝绳的技术要求怎样（卡法、用力、卡子数、卡子间距）?
（3）了解：
索道中各索的选择和报废。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）顺绕索、交绕索与混合绕索的结构与性能。
2）钢丝绳的弹性模量与时间、结构、跨距和拉力间关系。
3）“U型卡子固定钢丝绳的卡法、用力、卡子数与卡子间距。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）钢丝绳的捻（节）距。
2）钢丝绳破断拉力。
3）钢丝绳油煮要点。
4）长接与短插的具体要求和应用范围。
3要点
第一节钢丝绳类型及其结构
1．钢丝绳的基本知识：
钢丝绳的组成、直径、捻（节）距、标记等；
2．钢丝绳类型与结构。
第二节钢索的机械性能
1．钢索的抗拉强度与破断拉力
2．钢索弹性伸长与弹性横量
3．钢索的刚性与旋转
第三节国外架空索道用钢丝绳综合评述
1．架空索道用钢丝绳的定义
2．架空索道用钢丝绳的内涵
3．林业索道用钢丝绳的选择4．美国架空索道用钢丝绳的使用与钢丝绳最小设计系数5．东京制钢对架空索道用钢丝绳的推介6．英国波来顿钢丝绳有限公司的产品推介
7．矿用运输架空索道
苐四节林业索道所用钢索的选择
1．索道对钢丝绳的一般要求2．索道中各索道的选择及其要求第五节钢索的使用与管理
1．正确使用钢索
2．钢索的养护
3．钢索的损耗与报废
第六节钢索的连接与索具
1．钢索的连接：
长接法、短插法。
2．索具：
卡子、绳夹板、松紧器、卸扣等。
第三章跑车及索道的附属装置（3学时）
—4——
1目的要求
（1）掌握：
对集材跑车有何基本要求？
集材跑车四大机构分析和要求怎样？
（2）熟悉：
客运索道的吊椅、吊篮、吊厢、客车有何技术参数要求
（3）了解：
为什么说：
简易跑车的起重倍率m是变化的？
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）对集材跑车基本要求；集材跑车与运材跑车的区别。
2）半自动跑车与简易跑车在结构与索道索系上不同点。
3）集材跑车四大机构分析和要求，几种跑车结构和特点比较。
4）客运索道的吊椅、吊篮、吊厢与客车技术参数要求。
（1）难点：
注意对比，深入浅出
1）YP2.5-A型遥控跑车与GS3型跑车在结构上不同点。
2）跑车的轮槽与承载索材料硬度大小。
3）运材跑车的握索器作用，握索器类型。
4）全悬增力式索道与半悬增力式索道的应用条件。
3要点
第一节概述
1．术语
2．跑车的分类及其功能
第二节集材跑车
1．集材跑车的结构要求
2．型式与结构：
简易跑车、半自动跑车、全自动跑车
3．四大机构分析和要求
第三节运材跑车
1．运材跑车要求
2．运材跑车组成、型式和结构要求
3．几种握索器的受力分析与比较
4．客运索道的吊椅、吊篮、吊厢、客车
第四节索道的附属装置
1．鞍座
2．各种滑轮
3．载物吊钩
4．止动器
5．支架
6．通讯设备
第四章绞盘机（3学时）
1目的要求
（1）掌握：
什么叫绞盘机技术参数？
索道绞盘机应具有哪些主要性能参数（五大参数：
F、V、L、
m、G）?
掌握各技术参数的意义和要求。
（2）熟悉：
从索道生产工艺出发，对索道绞盘机的各部分有何要求？
（3）了解：
绞盘机汽油机、柴油机各选什么牌号的油料，油料选择的依据是什么?
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）索道绞盘机主要性能参数。
2）从索道生产工艺出发，对索道绞盘机的各部分要求。
3）固定抱索器客运索道的驱动机、脱挂抱索器客运索道的卧式驱动机型式。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）SJ-23绞盘机外带制动器与内涨蹄式制动器联合制动。
2）卷筒外带式制动器和带式离合器的带与带轮间隙。
3要点
第一节绞盘机主要性能参数
1．绞盘机的主要用途、分类和标记
2．绞盘机的基本组成及产品分类
3．绞盘机的结构和主要参数及其技术要求
第二节绞盘机的工作机构
1．卷筒的作用与分类
2．光面缠绕卷筒基本尺寸确定
3．曲面摩擦卷筒合理曲面分析
第三节绞盘机的传动系统
1．作用
2．形式
3．离合器分类、功用、结构与特点
4．制动器分类、功用、结构与特点
第四节绞盘机的操纵系统
1．机械杠杆传动
2．液压传动
第五节客运索道驱动机结构与设计
1．固定抱索器客运索道驱动机
2．脱挂抱索器客运索道驱动机
第六节绞盘机使用管理和维修保养
1．绞盘机的使用管理
2．绞盘机的维修保养
第五章悬索的基础理论（6学时）
1目的要求
（1）掌握：
用抛物线理论对索道进行系统地设计计算。
（2）熟悉：
正确理解无荷中挠系数，它们在4种悬索理论中推荐范围和极限值是多少？
多跨索道的悬索无荷线形与有荷拉力计算。
（3）了解：
架空索道基础理论有哪两大主流？
其数学表达方程是什么？
用数学方程说明其差别。
增力式索道的工作索概算。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）无（有）荷中挠系数，推荐无荷中挠系数So=O.O3〜0.05理由。
2）以单跨无荷、有荷线形和拉力为重点，然后，推广到多跨无荷、有荷线形和拉力。
（1）难点：
注意对比，深入浅出
1）4种悬索理论（悬链线、抛物线、悬索曲线和摄动法）的假设条件与曲线方程的理论推导。
2）悬索曲线理论和摄动法在假设条件、曲线方程、边界条件与取舍条件等比较。
3）悬索的补正计算，升角与方向角的区别。
3要点
第一节概述
1．悬索理论发展及应用
2．常用术语与基本概念
第二节几种悬索理论假设条件与曲线方程的比较
1．各理论假设条件的比较分析
2．各理论曲线方程的比较分析
第三节悬索的线形及拉力计算
1．单跨的无荷悬索线形及拉力计算
2．单跨单荷重的悬索线形及拉力计算
3．多跨索道的悬索线形及拉力计算
4．悬索的补正计算与升角计算
第四节工作索的选用及拉力概算
1．工作索的选用
2．索道索系类型调查分析和工作索作业时的受力分析
3．工作索拉力概算、安全系数与规格的确定
第六章索道线路的勘测与设计（2学时）
1目的要求
（1）掌握：
索道选线总原则和具体要求，侧型设计原则，支点漂起检查。
（2）熟悉：
何谓弯折角、弯挠角和安全靠贴系数？
多跨索道承载索在什么侧型情况下必须分别对它们进行限制？
（3）了解：
索道型式及其性能参数的确定。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）索道选线总原则和具体要求，侧型设计原则，支点漂起检查。
2）索道线路设计的基本要求。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）弯折角、弯挠角和安全靠贴系数概念与限值。
2）索道型式及其性能参数的确定。
3要点
第一节索道线路选择与定测
1．索道选线步骤、方案比较
2．选线一般原则
3．索道的定测
第二节索道的设计
1．索道型式及其性能参数的确定
2．索道侧型设计（原则，弯折角、弯挠角、安全靠贴系数）
3．承载索线形与拉力计算
4．承载索的安全性和耐久性
5．承载索规格确定
第三节索道纵断面图的绘制
1．精确绘制法
2．简便作图法
第四节承载索的锚定力学计算
1．人工卧桩锚结
2．人工立桩锚结
3．立木与伐根支座的锚结
第七章索道的安装架设与管理（1学时）
1目的要求
（1）掌握：
安装拉力张紧度的测定方法。
（2）熟悉：
索道的安装架设要做哪些工作？
（3）了解：
索道安装技术规程。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）测定架空钢索张紧度方法与依据。
2）索道安装架设的步骤。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）用一种典型索道型式，说明其安装施工步骤。
2）确保索道安全生产要点。
3要点
第一节索道安装架设
1．索道安装架设要做的工作
2．施工前的准备工作
3．索道安装架设工序（安装作业网络图的编制；安装作业机械化）
4．索道安装架设技术
第二节承载索的安装拉力及张紧度的测定
1．振动波法
2．倾角法测定钢索的张紧度
3．拉力器法测定索道的安装拉力
4．索长法测定钢索的张紧度
第三节索道安全技术规程
1．索道设计和安装、拆卸、生产
2．绞盘机的安装技术要求与使用管理
第四节索道生产的经济效果计算
1．台班效率
2．台年效率
3．燃油消耗
4．材料消耗
5．平均直接成本
专题1客运索道开发与设计（2学时）
1目的要求
（1）掌握：
单线循环吊椅式客运索道概念及其设计要点；
（2）熟悉：
吊椅式客运索道的运载索设计的假设条件怎样？
（3）了解：
吊椅式客运索道重上空下是最不利的工作状况。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）单线循环吊椅式客运索道设计要点。
2）单线循环、脉动循环和自动循环客运索道的吊具离地高度与运行速度。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）吊椅式客运索道的运载索设计的假设条件。
2）吊椅式客运索道重上空下是最不利的工作状况。
3要点
（1）客运索道合理性和必要性、安全性与经济性
（2）福建省客运索道的发展前景
（3）我国客运索道的发展趋势
（4）单线循环吊椅式客运索道设计
（5）客运索道设计基础资料与建设的一般流程
专题2滑索开发与设计（1学时）
1目的要求
（1）掌握：
滑索概念及其分类。
（2）熟悉：
无减速索有缓冲滑索的设计要点。
（3）了解：
滑索的滑行速度的影响因素有哪些？
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）滑索种类及其特点。
2）无减速索有缓冲滑索的设计要点。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）滑索滑行速度的影响因素。
2）我国滑索的发展趋势。
3要点
（1）滑索发展历史
（2）滑索类型及其工作原理
（3）我国滑索的发展现状
（4）我国滑索存在问题及其对策
（5）我国滑索的发展趋势
（6）无减速索有缓冲滑索的设计
专题3林业索道设计（1学时）
1目的要求
（1）掌握：
提供索道设计结果有哪些主要参数。
（2）熟悉：
索道优化设计系统2个子系统模块的设计思路。
（3）了解：
索道设计系统3个子系统模块的设计思路。
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）索道设计系统3个子系统模块的设计思路。
2）提供索道设计结果的主要参数。
3）索道优化设计系统2个子系统模块的设计思路。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）索道优化设计系统的约束条件及其技术参数。
2）非计算跨有特殊要求时的优化设计。
3）索道承载索优化设计和给定设备的索道优化设计的目标函数。
3要点
（1）索道设计目的
（2）索道工程设计系统
（3）索道优化设计的目的和意义
（4）索道承载索的优化设计
（5）给定设备的索道优化设计
专题4货运索道设计（2学时）
1目的要求
（1）掌握：
受限地段过河索道设计，水利吊装索道设计，特大桥双承载索吊装索道设计，单索循环式货运索道的设计关键；
（2）熟悉：
武当山特殊吊装索道的总体布置技巧。
（3）了解：
特大桥双承载索吊装索道设计，新旧承载索设计是如何考虑的？
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）特大桥双承载索吊装索道的新旧承载索布置。
2）可移动式承载索吊装索道的承载索可移动的关键技术。
3）单索循环式货运索道设计的主要内容。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）武当山特殊吊装索道的关键技术。
2）受限地段过河索道的设计技巧。
3）水利吊装索道设计的解决途径。
3要点
（1）受限地段过河索道设计的总体布置
（2）水利吊装索道的设计思路
（3）特大桥双承载索吊装索道的新旧承载索布置
（4）可移动式承载索吊装索道如何实现可移动
（5）单索循环式货运索道设计的主要内容
（6）武当山特殊吊装索道总体布置和主要技术参数
（7）缆索起重机
专题5悬索桥开发与设计（3学时）
1目的要求
（1）掌握：
悬索桥与柔性吊桥的主要技术参数。
（2）熟悉：
悬索桥和柔性吊桥结构组成，悬索桥与柔性吊桥施工工艺。
（3）了解：
武夷山桃源浴生态旅游景区柔性吊桥设计的主要技术参数；；矮寨特大悬索桥施工工艺流程如何？
有何国际首创？
福州市螺洲大桥钢箱梁步履式平移顶推工法关键技术是什么？
2重点难点
（1）重点：
反复讲解，讲深讲透
1）悬索桥的结构组成及其功用。
2）悬索桥施工工艺流程，加劲梁架设内容。
（2）难点：
注意对比，深入浅出
1）悬索桥设计理论。
2）悬索桥设计流派区别。
3要点
第一节悬索桥
（1）悬索桥的概念
（2）悬索桥的发展
（3）悬索桥的构造
第二节柔性吊桥案例
（1）福建省简易柔性吊桥的应用现状
（2）福建省部分柔性吊桥的主要参数
（3）福建省部分柔性吊桥的综合评价
（4）武夷山桃源浴生态旅游景区柔性吊桥设计
（5）福建建瓯市慈口柔性吊桥改进设计
第三节悬索桥案例
（1）福州市螺洲大桥钢箱梁步履式平移顶推工法
（2）矮寨特大悬索桥轨索运钢桁梁架设施工方案
（二）实验教学内容
A•实验内容简况表
序号
实验项目名称（每行不超过8字）
所属实验室
编号
所属实验室名称
实验要求
实验类别
实验类型
实验所属学科
实验者类别
每组人数
实验学时
所属实验课程代码
是否独立设课实验项目
面向专业
1
工程索道结构认识
62002
森林工程实验室
必修
专业
演示性
森林工程
本科生
15
2
62020113
否
森
工
2
钢丝绳短插
62001
工程索道
必修
专业
验证性
森林工程
本科生
2
2
62020113
否
森
工
B•实验内容详解
实验项目一：
工程索道结构认识
1.实验目的：
工程索道结构（钢丝绳、跑车、绞盘机与索道附属装置）实物认识。
2•实验内容（原理）：
教师对工程索道结构演示性讲解，师生互动。
3•实验所需仪器设备与实验材料：
工程索道实验室所有仪器设备。
4.实验步骤（基本要求）：
（1）索道动态仿真平台演示：
森林作业动态仿真实验，可模拟演示木材采集运贮各种作业模式的
全过程，其重点是客运索道、增力式索道与遥控索道动态仿真模拟木材集运材作业全过程。
该设备
采用计算机多媒体程序控制技术，做到声音、图像与字幕同步或异步显示。
（2）遥控索道集材作业演示：
工程索道现场试验平台，开动绞盘机，遥控发收指令，遥控索道进行木材拖提运降实物演示。
（3）索道设备仪器展示讲解：
工程索道设备展示平台，对工程索道结构（钢丝绳、跑车、绞盘机与索道附属装置）实物及其检测仪器，配套完整的传动系统图和适宜的索道索系图。
进行讲授后，师生互动答疑。
5．实验结果分析：
学生通过理论学习和实物认识，掌握现有索道装备的结构及工作原理的基础上，激发学生的创新兴趣，提出改进方案或创新研制新设备新装置的思路，写出心得体会。
实验项目二：
钢丝绳短插
1．实验目的：
熟悉钢丝绳结构性能，掌握插接钢丝绳方法。
2．实验内容（原理）：
钢丝绳短插，属验证性实验。
短插好的钢丝绳，达到能投入使用。
3．实验所需仪器设备与实验材料：
钢丝钳、錾子、大铁锤、插索刀、螺丝刀（12#）、割麻蕊刀、
软铁丝（细铁丝24#）。
4．实验步骤（基本要求）：
钢丝绳的短插法一般常用在悬挂滑轮的钢索及捆木索等。
短插的接头长度视钢丝绳直径大小取
0.3〜0.5m,在插前先用相应号数的卡子，从接头腰部卡住，留出钢丝绳短端按股分开。
除去麻蕊，然后依次地把诸股顺序地编插，周而复始，一般每股插过“三刀半”，编插好后，应将散股的剩余部分斩断。
5．实验结果分析：
合理教学组织,全班分4个小组,每组设组长1名,安全员1名；钢丝绳短插为2人一组,两头都短插,2人成绩一致。
钢丝绳插接实物评分方法：
成绩评定前,对已完成插接的钢丝绳重新编号；由各小组推荐组里的1名学生代表,加上3名指导老师,根据实物评分,取平均值。
六、授课教材和参考资料
授课教材
1．1996-2007年,本课程教材选用：
周新年．架空索道理论与实践．北京：
中国林业出版社,1996．
2．2008-2012年,本课程教材选用：
周新年．工程索道与柔性吊桥――理论设计案例．北京：
人民交通出版社,2008．
—15—
3．2013年以来，本课程教材选用：
周新年．工程索道与悬索桥．北京：
人民交通出版社，2013．
主要参考书目
1．粟金云．山地森林采运学．北京：
中国林业出版社，1993．
2．史济彦．中国当代森林采运科技新成果．北京：
中国林业出版社，1994．
3．史济彦，周新年．中国森林采运技术及其发展．哈尔滨：
东北林业大学出版社，1998．
4．加藤诚平著，张德义译．林业架空索道计算法．北京：
农业出版社，1965．
5.A•杜盖尔斯基著，孙鸿范译.架空索道及缆索起重机.北京：
高等教育出版社，1955.
6．单圣涤．悬索曲线理论及其应用．长沙：
湖南科学技术出版社，1983．
7．四川省林业机械工作队．集材架空索道．北京：
农业出版社，1978．
8．周继祖．缆索吊索．北京：
中国铁道出版社，1981．
9．段良策．简易架空缆索吊．北京：
人民交通出版社，1986．
10．吴鸿启．客运架空索道安全技术．北京：
人民交通出版社，1996．
11．单圣涤．工程索道．北京：
中国林业出版社，2000．
12．周新年．林业生产规划．北京：
北京科学技术出版社，1994．
13．史济彦，周新年，涂庆丰，等．中国森工采运技术及其发展．哈尔滨：
东北林业大学出版
社，1998．
14．王立海，王永安，周新年，等．木材生产技术与管理．北京：
中国财政经济出版社，2001．
15．郭建钢，周新年，杨玉盛，等．山地森林作业系统优化技术．北京：
中国林业出版社，2002．
16．周新年．山地森林生态采运理论与实践．北京：
中国林业出版社，2015．
七、大纲制订责任人
主要起草单位：
交通与土木工程学院森林工程系
审定专家委员会主任：
XXX（职称）
委员：
（按专家组认定的方式排序）XXX（职称）
秘书：
XXX（职称）
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