缆索起重机
一．状况标准
1.目前在《起重机设计规范》等标准中尚无适用于各行业“缆索起重机”的定义；
缆索起重机的定义：以柔性钢索作为大跨距架空支承构件（简称承载索），供悬吊重物的载重小车在承载索上往返运行，具有垂直运输（起升）和远距离水平运输（牵引）功能, 用于在较大空间范围内，对货物进行起重、运输和装卸作业。
2. TSG Q7009–2007《缆索起重机型式试验细则》； 3.国家质检总局正在制定《缆索起重机》国家标准。
二．结构形式和种类：
1.各类缆索起重机的型式特点
缆索起重机在水水电站建设、公路铁路桥梁建设、森林采伐、采矿、堆料场装卸、水下疏浚、港口搬运和渡槽架设等方面都有广泛应用。
缆机机型一般按缆机所属基本类型分类，当然也可按缆机用途（工作级别）分类。
【型式试验相关文件中将缆索式起重机分为：固定式缆索起重机、固定式缆索起重机、平移式缆索起重机和辐射式缆索起重机， 移动式桅杆起重机和固定式桅杆起重机。】 2．基本类型
缆索起重机基本类型有多种分法，例如按承载索根数，分为单索、双索及多索缆索起重机，或按工作速度的高低，分为高速缆机、中高速缆机、低速缆索起重机等。但作为一种专用的起重运输设备，缆索起重机的基本特点为随地形而设置，因此一般按承载索两端支点的运动或固定的情况来划分较为常见。
根据以上原则，可将缆索起重机分成6种基本类型，以及在这些基本型式的基础上发展出的若干派生或复合型式。前者在一般工程中应用较多，后者应用较少且多用于特殊情况。 （1）固定式缆索起重机
这种缆索起重机承载索两端支点固定不动，覆盖范围基本上只是一条直线。
其支架根据具体情况可采用不同的构造型式，可以是很高的桅杆塔，也可以是刚性架，甚或直接锚固于山体上。由于固定支架不带运行机构，机电设备可安装于一侧地面的机房内，见图1。固定式缆机构造最简单，造价低廉，基础及安装工作量也最少。并且在工地现埸还便于灵活调度，迅速搬迁，从而解决某些临时吊运工作的需要。
图1 固定式缆索起重机示意图
（2）摆塔式缆索起重机
这种缆索起重机是固定式缆机的改进型式。承载索通常支承在桅杆式高塔，根部铰支于地面，后侧由固定纤索拉住；顶部则由设于地面上的摆塔绞车通过导向滑轮牵拉，使桅杆塔左、右摆动。一般多为两岸都有摆塔设备，实现两岸同步摆塔，工作覆盖范围为一狭长的矩形。
图2 摆塔式缆索起重机示意图
（3）平移式缆索起重机
这是在各种缆机中应用最为广泛的型式。其支承承载索的构架带有运行机构，分别在两岸平行的轨道上同步移动。平移式缆机工作的覆盖范围为一矩形，只要加长两岸轨道的长度，便可增大矩形覆盖面的宽度，扩大工作范围，见图3。平移式缆机在各种缆机中轨道基础的工程量最大，缆机本身的构造相对比较复杂，造价也较高。
图3平移式缆索起重机示意图
（4）辐射式(单弧动式)缆索起重机
这种缆机型式相当于一半是固定式，一半是平移式。在一岸设有固定的支架，另一岸设弧形轨道上运行的支承车，主要机电设备及机房一般设置在固定支架附近的地面上。辐射式缆机工作的复盖范围为一扇形，如图4所示。
和平移式相比，辐射式缆机布置灵活性大、轨道基础工程量小、设备造价也相对低一些。
图4 辐射式缆索起重机示意图
（5）双弧动式缆索起重机
这种缆索起重机实质上是平移结合辐射式的缆机，只不过主、副车分别在两岸同圆心的轨道上运行，在一岸布置较长的弧形轨道，而在另一岸布置较短的弧形轨道，以便减省部分基础工程量。工作覆盖范围为宽的扇形。
图5 双弧动式缆机示意图
（6）索轨式缆索起重机
这种缆索起重机的特点是以架空的钢索(称为轨索)来代替地面轨道，以支承承载索，并由安装于地面的绞车收放牵引绳牵拉大车在轨索上行驶。如在一岸设置轨索，而在对岸设置固定支架，可称之为单索轨式，见图6(b)，其工作状况类似辐射式缆索起重机，覆盖范围接近一狭长梯形；如在两岸均设轨索，见图6(a)，则可称之为双索轨式，其工作状况类似平移式缆索起重机，覆盖范围接近矩形或宽梯形。
图6索轨式缆机示意图 (a)双索轨式 (b)单索轨式
轨索两端均由固定支架支承，免去构筑地面轨道基础工程，因而易于适应复杂的地形地质条件，布置的灵活性较大，基础工程量小。
索轨式缆索起重机受轨索强度的限制，难以实现大型化，一般一个工地现场只宜布置一台。过去日本使用这种缆机较多，其最大技术参数大致为：额定起重量9.5t,跨距300m，国内迄今尚未使用过索轨式缆索起重机。 派生和复合类型
H型缆机
这种缆机是利用固定式缆机改造以扩大其覆盖范围。
H型缆机的构造实际上相当于平行的两台固定式缆机，两机各其承载索、小车及工作绳，但共用一套吊钩滑轮组。如图9所示，因其平面图形呈H形，故名为H型缆机。日本在1970年代曾生产过数台H型缆机，主要技术参数为：额定起重量9.05t，跨距504m。这种缆机只宜用于中小工程。
图
9 H型缆机示意图
三．工程实例：
路桥建设施工用缆索起重机结构形式和特点： 1.固定式结构，地锚固定承载缆索； 2.多承载缆索和多吊点；
3.塔式结构（万能拼杆拼装、一塔多用途）； 4.起吊载荷因建筑结构而定，工作级别低。 水利电力建设用缆索起重机结构形式和特点：
1.移动式结构； 2.单承载缆索和单吊点； 3.塔式或无塔等多种结构；
4.起吊荷载基本固定（浇筑混凝土用），工作级别高。
三．设计缆机要考虑的主要问题、缆机质量控制和安全控制原则 针对缆索起重机的特殊性，主要有：
缆机总体部分：应从工作频繁程度、工作覆盖面和起吊范围、现场地质和地形条件、土建施工和设备安装的可行性、土建和设备投资等方面综合确定缆机的型式、跨度、承载索支承点高度、工作速度等。
索道部分：包括承载索和工作索（起升、牵引）。
a) 空中索道应合理配置、避免相互干扰。
b) 选择合适的安全系数。国内没有专门针对缆索起重机承载索和工作绳设计选取的标准， c) 选择合适的工作级别
根据缆机所承担的工作任务，可分作3类：
第1类是国内常用于大中型水电工程浇筑混凝土大坝施工缆机，其利用级别为U6(最大起吊循环次数500，000至1，000，000次)；载荷状态为Q3(重型，经常起吊额定载荷)，根据规范这类缆机的工作级别定为A7，可称为 “重型缆机”。承载索均采用密闭索；受力构架按疲劳强度设计；起升机构和牵引机构应按工作级别M7。
第2类是兼作浇筑混凝土和吊装大件设备用的缆机，工作级别可视具体情况定为A4～A5，可称为“兼用型”缆机。承载索一般可采用密闭索；起升机构和牵引机构应按工作级别M5。
第3类是主要用于吊装大型构件的缆机，工作级别可视具体情况而定为A1～A3，可称为“吊装型”缆机。这类缆机主要要求动作平稳，可采用较低的工作速度，承载索可采用多根螺旋索；某些构造和设施可适当简化；受力构架也不必按疲劳强度设计；起升机构和牵引机构按工作级别M3。
由于钢索和钢材的弹性模量存在较大差异（0.4～0.75），索道和支架结构组成的系统应是静定结构。 缆机安装有别于其他起重机，安装状态的载荷可能和使用状态差异很大，设计时需要仔细考虑和核算。
缆机的架空索道需要经常检查（水电施工缆机每天检查），设备本身应具备各种方便检查的功能和附属设施，否则便是不完善甚至不安全的。
缆机常用于峡谷、河道等场地，架空索道易遭受雷击，防雷措施应高于一般的起重机。
四．设计、制造和使用
自缆索起重机列入国家特种设备监督管理范围以来，随着管理力度的加大，产品质量和安全性能在不断提高。通过调研了解发现仍然存在一些问题：
设计：大型和特大型的缆索起重设备的设计规范或基本规范；中小型桅杆起重机的设计不规范，一些施工企业根据自身工程施工需要制造拼装缆索起重装置，根本谈不上设计，只能是凭经验而已；
制造：。从全国取得缆索起重机制造许可证的企业数量上看，数量很少，大型缆索起重机一般为正规有规模的企业生产，质量、性能均能达到设计和标准要求；由于其使用的特殊性在线使用的缆索起重机数量也很少。缆索起重机在基础设施建设工地使用的大型缆索起重机一般集中在公路、铁路（一般起吊重量在几十吨到几百吨）和水电（20～30吨）工地，主要用于桥梁施工吊装大型构件和大坝施工吊装混凝土。
使用：水利电力在建设大坝时大都采用工作级别高的高速缆索起重机，使用管理比较规范，多年来未发生重大事故；公路铁路在建设桥梁在受地理环境条件限制时也采用缆索起重机，由于该类设备的使用功能比较复杂，加之本身设计、制造和安装不规范，易发生事故。 五．型式试验
型式试验只针对企业提供的样机，在样机型式试验合格后发给型式试验合格证书，证书所覆盖的是样机起重量以下的同类、同形式、同系列的产品。 型式试验主要项目：
1.性能试验（绝缘试验、空载试验、额定 载荷试验、静载试验、动载试验等）； 2.安全保护装置试验； 3.连续作业试验； 4.结构强度试验。 存在的一些问题：
1.一些产品设计不规范，未将GB3811作为设计依据； 2.整机抗倾覆稳定性计算中工况不全；
3.固定式多承载索的缆索起重机大部分结构用万能拼杆组装而成，每一台的结构形式都有所不同，给结构检验检测以及判断带来诸多不确定因素； 4.安全保护装置不完整，不可靠；
5.电气系统保护装置不完整（短路及过流保护、欠压、过压和失压保护、电源错相与断相保护）； 六．定期检验
目前暂无针对通用、大型和行业的缆索起重机技术标准，在各行各业使用的缆索起重机结构形式和种类繁多，而TSG Q7015–2008《起重机械定期检验规则》是一部通用规则，单靠一项检验规则对一种起重机机形进行质量和安全把关是远远不够的，各地检验机构还需依据相关技术标准充实补充桅杆起重机检验的特殊要求，确保检验的完整性和有效性。
起重机定期检验规则对桅杆起重机的检验项目（2年一次）： B1 技术文件审查 B2 作业环境和外观检查 B3 司机室检查
B4 金属结构检查（结构无变形、焊缝无开裂、连接无松动） B5 轨道检查
B6 零部件检查（吊具、钢丝绳及固定、滑轮、导绳器） B7 电气与控制系统检查（控制功能、绝缘、接地、短路保护、失压失电保护、零位保护、过流过载保护、错相保护、正反相接触器故障保护，控制电源、照明安全电源、信号指示） B8 液压系统检查 B9 安全保护和防护装置检查（制动器、超速保护装置、起升高度限位器，起重量限制器，防风防滑装置，缓冲器和止挡装置，应急断电开关、扫轨板、偏斜显示器、风速仪、防护罩） B10 空载试验和额定载荷试验。
缆索起重机顾名思义是以柔性钢索作为大跨距架空支承构件，靠其承载运输重物，因此在型式试验和定期检验时缆索系统均为检测的重点（缆索的连接及可靠性、缆索的受力状态等）。在固定式移动式缆索起重机在有不少为塔式结构，其稳定性和强度是整机安全的基础，结构的检验是缆索起重机检验的另一项重点。 大型缆索起重机定期检验应注意的问题：
1.被检设备与取证机形进行对比核实（《起重设备定期检验规则》第十二条规定首检起重机械应当提供：
（二）制造许可证或型式试验备案许可证明。除此之外还应要求提供型式试验合格证，以便核实。缆索起重机是一种根据地形地物设计的起重设备，几乎没有完全相同的，因此需核实）； 2.工作方式的核实（设计允许工作方式）； 3.承载缆索的检查；
4.缆索锚定系统和缆风系统的检查（承载能力的检查、检测和验证）；
5.吊载小车和支索器的检查；
6.多承载索受力状况的检查（受力均衡性的检查或检测）； 7.缆索与结构连接固定装置的检查（对其连接工艺和连接方式的检查确认）；
8.电气保护装置的检查（对保护装置的完整性的检查）； 9.安全保护装置的检查（长距离限位、偏斜保护等）； 10.多吊点载荷限制装置的检查。
