运行天际的捷运-缆车原理解析

2007-11-21 11:35 作者: 李名扬

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缆车是上、下山或在山丘间移动最好的交通工具,因为它走直线,不必在山路上绕来绕去,可以节省很多时间;而且缆车是用电力驱动,不会污染山区的清新空气。最近当红的猫空缆车又是大众运输工具,可减少民众开车情形,节省能源消耗。

  台湾目前有四座运行中的载人缆车。到今年正好满40年的乌来缆车是第一座,也是唯一一座"交着式"缆车;南投九族文化村、花莲海洋公园和台北市的猫空缆车,则都是"循环式"缆车。另外正在规划中的有台北市北投到阳明山及高雄市横跨高雄港到旗津的缆车,也准备采用循环式。

循环式缆车

  循环式缆车的缆索就像一条拉长的橡皮筋,拉长的两端各挂在一个横置的大型驱动轮上,由这两个大型驱动轮旋转来拉动缆索,猫空缆车的驱动轮直径为4.4公尺;车厢靠"握索器"紧紧握住缆索,缆索移动就带动车厢前进。因为来回两方向的缆车靠同一条缆索移动,所以速度一定相同。

  握索器的握力必须非常强,才能支撑整部车厢加上载客的重量,以猫空缆车为例,车厢重760公斤,若满载八个70公斤重的乘客,就是1320公斤;而握索器的握力为2000~4000牛顿,可承载重量远超过1320公斤。

  猫空缆车履勘委员、台湾大学机械系教授颜家钰指出,握索器是靠强力弹簧自然的弹力来握紧缆索,只要一开始握好了,途中就不太可能发生"握不住"的情形。至于一开始是否握好,缆车系统设计有监控装置,随时测量握力强度是否在正常范围内;另外当缆车要离开车站时,握索器还必须通过一个安全门阀,只有正常握住缆索的握索器才能刚好通过,若握索器没握好,只要有一点点歪斜,就会撞到安全门阀而被挡下。

  车厢进出站时车门是否关紧,也是重要的安全考量,因此在车顶上装设了一根"开关门连杆",当车门靠油压装置关紧时,连杆也会同时被拉动而倒下,车厢前进时,倒下的连杆会接触到装置在车站墙上的感应器,车厢才能出站;若门没关好,连杆没完全倒下,经过感应器时两者没有接触到,就会赶紧停车,等待工作人员重新把门关紧或进行检修。

  循环式缆车的缆索上可挂许多个小型车厢,以猫空缆车为例,全长4.03公里,分成两条缆索,共可挂144部车厢,载满乘客后重量接近200公吨;而两条直径52毫米的钢缆加起来可承载重量超过400公吨,足以负担。

  钢缆虽可承受这么重的重量,但因距离太长,若仅靠六个车站支撑钢缆,向下拉扯的力量太强,仍容易造成钢缆及驱动轮损坏;所以在车站与车站之间,还架设了47根15~40公尺高的塔柱来分担重量,每根塔柱的井基都深凿到地下15~21公尺处。塔柱上有一排滑轮协助支撑缆索,还装有缆索侦测器,多点监控缆索状态。当缆车经过塔柱时,乘客会感觉稍微颠簸,是握索器经过滑轮时必然产生的现象。

  在层层保护之后,缆索仍有可能受到日积月累的重力影响而越拉越长、越松,危及缆车安全。对于这个问题,颜家钰指出,在缆索两端的大型驱动轮上,各有一个向外持续推挤的油压动力系统,当缆索稍微变长时,油压系统会把两个大型驱动轮之间的距离稍微推远一点,维持缆索不因拉长而下坠;若缆索变长到接近安全极限,也可从油压系统的推挤距离得知,就可马上采取行动。




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