索道遥控跑车是国内外采运界公认的高性能全自动跑车。在美国、日本、挪威和奥地利等林业发达国家，已将遥控技术应用到索道生产上，各种形式的索道遥控跑车相继问世(周新年，2008; Carlo et al.，2009)。YP_1.0 -A无线遥控跑车是根据人工林主伐集材工艺的需要进行改进和完善的，它是遥控跑车达到成熟阶段的机型，在福建省建瓯市溪东和叶坑林业采育场等的生产实践中产生了良好的经济、社会和生态效益。该跑车的主要特点:设计由1个无线电遥控、通过控制液压传动操作的握索机构，它取代了半自动跑车在索道线路中的止动器，使跑车可在索道沿线任意点停留，自动起落钩进行索道生产作业，取消了电话或旗语，采用无线电遥控直接指挥绞盘机手进行操作。遥控跑车改善了山场作业工人的劳动条件，确保了生产安全，实现了索道生产的联合作业，提高了生产效率(刘宏，1984; 冯建祥等，1991; 景林，2000)。

1 主要技术参数

参考数据(无荷中挠系数S₀ = 0. 05时)

2 遥控跑车主要结构

遥控跑车主要结构如图 1所示，它包括行走机构、起升机构、握索机构、液压传动系统和遥控设备5大部分。

行走机构:跑车的行走机构主要包括跑车的行走轮7以及跑车的支架体及其连接螺栓。由跑车行走轮在承载索上行走，承载索直接支撑跑车及其载荷，充分提供跑车的运行空间。

起升机构:跑车的起升机构主要由摩擦卷筒4、起重卷筒18、制动系、减速机构和传动部分等所组成。它是由摩擦卷筒4通过定轴轮系减速机构中间齿轮驱动起重卷筒18转动，起重卷筒的制动机构采用内涨式制动蹄6，布置在摩擦卷筒内壁上。摩擦卷筒与起重卷筒的传动比为1: 3. 333(摩擦卷筒用键固定在齿轮轴上，起重卷筒的一端内壁设置内齿轮，摩擦卷筒的轴齿轮，经惰轮传给起重卷筒的内齿轮)，以获得减速增力的作用。通过控制油压，解除摩擦卷筒制动，利用起重卷筒实现跑车的升降。

握索机构:握索机构是遥控跑车的核心，它决定了遥控跑车的先进性和工作的可靠性。性能参数要求:完成一次握索动作时间短; 握索力大; 动作灵敏、可靠，不易发生故障。经综合分析，其结构设计成由2个左右对称的工作油缸推动各自的握索块9。冲油时，使握索块紧紧地握住承载索，达到制动的效果。利用螺丝将工作油缸固接在马鞍形的支架上，再将支架用螺栓与跑车主体连接。卸油时，握索块由握索回位弹簧8复位。

液压传动系统:首先由人工用手摇手动齿轮将油箱5中的液压油经油管1驱动高压油泵2，使其在很短的时间内产生规定的油压，油压的大小通过油路上的油压表显示。液压油由油箱5经过单向油阀19进入3个工作油缸，1个制动工作油缸15顶开摩擦卷筒的制动弹簧16; 2个握索工作油缸推动各自的握索块9，握紧钢索，手动或电机即停止工作。摩擦卷筒4在闭合牵引索作用下，通过传动机构继续驱动高压油泵，使压力迅速升至工作压力使握索块紧紧握着钢索，同时，蓄能器将一部分压力油蓄存起来。跑车作业完毕后，液压油路卸荷，握索块9与摩擦卷筒制动蹄在各自弹簧的作用下回位。液压油在单向油阀19的控制下按规定路线流回油箱。第2次，当跑车开始集材时，就由蓄能器21释放压力油，顶开摩擦卷筒制动弹簧。以后周而复始，手动操作或电机就不再工作了，从而有效地保证了电瓶的使用寿命，电机也能在蓄能器21出现故障时应急使用，完善了整个系统的结构设计。

遥控设备:电子开关控制板，要适应山场使用条件，接收机和发射机由山场的捆木工和卸材工操纵。跑车上各种电器均由蓄电池供电，当发射机发射信号时，通过接收天线12接收信号并反馈到接收器14进行处理。接收器根据发射指令控制放油电磁阀10和充油电磁阀11，达到对液压油的控制。为防止当遥控设备失灵或出现其他异常情况时，跑车上的握索块牢牢夹紧承载索而无法卸荷开启，由安全装置在绞盘机作用下强迫液压油路卸荷，使握索块9开启，将跑车拖回至索道支点，排除故障，恢复正常运行。

3 遥控跑车工作原理

遥控跑车工作原理如图 2所示。跑车上的接收机接到“握索”指令，接通继电器，使加压电磁阀通电，蓄能器的高压油释放，向握索油缸和刹车油缸供油，跑车由握索块夹紧作用，锚定于承载索上，摩擦卷筒解除制动，牵引索的运行转变为摩擦卷筒的转动。通过齿轮传动带动起重卷筒转动，完成起钩落钩动作; 同时摩擦卷筒还通过另一组齿轮，带动柱塞泵工作，向2个油缸和蓄能器提供稳定的压力油。

接收机接到“卸荷”指令，接通继电器、卸荷电磁阀通电，2个工作油缸(刹车、握索油缸)的压力油流回油箱，在弹簧的作用下握索板张开，跑车在承载索上的锚定解除; 同时，摩擦卷筒被制动，牵引索的运行变为跑车的重载或回空。

由于蓄能器已充满高压油，使得能在下一个工作循环向工作油缸提供足够的压力油。

4 遥控系统工作原理 4.1 遥控系统

该系统由电源、单片机、信号发射接收器、驱动电路构成，当信号接收器收到信号发射器的信号后，就对信号进行处理，然后将信号传给单片机，单片机可以根据该信号对外部的充放油控制电路进行控制，如图 3所示。

4.2 信号发射

编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过2次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚输出高电平; 如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315 MHz的高频发射电路不工作; 当有按键按下时，PT2262得电工作，其17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间，315 MHz的高频发射电路起振，并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间，315 MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅(邬伟奇，2004; 石晶晶等，2008; 张晖，2009)。信号发射电路图如图 4所示。

4.3 信号接收 4.3.1 遥控接收电路原理

如图 5所示。

4.3.2 遥控器接收工作原理

遥控器接收头的供电电压为+ 5 V，直接从防盗器主机+ 5 V获得，工作频率在256 ~ 360 MHz左右，多数接收头工作在315 ~ 318 MHz。

遥控接收头按制作工艺可分为分立直插元件遥控器接收头和表面安装工艺接收头2类，按频率调整的方式可分为调感式和调容式2种。

电路工作原理，ANT1为24 cm的软导线，由遥控器发出的高频信号经ANT1感应拾取，经L4，C20并联谐振选频后，通过C1耦合到高频放大器。

高频放大器Q1采用高频放大管，是典型的共射级单管甲类电压放大器，放大后的高频信号从Q1的集电极输出，经C5耦合到超再升电路。

在超再升接收电路中，Q2能完成对载波信号的放大、选频以及从高频载波信号中分离出调制信号(解调)等多重任务。Q2工作在振荡状态，其接收频率主要由C2，L1的参数决定，调整L1可以在一定范围内改变接收头的接收频率，本接收头属于调感式。解调后的低频脉宽数据信号经L2，C12组成的倒“L”形低通滤波器滤除高频杂波后，送入整形放大电路。整形放大电路由LM324内部的2个运算放大器完成，U1A组成增益电压放大器，U1B组成低增益隔离放大器，通过2级运放的互补作用，既保证来自前级的低频脉宽数据信号有较高的放大增益，又兼顾放大后输出的脉宽信号有很好的电流特性(波形好)。

2级放大器之间采用电容C10耦合，最终从UI的⑦脚输出幅度和波形符合解码处理电路要求的低频脉宽数据信号。接收头的供电电压为+ 5 V，取自主机板的+ 5 V稳压电源。遥控器接收工作原理如图 6所示。

5 遥控索道生产实践

索道集材过程分为落钩、起钩、运载、落钩、起钩、回空等6个工作环节(赵尘，1991; 周新年，2008)。遥控索道生产工艺流程见图 7。集材作业时，接收机安装在跑车上，绞盘机上装有讯号接收装置，跑车上所有液压和电路系统均设计了密封防水，电路连接均采用航空器件。捆木工和卸材工根据各工作环节，通过发射机指令跑车或绞盘机完成动作，遥控信息均能安全传输。

SJ-0. 8轻型遥控集材索道采用YP_1.0 -A轻型遥控跑车，配以JSX₂ -0. 8绞盘机以及Ⅲ43索系。与传统集材方式相比，采用轻型遥控索道集材，不受季节气候的影响，地形适应性强，索系简单，仅一条牵引索便能实现索道任何一点的自动起落钩，进行原木、原条或伐倒木的全悬空或半悬空，顺坡或逆坡集材作业和装车作业，可减少毁林、毁田开路，有利于生态环境保护。YP_1.0 -A遥控跑车小巧灵活，运行速度2 ~ 5 m·s^-1，载重量达1 t，台班产量达20 ~ 30 m³，集距100 ~ 500 m，与人力集材相比，单位木材生产成本降低33%，工效提高98%;与板车集材相比，单位木材生产成本降低36%，工效提高56%。出材量越大，这种轻型遥控索道的经济效益越大，工效也越高。该索道生产工艺仅由3 ~ 5人完成，1 ~ 2人捆挂，1 ~ 2人卸材，1人开机，所有工作环节均通过发射机指令(握索、卸荷)和机手操纵绞盘机(正、反、停)共同实现(跑车和绞盘机上均安装有信号接收装置)，大大降低工人劳动强度，安全生产，有利于工人身心健康。因此，该轻型遥控集材索道非常适合人工林集材作业，具有良好的生态、经济和社会效益。

6 结论与讨论

在系统分析YP_1.0-A遥控跑车主要技术参数、结构及其工作原理的基础上，对遥控系统进行设计，包括电源、遥控电路、发射与接收控制等，提高了遥控系统的灵敏度、精确度和简便性，实现索道集材运行的自动化和精确控制，确保遥控索道生产安全和联合作业。实践证明，SJ-0. 8轻型遥控索道具有轻型化、安装拆卸容易等特点; 采用YP_1.0 -A遥控跑车具有任意点进行横向或顺坡、逆坡集材功能，操控技术先进。该索道有利于提高生产效率、降低生产成本、保护生态环境，改善劳动条件。因此，SJ-0. 8轻型遥控集材索道是一种具有开发潜力的经济、环保、实用的人工林集材索道，特别是在南方山地林区应用前景广泛。

现有遥控跑车的遥控系统电源采用蓄电池，经久耐用，工作持续时间长，适应当前大跨径桥梁吊装索道和抢险救灾索道。遥控系统的精确度、灵敏度和可靠性等方面完全适应在新领域的应用推广。遥控索道实现了抢险救灾的快速应急和高度机械化及智能化，遥控系统为抢险救灾遥控索道提供了良好的技术支撑。考虑“一机多用”的原则，新型遥控跑车还可研制应用于一些采用常规施工方法难以施工的水利水电、公路桥梁和土建施工中。随着资源利用转型和生态保护意识增强，在广大林区和矿区也迫切需要研制拓展领域运用的新型遥控跑车，配套以自走式轻型绞盘机的遥控索道系统，这是新型索道未来的发展趋势(周新年等，2007; 2010a，2010b)。此外，索道在城市公共交通网络中应发挥作用，以建立完善、多元化的城市交通网络(吴昊等，2009)。