溜索是客运索道中最简单的一种形式，它是跨跃河流或山沟两侧设立2个支点，在支点间架设1根或2根钢索，旅客把握钢索上的滑行索具(跑车)，从河岸或山沟的一侧滑向另一侧的设施。按照支点的高差，可分为“平滑”和“速降”2种形式；按照钢索的数量，有单索和双索2种形式。

溜索，早先在我国古代是作为一种交通工具出现在西南地区，以澜沧江和怒江地区为多，是住在江河两岸人们往返的便捷工具。目前，随着人们生活水平的提高，溜索不仅是一种交通工具，而且作为一种刺激、新鲜的运动形式出现在许多旅游胜地、公园等娱乐场所内。如宁夏沙坡头景点“天下黄河第一索”(双索速降)、怒江峡谷的过江溜索、一些城市娱乐公园中“平滑”溜索等。这种运动形式比较安全，而且满足人们挑战自我、追求极限的心理，已经深受旅客的青睐。在我国，大小溜索的数量逐年增加。

因此，关于各种形式的溜索设计是当务之急，也是热点研究问题之一。我国在溜索设计的理论基础、溜索滑车的运行速度、溜索的安全性能分析、溜索支架设计等方面做了十分有益的研究(董希斌等，2003；杨学春等，2003；沈勇，2001；罗仙仙等，2004；周军宏，2001)。这些研究成果为溜索的整体设计与安装奠定了基础。

针对帽儿山国家森林公园景点的需要，在帽儿山林区的林施业区设计和安装了一条单索速降溜索，并已投入使用，且使用效果良好。

1 帽儿山溜索的地理位置

在帽儿山国家森林公园内林施业区，其地理坐标为北纬5021355，东经220388081。两山夹一沟，山上林木茂密。山沟的宽度为33.5 m(如图 1的CD所示)，C点与D点的高差3.7 m。帽儿山国家森林公园要在该地区设一速降溜索，使得旅客从AC山顶上，通过溜索，滑到DEB的山顶上。

2 帽儿山溜索的设计 2.1 钢丝绳的选择

根据GB/T 8918-1996，选用规格为6×37S，直径为19.5 mm的钢丝绳溜索，其单位质量为1.33 kg·m^-1，最小破断拉力为218.5 kN，钢丝极限强度δ_B=1 550 MPa，满足速降溜索的强度要求。

2.2 溜索支架的选择

通过地形勘察，选择A和B作为钢丝绳安装的支架。这样溜索的水平距离为61.8 m，A和B地面高差为5.1 m。

2.3 溜索参数计算 2.3.1 滑车的动力学分析理论

在滑车运行过程中，可将滑车运行速度的变化趋势划成3部分，如图 2所示。在第Ⅰ部分，滑车是加速运动，第Ⅱ、Ⅲ部分是减速运动(杨学春等，2003)。

1) 在第Ⅰ部分，将OX₁划成n₁个相等小区间，区间大小为Δx(n₁Δx=x₁)。设在每个小区间内，滑车做匀加速运动。X₁点的速度公式为：

式中：v_x1为滑车在X₁点的运行速度，m·s^-1；Δs_i为第i区间内滑车行走距离，m；a_i为滑车第i区间的加速度，m·s^-2。

2) 在第Ⅱ部分，将X₁ X₂划成n₂个相等小区间，区间为Δx(n₂Δx=x₂)。设在每个小区间内，滑车做匀减速运动。X₂点的速度公式为：

式中：v_x2为滑车在X₂点的运行速度，m·s^-1；Δs_i为第i区间内滑车行走距离，m；a_i为滑车在第i区间的加速度，m·s^-2。

3) 在第Ⅲ部分，将X₂B划成n₃个相等小区间，区间大小为Δx(n₂Δx=l-x₂)。设在每个小区间内，滑车做匀减速运动。B点的速度公式为：

式中：v_B为滑车在B点的运行速度，m·s^-1；Δs_i为第i区间内滑车行走的距离，m；a_i为滑车在第i区间的加速度，m·s^-2。

2.3.2 溜索的参数计算

帽儿山溜索的线形设计理论是上述滑车的动力学分析理论和抛物线理论，通过计算机编程计算其参数如表 1所示。在表 1中，计算载荷(含滑车和乘客的重量)为980 N，摩擦系数为0.03。在设计线形参数时，考虑以下2个方面：1)通过计算，在重力的作用下，5 m的高差，能够使游客顺利下滑，因此设计高差为5 m。2)为保证游客下滑过程中，通过C、D和E点时，不接触地面而伤及身体，通过计算，数据如表 2所示。在表 2中，设人身高+滑车高度为H₁=2.1 m，钢索点离上支点垂直距离H₂，地面点离O—O轴垂直距离H₃。各点的总高度H=H₁+H₂+H₃，且H不大于钢丝绳的安装高度。设计最大挠度为3 m时，上支点A的高度为3.790 m，则下支点B的高度为3.890 m。

2.4 滑车的设计

经过设计计算，滑车的整体结构设计如图 3所示。滑车由滑行机构、开闭机构、安全机构和托挂机构4部分组成。滑行机构是滑车的主要部分，由滑轮及其附属部件组成。在滑行过程中，滑轮与钢丝绳接触，通过滑轮在钢丝绳上的滚动，依靠滑车和游客的重力克服其滚动阻力及外界阻力(如风阻力)，使游客从上支点滑到下支点。滑车的开闭机构主要功能是在下滑开始，将滑车挂到钢丝绳上；下滑结束，将滑车从钢丝绳上摘下来。其工作原理是在下滑结束后，用手握住插销头18，稍微拔出插销17(克服弹簧16的弹力)，打开转臂6，转动转环5，将挡轴8逆时针旋转90°，这样就可以将滑车从钢丝绳上摘下来。在挂滑车时，把滑车放到钢丝绳上，将挡轴8顺时针旋转90°，利用弹簧16的弹力，使插销17回位，从而锁住转环5，这样滑车就挂到钢丝绳上，且不会脱落。滑车的安全机构是安全环12及其固定部件，其作用是防止游客脱落把手时从空中落下，导致伤亡。使用时，将游客的安全带挂到安全环上。滑车的托挂机构包括把手24、握手25(用橡胶制成，增加摩擦阻力)、把手头36及附属部件，其主要功能是游客在下滑时，双手握住把手的握手25，然后下滑。

滑车的整体高度为248 mm，质量为9 kg。设计时，其重心在垂直中心线上，避免偏重，防止了滑车在下滑过程中，由于偏重导致下滑阻力增大而使得滑车停留在中途，到达不了终点的事故发生。使用时，制造了10个滑车。

3 帽儿山溜索的施工与安装

帽儿山森林旅游景点除了稍加人工修饰外，基本都是自然景观。因此帽儿山溜索安装的前提也是充分利用现场的自然条件，基本不破坏现场的自然景观。

3.1 准备工作

根据现场的地理位置勘测，选择架设溜索的线路，并确定宽度为10 m。在选定的线路10 m宽的范围内，清除障碍物，保证线路通畅。

3.2 上下站台的施工

上下站台紧邻支架进行施工。施工的材料选用木板，也就是将伐去的树木就地加工成木板。用木板搭建成站台。站台的结构如图 4、5所示。站台的结构便于游客上下，且结构牢靠。

3.3 溜索的安装

1) 主索的安装  经过现场勘测，选定A、B 2点的树木作为支架，将直径为19.5 mm的钢丝绳安装在指定高度，并且将其固定到其他树木的根部，用卡钩卡死。

2) 缓冲装置的安装  为减缓游客滑到下支点的速度，避免撞到支架，在下支点的钢丝绳上安装橡胶管，并用绳索将其固定，作为缓冲装置。

3) 滑车回空  滑车滑到下支点后，为将滑车送回上支点，在溜索线路旁边设计并安装了一条滑车回空线路。选用9 mm的钢丝绳，在钢丝绳上安装一个小滑轮，利用重力原理，实现滑车回空。

4 帽儿山溜索的测试与使用

溜索作为载人的工具，属于国家安全监察特种设备之一。因此，帽儿山溜索设计安装后，进行了相应的安全测试。帽儿山溜索的安全性表现在3方面：1)滑车不能够从钢丝绳上脱落，其原因是采用了开闭机构，使挡轴固定；2)在滑车上装有安全环，安全环上系上安全带，防止游客脱离把手，从空中落下；3)采用了简易缓冲装置，防止游客撞到支架上。测试一切正常后，帽儿山溜索开始投入使用。在使用期间，即在游客下滑之前，工作人员要严格检查滑车开闭机构是否处于关闭状态、游客是否系好安全带等，做到防患于未然。

帽儿山溜索在开始运行的10天中，先后接待了近300位游客，运行正常。

5 结束语

经过使用后，证明帽儿山溜索有以下特点：1)整体设计比较系统；2)就地取材，安装简单；3)安全可靠，实用性强；4)建设成本低。帽儿山溜索的成功运行，可以为其他溜索的设计和安装提供实际经验价值。