Технико-экономические расчеты показали, что в данных условиях канатно-подвесной транспорт в 2—3 раза дешевле железнодорожного и автомобильного. Первая ГПКД (ГПКД № 1) в этом районе была введена в эксплуатацию в 1951 г. для доставки дробленого известняка (30—120 мм) на содовый завод. Стоимость ее строительства составила 1,5 млн. руб., тогда как стоимость сооружения автодороги и автодорожного моста через р. Белую была в 3 раза большей.

ГПКД № 1 работает в три смены. Первоначально конвейерная дорога была запроектирована на производительность 225 т/ч при скорости движения вагонеток 2,5 м/с и мощности привода 125 кВт; по мере потребности в сырье эксплуатационники повысили скорость движения вагонеток до 3,15 м/с, мощность электродвигателя при этом была доведена до 160 кВт. Эти мероприятия обусловили повышение производительности дороги до 250—280 т/ч; промежуток времени между проходом двух соседних вагонеток составляет от 20 до 17 с.

В последующем ГПКД № 1 была реконструирована: повышен уровень механизации работ на станциях, заменены опоры и канаты, повышена прочность конструкции натяжных станций, погрузочная станция перенесена на площадку ДСФ.

В 1962 г. была введена в эксплуатацию ГПКД № 2 длиной 7,6 км, предназначенная для доставки мелкодробленого (0— 30 мм) известняка на цементный завод. Погрузочная станция этой ГПКД, расположенная на площадке ДСФ, оборудовалась автоматическими объемными дозаторами, толкающими конвейерами с электромагнитными включателями и выключателями; это обеспечило высокий уровень механизации и автоматизации работ на станции. До ввода в эксплуатацию ДСФ эта станция использовалась как проходная, а известняк на ГПКД № 2 поступал по временной дороге длиной 1 км, погрузочная станция которой была сблокирована со станцией ГПКД № 1. ГПКД№ 2 состоит из двух участков, приводные станции которых расположены в одном помещении. На первом участке между погрузочной и угловой станциями движение вагонеток со скоростью 2,8 м/с осуществляется приводом ПВ-2500С с электродвигателем мощностью 160 кВт. На втором участке от угловой станции до жесткоподвесного кольца внутризаводской ГПКД скорость движения вагонеток 1,25 м/с обеспечивается приводом ПВ-2500С. Угловую станцию вагонетки проходят за счет инерции на самоходных рельсовых путях. Дорога работает в напряженном ритме — 360 рабочих дней в году, 3 смены в сутки.

В связи с развитием предприятий потребовалось обеспечить сырьем гипсовый завод, а также новый цех известковых печей на содовом заводе. Для этого на стадии предварительных проектных соображений предполагалось построить две ГПКД средней производительности: одну для транспортирования известняка на содовый завод, другую — гипса. При дальнейших проектных проработках было решено объединить грузопотоки известняка и гипса и запроектировать ГПКД большой производительности. Это позволило снизить как стоимость строительства, так и эксплуатационные расходы, сократить количество обслуживающего персонала и упростить обслуживание ГПКД.

В 1967 г. так называемая «большегрузная» ГПКД № 3 была введена в эксплуатацию. Она предназначалась для доставки известняка и гипса с размерами кусков 30—120 мм. Производительность дороги составила 1850 тыс. т в год. Трасса дороги длиной 5,94 км в основном проходит по затопленной пойме правого берега р. Белой, пересекает ее русло и старицы, а также ГПКД № 1. На протяжении дороги запроектировано 39 опор и 4 предохранительных моста над автодорогами, имеется 700 м предохранительных сетей, расположенных над заводской и предзаводской зонами, железнодорожными путями, городской автодорогой с троллейбусным движением.

В условиях затопляемой поймы оказалось необходимым поднять верх фундаментов опор над уровнем земли на 3—6,5 м, что значительно увеличило стоимость фундаментов. В связи с этим для уменьшения количества опор на линии пролет между ними был принят равным 160—180 м (наибольший пролет равен 320 м). Максимальная высота опор составила 24 м. На трассе дороги расположены три двойные натяжные, две двойные якорные и одна якорно-натяжная станции. Сочетание низких (6 м) двойных якорных станций и высоких (15 м) двойных натяжных станций позволило снизить в среднем высоту опор и облегчить фундаменты. Максимальная длина натяжного участка составляет 930 м, длина приводного участка равна длине дороги, т. е. 5,94 км. Превышение конечной (узловой) станции над погрузочной составляет 35,9 м для грузовой стороны и 42,5 м для порожняковой.

Погрузочная станция ГПКД № 3 имеет два ряда бункеров: один ряд из 4 бункеров для гипса, второй из 5 бункеров для известняка. Вагонетки, приходящие на погрузочную станцию с линии, попадают в выключатель с введенным в него толкающим конвейером, где отключаются от тягового каната и поднимаются на тормозную горку. На тормозной горке скорость вагонетки снижается до величины, близкой скорости толкающего конвейера (0,4 м/с), и в дальнейшем вагонетки перемещаются по станционным путям с его помощью.

Перед линиями бункеров установлено автоматическое распределительное устройство, которое направляет вагонетки под погрузку гипсом с помощью дозаторов вместимостью 1,25 м3 или под погрузку известняком с использованием дозаторов вместимостью 1,6 IM3.

Остановка вагонеток и их загрузка производятся автоматически, с помощью аншлагов и дозаторов. После загрузки вагонетки останов аншлага поднимается в верхнее положение и толкающий конвейер уводит ее из-под бункера. Далее вагонетка проходит через устройство для автоматического выпуска вагонеток на линию через равные промежутки времени. Вагонетки после получения команды на выход на линию попадают во включатель с разгонным конвейером.

На погрузочной станции имеется диспетчерская с пультом управления основными механизмами станции.

В связи с необходимостью разделения грузопотока ГПКД № 3 на три части на трассе дороги вблизи содового завода была сооружена уникальная узловая станция, предназначенная для передачи вагонеток с гипсом на ГПКД № 4, догрузки коксом вагонеток с известняком и передачи их на внутреннее или внешнее кольцо жесткоподвесной дороги № 6, сбора порожних вагонеток и выпуска их на трассу дороги № 3. Эта задача была решена следующим образом: порожнее и грузовое направления развязаны в разных уровнях, а грузопоток для жесткоподвесной дороги № 6 (в цех известковых печей) пропускается вначале по жесткоподвесной дороге № 5 через склад, возвращается на узловую станцию и затем передается на дорогу № 6. При этом имеет место перепробег вагонеток, однако ликвидируется пересечение порожних вагонеток, идущих со склада, и груженых вагонеток, направляемых в цех известковых печей.

Узловая станция представляет собой четырехэтажное здание. На первом этаже расположено машинное отделение на пять приводов, сварочное и механическое отделения ремонтного помещения, загрузочные вагонетки скиповых подъемников для недопала, возвращающегося конвейерным транспортом из цеха печей и поступающего впоследствии на повторный обжиг. На втором этаже расположено помещение для ремонта и осмотра вагонеток и электрооборудования, машинное помещение привода ленточного конвейера для недопала и другие вспомогательные помещения. По третьему этажу происходит транзитное движение груженых вагонеток на склад ‘известняка и гипсовый завод. Остальная часть третьего этажа занята бытовыми помещениями. На четвертом этаже расположены погрузочные бункера для известняка, кокса и недопала, поступающих со складов. Кроме того, по этому этажу расположены пути для транзитного движения порожних вагонеток от печей, со склада известняка и гипсового завода на дорогу № 3. Здесь же находится центральная диспетчерская с пультами управления всеми дорогами и пультом управления местными механизмами.

На узловой станции предусмотрен подъемник для вагонеток, который предназначен для спуска неисправных вагонеток с четвертого этажа в ремонтные помещения второго и первого этажей и подъема их обратно. Привод подъемника расположен на четвертом этаже.

На складе известняка и в цехе известковых печей разгрузка вагонеток производится без их отцепки от тягового каната при помощи электромагнитных аншлагов, управляемых с пульта, расположенного на узловой станции. Для механизации перемещения вагонеток по рельсовым путям узловой станции используются толкающие конвейеры и короткие самокатные участки рельсов в местах передачи вагонеток с одного толкающего конвейера на другой, а также на участках примыкания к включателям и выключателям. При выходе порожних вагонеток с узловой станции на дорогу № 3 также применен самокатный разгонный участок (горка) и включатель без разгонного конвейера, высота которого рассчитана на увеличение скорости движения вагонетки от 0,4 до 2,8 м/с.

Для большегрузной ГПКД было разработано специальное оборудование, в том числе вагонетки вместимостью 1,6 м3 (грузоподъемность 2,4 т) с зажимным аппаратом грузового действия и адресующим устройством на три положения. Был принят привод, спаренный из двух типовых приводов ПВ-2500С. Суммарная мощность электродвигателей привода составила 180 кВт, угол обхвата тягового каната на приводных шкивах — 540°, окружное усилие привода — 7 т. Для включения и выключения вагонеток предусмотрены включатели и выключатели двух типов: помимо простого включателя, на грузовой стороне применен включатель с вертикально замкнутым толкающим конвейером, обеспечивающий разгон груженой вагонетки со скоростью 0,4 м/с до скорости движения тягового каната 2,8 м/с.

На большегрузной ГПКД применены также автоматические стрелки тележечного типа, управляемые от адресующего устройства, смонтированного на корпусе тележки вагонетки, для восстановления опрокинутых кузовов в рабочее положение предусмотрена спираль длиной 9,8 м. Для грузовой стороны дороги использовались несущие трехслойные канаты закрытого типа диаметром 60 мм, для порожняковой стороны — двухслойные диаметром 38,5 мм, диаметр тягового каната — 27,5 мм.

Для грузовой стороны были заново разработаны отклоняющие и качающиеся башмаки на станциях и опорах, линейные, концевые и переходные муфты несущих канатов диаметром 60 мм. На порожняковой стороне несущего каната было применено типовое линейное оборудование.

Контргрузы для порожняковой стороны были приняты из бетонных блоков массой 0,5; 1,125 и 1,5 т, уложенных на металлической платформе; максимальная масса контргруза составила 47 т. Конструкция контргрузов на грузовой стороне была такой же, максимальная масса — 70 т. Интервал между выпуском вагонеток на линию на большегрузной дороге составляет 20 с, максимально возможная производительность дороги при полном использовании грузоподъемности вагонетки и выпуске на линию 180 вагонеток в час составляет 445 т/ч (проектная производительность 380 т/ч).

В 1976 г. Тбилисским отделением ГПКИ «Союзпроммеханизация» разработан проект ГПКД № 4, предназначенной для транспортирования известнякового щебня крупностью 0—40 мм и стандартного камня крупностью 40—120 мм от промплощадки ДСФ на карьере Шах-Тау до приемных бункеров разгрузочной станции, расположенной на промплощадке производства известняковой муки. В настоящее время эта дорога введена в эксплуатацию. Дорога № 4 — кольцевая, двухканатная, длиной около 6,8 км, с тремя промежуточными угловыми станциями; она представляет собой один тяговый участок, привод расположен на разгрузочной станции. Превышение разгрузочной станции над погрузочной составляет около 46 м; дорога работает в силовом режиме. На разгрузочной станции установлен привод 2П-2500-С-2,5-100/40 мощностью 100 кВт.

Проектная производительность ГПКД № 4 составляет: по щебню 200 тыс. т в год; по стандартному камню 255 тыс. т в год. Дорога работает в односменном режиме 250 дней в году с производительностью 230 т/ч. Сметная стоимость строительства дороги по проекту составляет 2,094 млн. руб. Дорогу обслуживают 47 человек, в том числе на погрузочной станции работает 13, на угловых — 4, на разгрузочной—14 человек.

В процессе эксплуатации ГПКД наиболее трудоемкими являются работы по ремонту вагонеток, а также несущих и тяговых канатов. В настоящее время в ПО «Сода» и на других предприятиях накоплен значительный опыт организации и механизации этих работ. Так, на многих натяжных станциях применяются устройства для подъема контргрузов, которые дают возможность упростить операцию замены несущего каната и резко снизить соответствующие затраты труда и времени. Подъемные устройства состоят из системы полиспастов, подъем контргрузового ящика осуществляется за счет тягового усилия трактора. При этом отсутствует необходимость ручной выгрузки и последующей загрузки блоков, на что ранее требовалось 12 ч.

Технология монтажа новых несущих канатов во многом зависит от рельефа местности, наличия на ней естественных препятствий и искусственных сооружений. Важнейшим требованием к монтажу является сохранение формы и качества свивки каната. Масса одного куска каната вместе с катушкой может достигать 40—60 т.

Организация монтажа каната предусматривает его раскатку по земле под некоторым натяжением, последующий подъем на опорные башмаки и натяжку до проектной величины. Чтобы канат при раскатке не касался грунта, на трассе укладывают в необходимом количестве деревянные подкладки. Натяжение в канате создают специальным устройством, тормозящим обод катушки, с которой канат сматывается. Тормозное натяжение в канате поддерживают в течение всего периода монтажа вплоть до закрепления каната в анкерных устройствах на станциях. При раскатке монтажный канат соединяют с несущим специальной переходной муфтой, закрепляя их в муфте клиньями или путем заливки сплавом. В качестве тяговых механизмов при раскатке канатов используют тракторы или электрические лебедки. При наличии на трассе рек, ущелий, линий электропередачи, железнодорожных путей или автострад на этих участках перед раскаткой канатов монтируют предохранительные устройства.

Работы по подъему на опоры раскатанного вдоль трассы каната и укладке его на опорные башмаки ведутся с помощью специальной траверсы. Траверсу с канатом поднимают полиспастом, который крепят к монтажным кронштейнам, установленным на оголовке опоры. Чтобы исключить резкие перегибы каната при его подъеме, концы траверсы обычно снабжают небольшими качающимися башмаками.

Завершающей и наиболее ответственной операцией является натяжение несущего каната и его закрепление в анкерном устройстве. Работы ведутся в два этапа: первый — предварительная вытяжка каната, второй — натяжение его до проектной величины. Предварительную вытяжку каната до создания в нем натяжения 50—100 кН производят лебедкой или трактором с применением вспомогательного каната, запасованного в одну или две нитки. После этого на несущий канат устанавливают многоболтовую муфту, позволяющую обеспечить натяжение каната (160—300 кН), к которой крепят основной полиспаст для окончательной натяжки несущего каната. Натяжение канатов производят как в сторону анкерного устройства, так и в сторону контргруза. Первый вариант предпочтительней, так как анкерные устройства располагаются на земле или на небольшой высоте. Контргрузовой ящик при выполнении этой операции загружают на 50 % проектной массы, высоту его подъема при натяжении несущего каната полиспастом определяют расчетом. После анкеровки каната и полной загрузки контргрузового ящика проектный провес каната определяют геодезическим инструментом в ближайшем к контргрузу пролете.

Монтаж тяговых канатов производят аналогично монтажу несущих. Тяговые канаты раскатывают по окончании монтажа несущих канатов по роликам опор. Для исключения раскручивания прядевых канатов раскатку производят под постоянным расчетным натяжением. Счаливают тяговые канаты в соответствии с рекомендацией специальной инструкции, разработанной ГПКИ «Союзпроммеханизация».

Опыт эксплуатации ГПКД свидетельствует о том, что в настоящее время сроки службы канатов невелики. Так, по данным ГПКИ «Союзпроммеханизация» при производительности дорог до 100 т/ч долговечность несущих канатов грузовой ветви в среднем равна 3 годам, а при производительности от 200 до 300 т/ч — 1,3 года (при одних и тех же вагонетках). Одна из причин этого — недостаточно высокое качество закрытых канатов, выпускаемых отечественной промышленностью, их прочность обычно не превышает 1200—1400 кН/мм2, в то время как прочность канатов зарубежных фирм достигает 1600— 1800 кН/мм2. Недостатком отечественных несущих канатов является также неплотность свивки верхнего z-образного слоя. В результате при обрыве даже одной проволоки верхнего слоя она выходит из «замка», создавая аварийную ситуацию на дороге, так как препятствует движению вагонеток. Канаты в первую очередь разрушаются около отклоняющих башмаков станций и линейных качающихся башмаков, а также непосредственно на башмаках. Повреждения проволок верхнего слоя несущих канатов отмечены также около линейных муфт, которые не являются обязательным элементом для новых дорог и их установка вызвана лишь тем, что длина канатов, поставляемых отечественной промышленностью, недостаточна для перекрытия пролетов между двумя соседними линейными станциями.

Другой причиной низких сроков службы несущих канатов является отсутствие футеровки ходовых колес вагонеток эластичным материалом. Зарубежный опыт показывает, что при футеровке ходовых колес нейлоновыми бандажами и отказе от линейных муфт сроки службы канатов увеличиваются вдвое. В настоящее время на всех зарубежных ГПКД применяются вагонетки только с футерованными колесами.

В нашей стране испытания вагонеток с ходовыми колесами, футерованными капролоном, проводились на ГПКД Рыбнин-ского цементно-шиферного завода (Молдавская ССР) и Подмосковного горно-химического завода. Их эксплуатация дала положительные результаты, однако промышленное производство бандажей для колес вагонеток пока не организовано.

Весьма малы на ГПКД также сроки службы вагонеток, что отрицательно влияет на надежность работы дорог. Некоторые из наиболее часто изнашиваемых элементов вагонеток, такие как вертикальные и горизонтальные оси тележек, поверхности качения ходовых колес, валики подвешивания и др., служат не более 5—6 месяцев. В целом срок службы основных элементов вагонеток колеблется от 2,7 до 3,1 лет. Ежегодно на ГПКД страны приходится заменять полностью 3,9—4,1 тыс. вагонеток, что превышает объем их годового выпуска Казанским заводом «Серп и Молот» — единственным специализированным предприятием по изготовлению оборудования ГПКД.

Ремонт вагонеток на ГПКД осуществляется в мастерских, оборудованных станками, стендами для измерения параметров тележек и др. Обычно вагонетку отправляют на текущий ремонт после 1 месяца работы, при этом замеряют ее основные параметры с помощью шаблонов. Ремонт осуществляют звенья рабочих из 2—3 человек. Прием вагонеток из ремонта обеспечивается лицами технического надзора ГПКД. Обслуживающим персоналом дороги ведется ежесменный осмотр вагонеток, ремонтным персоналом — еженедельный осмотр с замерами износа губок зажимного аппарата, износа отключающих роликов, завала колес.

Как показывает опыт эксплуатации вагонеток, причиной наибольшего числа поломок и аварийных ситуаций на ГПКД является превышение угла наклона корпуса тележек допустимого значения. Угол наклона корпуса тележки зависит главным образом от степени износа горизонтальных и вертикальных осей в цапфах ходовых колес и регулировки их зажатия. Сроки службы указанных деталей нередко не превышают нескольких месяцев. В связи с этим на некоторых дорогах внесены конструктивные усовершенствования в систему закрепления горизонтальных и вертикальных осей тележек, позволившие увеличить срок службы осей в 2 раза и сократить трудоемкость ремонта тележек. Опыт показал, что для уменьшения угла наклона корпуса тележки необходимо, чтобы при движении вагонетки по порожняковой ветви несущих канатов кузов ее находился в рабочем (закрытом) положении. Открытое положение кузова вагонетки приводит к увеличению угла наклона корпуса тележки к вертикали на 2—3°, что снижает надежность работы вагонеток, особенно в условиях бокового ветра. В связи с этим на разгрузочных станциях ГПКД целесообразна установка восстановительных спиралей.

Во многих зарубежных странах развитию канатно-подвес-ного транспорта строительных материалов, руд, угля и других грузов уделяется значительное внимание. В результате внедрения ряда технических новшеств удалось значительно повысить технические параметры и экономичность работы ГПКД. Так, производительность ряда зарубежных кольцевых ГПКД достигла 650 т/ч за счет увеличения скорости движения вагонеток до 5 м/с, грузоподъемности вагонеток на кольцевых дорогах до 3 т (на маятниковых дорогах до 20 т), загрузки вагонеток на станциях на ходу и соответственно уменьшения интервала выпуска вагонеток на линию до 12 с, применения самоходных вагонов. Некоторые дороги имеют весьма значительную длину (в Швеции —96 км, в Норвегии — 44,5 км, в Индии — 62 км и 47 км и т. д.). Технические характеристики ряда действующих зарубежных ГПКД, перевозящих строительные материалы, приведены в табл. 3.3.

Весьма обширна география зарубежных ГПКД. Они нашли широкое применение в Норвегии (80 дорог) и даже в Антарк-тиде, где на о. Крооза французской фирмой построены две дороги для доставки материалов от причалов до центральной части острова. В Норвегии работа одной из наиболее протяженных ГПКД (44,5 км) производится в условиях низких температур (—15 °С и ниже). Вследствие значительного роста потерь на трение при низких температурах мощность привода зимой увеличивается в 5 раз. Продолжительность рейса вагонетки составляет 4 ч.

Особенностью зарубежных ГПКД является высокий коэффициент их использования по времени. Так, канатная дорога для доставки грузов к строящейся плотине в Голландии эксплуатировалась по 23 ч в сутки пять дней в неделю. ГПКД длиной 13,8 км в Бразилии эксплуатируется круглосуточно с коэффициентом использования во времени 95 %.

В настоящее время ряд зарубежных фирм Великобритании и Австрии работают над созданием комплекса оборудования для ГПКД производительностью 1000 т/ч и более. При этом основными тенденциями в проектировании высокопроизводительных дорог являются обеспечение надежной работы всех элементов (в особенности вагонеток), повышение скоростей движения вагонеток, увеличение сроков службы канатов, автоматизация работы станций.

Одним из направлений развития грузового канатно-подвес-ного транспорта за рубежом является расширение применения одноканатных дорог. Считается, что при производительности менее 3 млн. т в год в равнинных условиях одноканатные дороги более экономичны по сравнению с двухканатными; расход строительных материалов и стоимость строительства одноканатных дорог примерно вдвое ниже, чем двухканатных. Основными преимуществами одноканатных дорог являются их конструктивная простота и малая металлоемкость в связи с отсутствием несущих канатов, а также оборудования и строительных конструкций, связанных с ними. Все это обусловливает высокую надежность одноканатных дорог, облегчает их монтаж и обслуживание.

Перечисленные преимущества становятся особенно весомыми при строительстве одноканатных ГПКД в отдаленных труднодоступных районах, при значительной протяженности трасс и дефиците квалифицированного обслуживающего персонала.

Недавно фирмой «Бреко» (Великобритания) введена в эксплуатацию одноканатная ГПКД в г. Атбара (Судан). Она имеет длину 20 км, производительность 215 т/ч и служит для доставки известняка из карьера на цементный завод. Вагонетки на этой дороге футерованы изнутри полиэтиленом большой плотности во избежание прилипания груза и имеют донную разгрузку. Привод снабжен электродвигателем постоянного тока с тиристорным питанием, обеспечивающим плавный разгон и бесступенчатую регулировку скорости, включая малую скорость для наладочных работ.

Резерв дальнейшего увеличения производительности однока-натных ГПКД заключается в возможности повышения скорости движения канатов и вагонеток до 6 м/с и более.