进入二十一世纪以来,林业生产发生了重大变革,采伐规模和每木材积都明显减小。南方传统的山地集运材方式主要为农用车与拖拉机集材,劳动强度大、水土流失严重,不符合现代环境友好型的林业生产需求。研究一种适合南方人工林特点,转移方便且环境友好的轻型索道集材系统,是本研究的主要目的。对南方人工林索道集材系统的关键装备技术进行研究并进行优化,可以改善目前人工林集材技术与装备中存在的不足,促进索道在人工林集材作业中的广泛应用,为减小集材作业对生态环境的负面影响提供技术支撑。本论文主要研究了以下几项关键装备技术:第一,分析了传统集材索道系统的特点与不足,研究设计轻型集材索系,以降低索道架设难度,降低成本。第二,根据轻型集材索系的特点和要求,研究相应轻型绞盘机及其摩擦卷筒、缠绕卷筒部件。第三,研究轻型跑车及便携式支架,扩大集材所系适应范围。第四,优化制动系统,提高绞盘机的安全性,降低操作难度。最后生产了 2款物理样机,并进行了相关生产试验,验证了轻型绞盘机及索道集材系统的可行性。通过本研究取得的主要结果如下:（1）基于循环索作为牵引主索的目标,优化了 3种不同索系,改进型GS3索系,循环运行式索系和半悬循环索系,并分析了 3种索系的力学特性。改进型GS3索系可完成遥控跑车索系所有功能,但其跑车重量减轻许多（只有30 kg）,相当于遥控跑车的30%。循环运行式索系,整个索系的安装成本比传统需要承载索的索系下降30%以上。（2）通过力学及ANSYS动力学仿真分析,发现V型轮槽和组合截面轮槽摩擦卷筒都可以显著提高摩擦卷筒的当量摩擦系数。并通过试验和二次拟合归纳分析,得到了 V型轮槽摩擦卷筒牵引力计算的经验公式,推导出了组合截面摩擦卷筒设计的当量摩擦系数计算公式。（3）根据绞盘机缠绕卷筒的受力特点,对缠绕卷筒的结构进行了优化与仿真分析,得到了按缠绕卷筒受力合理分布设计的脉肋加强筋,结构优化后的缠绕卷筒重量可减小40%。在优化卷筒前提下,设计了轻型绞盘机,轻型绞盘机的重量为传统相同功率绞盘机的56%。（4）为防止因缠绕卷筒中的鼓式制动器失效导致悬挂在跑车上的重物（木梱）坠落发生事故,创新性地提出并设计了一种可安装在缠绕卷筒端部的多齿可逆棘轮棘爪停止器。该停止器在止动状态时可以保证安全啮合,又可在回退时顺利分离。多齿的设计可有效的提高停止器的分度精度,降低棘轮棘爪停止器的冲击强度。推导出了多齿停止器的参数设计公式,为多齿棘轮棘爪停止器设计提供了理论基础。