上弦自鋪軌式防電檢查車

孔旭+王春芳

【摘 要】本文介紹了鄭州黃河大橋上弦自鋪軌檢查車的主要參數、結構構造及工作原理。該設備采用自鋪軌道的走行方式及伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全自動無軌爬坡走行、翻越尖頂等功能，能在大跨度曲線橋梁上自動、平穩(wěn)行走，為國內外首創(chuàng)。

【關鍵詞】自鋪軌式檢查車；無軌走行；尖頂；大跨度；曲線；自動

1 工程概述

近年來隨著我國經濟和交通建設的飛速發(fā)展，建設了許多造型優(yōu)美的大跨度曲線橋梁。為確保道路橋梁長期安全可靠的使用，對其進行定期檢查維護和損壞時快速修復尤為重要。另橋梁上還有許多附屬設施，也需予以維護和檢測，為此大跨度曲線橋梁檢查設備的研究越來越受到關注和重視。

鄭州黃河大橋是鄭焦城際鐵路暨京廣鐵路跨越黃河的共用橋梁，主橋為11聯(lián)2x100m變高度連續(xù)鋼桁梁，桁高在14～25m間連續(xù)變化，曲線方程為二次拋物線，坡度在0～13.14°之間連續(xù)變化，全橋共有11個拋物線相交形成的尖頂，其角度為153.72°。

目前，國內外橋梁領域針對大跨度曲線方程形式橋梁最常用的檢修設備有輪胎式檢查車、鏈條式檢查車及油缸交替頂升步履式檢查車等。這些設備均需在鋼梁上設置通長的走行軌道供其走行，對于規(guī)模較大的橋梁較為浪費，且在設備本體設計上均不能翻越尖頂，需通過軌道改造將尖頂轉變?yōu)榍€頂而實現(xiàn)過頂，但需要額外的支撐連接并且對橋梁外觀有較大影響，為此研制生產一種自鋪軌道走行、安全通過尖頂、快速平穩(wěn)運行、使用方便，可對鋼橋進行全面檢查維修的工程設備是非常需要的。鄭州黃河橋上弦檢查車就是為適應這種需求而開發(fā)設計的工程車輛，見圖1。

2 主要技術參數

3 主要構造及功能說明

附加件與鋼梁節(jié)點處連接板連接成為一體，作為上弦檢查車自鋪軌條的固定連接件，以替代原通長軌道承擔檢查車的重量與牽引力，設備驅動機構安裝在主車上，主車與自鋪軌條之間采用齒輪齒條傳動實現(xiàn)步進式自鋪軌走行。該檢查車主要由自鋪軌式走行系統(tǒng)、連接走廊、升降立柱、中部吊籃、電氣自動控制系統(tǒng)等組成。

本設備能實現(xiàn)全橋精確自動控制無軌走行、升降立柱隨動升降、中部吊籃升降并橫移走行等功能，可跨越全橋所有伸縮縫，具備爬坡并翻越鋼桁梁尖頂的能力。

3.1 自鋪軌式走行系統(tǒng)

該走行系統(tǒng)主要包括自鋪軌條、上行走組件、齒條、導向組件、主支撐和水平鎖緊機構等部件。自鋪軌條為主承載體，在步進式行走中起著主車行走軌道的作用；上行走組件為走行驅動裝置，通過齒輪齒條嚙合推動檢查車主車或自鋪軌條行走；齒條平鋪于自鋪軌條頂部，為動力傳遞機構；導向組件布置有承重輪和側導論，主要實現(xiàn)自鋪軌條走行運動功能，并保證走行的過程中在大橋邊桁上的左右位置及越過附加件后的定位；主支撐為可伸縮運動機構，在自鋪軌條運動前，通過卡緊附加件實現(xiàn)主車與鋼梁的固定；水平鎖緊機構為可水平伸縮結構，在主車運動前，通過前后水平鎖緊卡緊附加件實現(xiàn)自鋪軌條與鋼梁的固定；整車通過自鋪軌條與主車的相對步進式運動，實現(xiàn)自鋪軌走行功能。為平穩(wěn)安全翻越橋梁尖頂，在上行走組件上設置有角度調整裝置，詳見圖2。

本走行系統(tǒng)的工作原理為：采用齒輪齒條傳動，通過主車與自鋪軌條的相對運動，實現(xiàn)自鋪軌走行，即在自鋪軌條上布置有齒條，驅動裝置布置于主車上，并在全橋各節(jié)點處布置有與鋼梁固定連接的附加件，當主車走行時，自鋪軌條與橋梁附加件固定連接，保證自鋪軌條的固定狀態(tài)，通過齒輪齒條傳動，實現(xiàn)主車桁架的前進與后退；當自鋪軌條走行時，主車通過主支撐與附加件進行固定連接，保證主車的固定狀態(tài)，通過齒輪齒條傳動，實現(xiàn)自鋪軌條的前進與后退，如此循環(huán)完成自鋪軌走行過程。

該走行系統(tǒng)依據鄭州黃河大橋特點研制，設計新穎，節(jié)省了檢查車軌道費用，同時解決了上弦檢查車翻越鋼桁梁尖頂的難題，大大減少了檢查車的配備數量。

3.2 連接走廊

連接走廊為型鋼焊接而成的方形桁架式結構，起連接左右升降立柱裝置、懸掛并作為中部吊籃橫向走行用軌道、為電氣控制系統(tǒng)提供安裝平臺的作用，是檢查車主要的承載裝置。

3.3 升降立柱

升降立柱主要由內外桁架、桁架傳動系統(tǒng)及升降平臺等組成。桁架傳動系統(tǒng)與外桁架固定連接，內桁架嵌于外桁架之中，桁架的升降運動為采用齒輪齒條傳動實現(xiàn)內桁架相對于外桁架的伸縮運動。

外桁架與連接走廊固定連接，內桁架鑲嵌于外桁架內并根據橋梁高度變化進行整車走行的隨動伸縮運動，保證整個桁架高度始終與變高度橋梁高度相適應，為保證在檢查車行進過程中兩側升降立柱與鋼梁邊桁的相對位置及工作時兩端立柱的穩(wěn)定性，在升降立柱內外桁架上設置有防擺裝置。

升降平臺為橋梁兩端外側檢查的主要工作平臺，自帶有走行驅動裝置，分別套在內外桁架上，并以其立柱為導軌，通過齒輪齒條傳動完成平臺的上下運動，以實現(xiàn)對橋梁外側的全面檢查。

3.4 中部吊籃

中部吊籃主要分為主平臺、旋轉平臺、支撐走行框架、伸縮桅柱結構、液壓升降驅動裝置和電動走行驅動裝置等部分，吊籃主體結構采用鋁合金焊接而成，旋轉平臺可實現(xiàn)360°旋轉，支撐走行框架為型鋼焊接而成，安裝于連接走廊主弦桿上，為吊籃的橫向（下轉第131頁）（上接第110頁）走行機構及承載部件，通過電力驅動可帶動整個吊籃橫向走行，主平臺與支撐走行機構通過伸縮桅柱結構連接，伸縮桅柱結構采用高強度鋁合金型材組合，內置導向滑塊，在液壓升降驅動裝置的驅動下可實現(xiàn)6級風時高達24m安全平穩(wěn)升降、抗風防擺，整個吊籃具備橫向走行、24m平穩(wěn)升降、360°旋轉、27.5Kv高壓防電等功能，詳見圖3。

3.5 電氣自動控制系統(tǒng)

本設備采用西門子伺服控制系統(tǒng)，整車共有24臺伺服電機，能實現(xiàn)全橋精確全自動走行控制、兩端立柱聯(lián)動升降、立柱防擺隨動旋轉等系列功能，本設備走行控制精度高，走行動作步驟繁多，順序性強，其自動化程度較高。

4 結束語

該自鋪軌上弦檢查車設計新穎，技術超前，功能多樣，操作簡單，可實現(xiàn)對橋梁的幾乎無盲點檢查，其全自動走行精確控制及自鋪軌走行方式的實現(xiàn)，將為橋梁檢修領域樹立新的標桿，本檢查車有諸多創(chuàng)新設計，其技術領先國內外，且諸多技術屬國內外首創(chuàng)。該上弦檢查車現(xiàn)已正常運行于黃河大橋上，運行情況良好，其自動化程度高，操作簡單，大大提高了現(xiàn)場檢查維修的工作效率及工程成本。

【參考文獻】

[1]游冰.輪胎式爬拱檢查車[Z].

[2]王春芳.兩種爬拱式橋梁檢查車走行系統(tǒng)[Z].

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[4]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[責任編輯：楊玉潔]