高速鐵路換軌裝置方案研究

李　曉

（呼和浩特鐵路局工務(wù)處，內(nèi)蒙古呼和浩特010000）

高速鐵路換軌裝置方案研究

李曉

（呼和浩特鐵路局工務(wù)處，內(nèi)蒙古呼和浩特010000）

我國(guó)高速鐵路大修換軌施工中，卸軌、換軌和收軌需要分次完成，更換的新、舊鋼軌物料需要留在現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)高速鐵路的行車安全埋下隱患。本方案研究目的在于克服上述不足，在需要優(yōu)化換軌作業(yè)的工法、提高施工工藝、簡(jiǎn)化施工流程的前提下，提供一種換軌裝置，實(shí)現(xiàn)從長(zhǎng)軌車輸送的新長(zhǎng)軌直接通過(guò)換軌裝置放置于軌枕槽內(nèi)，同時(shí)將舊鋼軌放置于道心或線路兩側(cè)。在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)卸軌、換軌和收軌一體化施工，從而降低成本支出，提高生產(chǎn)效率，確保施工安全和行車安全。

高速鐵路；換軌；一體化施工；換軌裝置

我國(guó)高速鐵路大修換軌施工中，更換鋼軌時(shí)，先使用長(zhǎng)軌運(yùn)輸車將新鋼軌預(yù)置在線路兩側(cè)，再使用換軌設(shè)備進(jìn)行新、舊鋼軌的更換，最后使用長(zhǎng)軌運(yùn)輸車將道心的舊鋼軌收走。完成以上工序至少需要三個(gè)天窗點(diǎn)，由于物料一直停留在現(xiàn)場(chǎng)，在這三個(gè)天窗點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)高速鐵路的運(yùn)行存在安全風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)換軌施工的過(guò)程中，由于工作量大，工序復(fù)雜，參加作業(yè)人員數(shù)量大，存在以下問(wèn)題：（1）施工人員的勞動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)大，難以管理；（2）在卸軌、換軌和收軌的過(guò)程中，工期長(zhǎng)，對(duì)施工人員的管理易失控，存在較大安全隱患；（3）用工量大，停留在現(xiàn)場(chǎng)的鋼軌物料需要加固而造成成本支出大且作業(yè)效率低。因此在需要優(yōu)化換軌作業(yè)的工法、提高施工工藝、簡(jiǎn)化施工流程的前提下，對(duì)長(zhǎng)軌運(yùn)輸車卸軌裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，研究一套換軌裝置，在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)卸軌、換軌和收軌一次完成，從而降低成本支出，提高生產(chǎn)效率，確保施工安全和行車安全是很有必要的。

長(zhǎng)軌運(yùn)輸車卸軌裝置的改進(jìn)，主要是將新鋼軌輸送方向由向下輸送優(yōu)化為向前輸送，即直接將新鋼軌輸送到換軌裝置上。本文主要討論換軌裝置的方案，長(zhǎng)軌運(yùn)輸車卸軌裝置的改進(jìn)不再贅述。

1　換軌裝置具有的功能

換軌裝置應(yīng)具有將從長(zhǎng)軌運(yùn)輸車輸送過(guò)來(lái)的新鋼軌放置到軌枕槽內(nèi)和將舊鋼軌放入道心件的功能。

換軌裝置加裝在標(biāo)準(zhǔn)路用平車上，采用螺栓與平車連接，不改變平車的結(jié)構(gòu)，平車廠、段修時(shí)可將裝置單獨(dú)卸下。裝置各作業(yè)部件在收車狀態(tài)下整車不侵入機(jī)車車輛限界，在作業(yè)狀態(tài)下不侵入鄰線建筑限界。裝置各作業(yè)部件都具有電氣鎖定和機(jī)械鎖定，確保行車和作業(yè)安全。機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)，設(shè)有閃光警示燈及報(bào)警蜂鳴提醒。配備應(yīng)急電源，確保裝置動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能安全收車。

1.1作業(yè)環(huán)境條件

最大海拔高度：2 000 m

環(huán)境溫度：-10℃～+50℃

軌距：1 435 mm

線路最大超高：180mm

線路最大坡道：30‰

1.2主要性能參數(shù)

作業(yè)效率：0～6 km/h

最大運(yùn)行速度：100 km/h

通過(guò)最小曲線半徑：145 m

最小工作曲線半徑：300m

2　換軌裝置的組成

2.1總體布局

換軌裝置加裝于NX70標(biāo)準(zhǔn)路用平車上，主要由底座支架、平移小車、提升支架、送軌導(dǎo)槽、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。

換軌裝置的底座支架栓連接于平車上，不影響平車廠、段修等修理。

底座底架設(shè)有平移小車走行的軌道。

提升支架、發(fā)電機(jī)組、液壓泵站及電氣控制柜等安裝于平移小車上。

送軌導(dǎo)槽設(shè)置在底座支架兩側(cè)。

換軌裝置總體布局如圖1所示。

圖1　換軌裝置總體布局

2.2動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)組和液壓系統(tǒng)等組成，均安裝于平移小車上，發(fā)電機(jī)組可以為液壓泵站提供動(dòng)力、為電氣控制柜提供電源及為整機(jī)提供照明。液壓系統(tǒng)主要為各個(gè)液壓執(zhí)行元件提供動(dòng)力。

2.3主要作業(yè)機(jī)構(gòu)

作業(yè)機(jī)構(gòu)主要由1臺(tái)平移小車、1套提升支架、2條送軌導(dǎo)槽組成，以上部件都安裝于底座支架上。

作業(yè)時(shí)通過(guò)平移小車將提升支架從底座支架上放至線路道心上方，提升支架上設(shè)置的各個(gè)夾鉗及提軌鉗可以將從送軌導(dǎo)槽輸送過(guò)來(lái)的新鋼軌自動(dòng)撥入軌枕槽內(nèi)，并自動(dòng)將舊鋼軌撥入道心。

2.3.1平移小車

平移小車由車架、走行裝置和擺動(dòng)裝置組成，具有三個(gè)功能：第一個(gè)功能是在底座支架的軌道上沿線路方向前后移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)換軌裝置在“作業(yè)狀態(tài)”和“收車狀態(tài)”的切換。第二個(gè)功能連接提升支架，保證提升支架上下、左右擺動(dòng)以滿足在曲線和坡道作業(yè)的要求。第三個(gè)功能是安裝發(fā)電機(jī)組、液壓泵站、電氣控制柜、遙控接收器和蓄電池箱。

車架主要由型鋼拼接而成，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。車架前端上方設(shè)有提升油缸連接座。車架外側(cè)附有蒙板，具有遮風(fēng)擋雨的功能。

走行裝置設(shè)置在平移小車底部前、后兩個(gè)位置，前部由2個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)1根主動(dòng)軸，后部設(shè)有一根從動(dòng)軸。每根軸兩端設(shè)有滾輪，從而實(shí)現(xiàn)平移小車在底座支架軌道上前后移動(dòng)。

擺動(dòng)裝置設(shè)置在平移小車前端，主要由1個(gè)回轉(zhuǎn)支撐1個(gè)提升油缸和2個(gè)回轉(zhuǎn)油缸組成。回轉(zhuǎn)支撐與提升支架連接，通過(guò)2個(gè)回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)提升支架相對(duì)與平移小車左右擺動(dòng)以滿足換軌裝置曲線作業(yè)要求。提升油缸兩端分別與平移小車和提升支架連接，提升支架可以相對(duì)平移小車上下擺動(dòng)以滿足坡道作業(yè)要求。

2.3.2提升支架

提升支架是換軌裝置的核心部件。其主要功能有：引導(dǎo)新軌落如軌枕槽內(nèi)和引導(dǎo)既有線路上的舊軌至道心或線路兩側(cè)。

提升支架主要由1個(gè)擺臂梁、1對(duì)攏口提軌鉗、1對(duì)攏口新軌夾鉗、1對(duì)攏口舊軌夾鉗、1對(duì)攏口撥軌夾鉗和1根提升油缸組成。通過(guò)提升油缸的伸縮，擺臂梁可以相對(duì)于平移小車上下擺動(dòng)，既可以提升至底座支架上表面也可以下放至既有線路舊軌上表面，滿足“收車”和“作業(yè)”要求。

攏口新軌夾鉗設(shè)置在提升支架頭部，具有左右橫移功能，新軌離開(kāi)送軌導(dǎo)槽后可直接進(jìn)入攏口新軌夾鉗，通過(guò)無(wú)線遙控操作，可將新鋼軌直接撥入軌枕槽內(nèi)。

攏口舊軌夾鉗設(shè)置在新軌夾鉗下側(cè)，具有左右橫移功能。攏口撥軌夾鉗設(shè)置在舊軌夾鉗外側(cè)，具有左右橫移功能，舊軌穿過(guò)攏口舊軌夾鉗后進(jìn)入攏口撥軌夾鉗。通過(guò)無(wú)線遙控操作，可將舊鋼軌直接撥入道心或線路兩側(cè)。

攏口提軌鉗設(shè)置在舊軌夾鉗上方，能夠沿線路方向前后移動(dòng)，通過(guò)無(wú)線遙控操作，可將既有線路舊軌提起并穿入攏口舊軌夾鉗中。

3　控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由電氣控制柜、蓄電池及遙控器等組成。

換軌作業(yè)前，工作人員可通過(guò)無(wú)線遙控器操作平移支架和提升支架將換軌裝置由“作業(yè)狀態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白鳂I(yè)狀態(tài)”。

換軌作業(yè)時(shí)，工作人員僅需操縱無(wú)線遙控器，控制攏口提軌鉗、攏口新軌夾鉗、攏口舊軌夾鉗和攏口撥軌夾鉗，自動(dòng)進(jìn)行換軌作業(yè)。

4　結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)化現(xiàn)有大修換軌施工工藝的設(shè)備，通過(guò)將送軌導(dǎo)槽、攏口新軌夾鉗、攏口舊軌夾鉗、攏口撥軌夾鉗和攏口提軌鉗合理設(shè)置在換軌裝置上，實(shí)現(xiàn)從長(zhǎng)軌車輸送的新長(zhǎng)軌直接通過(guò)換軌車放置于軌枕槽內(nèi)，同時(shí)將舊鋼軌放置于道心或線路兩側(cè)。在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)卸軌、換軌和收軌一體化施工，從而降低成本支出，提高生產(chǎn)效率，確保施工安全和行車安全。但還需經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)試用，以考核、驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)、合理、實(shí)用，且需持續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造等各環(huán)節(jié)的不足。

Research on the Scheme of High Speed Railway Track Changing Device

LIXiao
（Hohhot Railway Bureau of Public Works Department，Hohhot Inner Mongolia 010000，China）

In the construction of high speed railway overhaul in our country，the unloading rail，rail replacement and the track need to be completed，the replacement of the new and old railmaterials need to stay at the scene，the traffic safety of high-speed railway buried hidden danger.This paper studies the function and design scheme for rail replacementwith rail device in Ballastless track.

high-speed railway；in rail；the integration of construction；in rail device

U238

B

1672-545X（2016）06-0238-03

2016-03-04

李曉（1968-），男，遼寧大連人，本科，工程師，研究方向?yàn)楣?wù)機(jī)械。