利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的探討

劉磊

摘 要：結合鐵路大型養路機械掉道緊急起復救援的問題，本文提出了利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的方案，并對方案實施問題進行了探討，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：大型養路機械 自有動力源 掉道緊急起復救援

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0049-02

在鐵路配砟整形車和搗固車等大型養路機械作業的過程中，容易出現脫軌掉道問題，將會給線路的正常使用帶來阻礙，降低鐵路的運輸生產效率。使用外帶動力源為機械掉道起復提供動力，則會降低緊急起復救援效率。因此，還應加強對利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的問題探討，以便更好地解決養路機械掉道問題。

1 鐵路大型養路機械掉道緊急起復救援的問題分析

在鐵路線路上，利用大型養路機械進行維修施工，需要面臨惡劣的工作環境，并且線路大多存在幾何尺寸超差問題，而機械本身重量較輕，容易因裝置受力不均出現脫軌掉道問題。一旦發生掉道，則要采用帶液壓泵的液壓起復救援設備或“人字”形起復救援設備進行緊急救援。采用前一種方式，需要利用汽油發動機提供起復動力，需要安排專人進行發動機保養，且面臨著發動機故障較多的問題。此外，采用汽油作為發動機燃料，由于不能利用鐵路車輛進行攜帶，所以基層施工車組人員需要經過安監部門多次檢查，將給救援工作的開展帶來較大阻礙。采用“人字”形設備，需要利用大功率機車提供牽引動力，在救援過程中需加強拖行速度控制，一旦因拖行速度過快導致救援車輛二次掉道。而該種設備的引入和維護需要大量資金，所以配備該種設備的施工作業點較少。但一個路局擁有數十個大機施工作業點，因此難以實現設備的協調分配。

受鐵路傳統大型養路機械掉道緊急起復救援方法和設備的限制，為大型機械配備的各種起復設備需使用獨立配件，在掉道事故發生后需從備品車上將配件挑選出來，然后進行臨時組裝。而這些配件不僅數量較多，同時重量也較重，給設備組裝帶來了較大困難，造成緊急起復救援工作的開展效率低下。此外，采用過去的救援方法，需要為起復設備完成專門液壓泵站的配置。而這些泵站長期處于閑置狀態，在臨時使用時較容易發生問題[1]。從實踐工作開展情況來看，通常需要花費2～4h才能完成掉道起復救援，因此將給線路開通和使用帶來嚴重影響。為解決這一問題，工務段作業人員通常會在現場采用齒條式壓機進行作業，以便快速解決起復問題。但是采取該種救援方式，極容易導致大型養路機械失控，造成機械設備的損壞，所以需要承擔較大作業風險。

2 利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的方案分析

針對鐵路大型養路機械掉道緊急起復救援問題，還要為大型養路機械完成自有動力源的配置，以便使過去遭遇的緊急救援問題得到有效解決。為達成這一目標，還要制定合理的動力源配置方案，以確保救援工作能夠順利開展。

2.1 技術方案

在大型養路機械自有動力源設計上，實際就是在機械底部進行便攜式掉道起復液壓裝置的設置。而該裝置在大型養路機械日常作業中處于收起狀態，只有在掉道復位時才會被放下。分析裝置設計的技術方案可以發現，采用便攜式掉道起復液壓裝置，需要確保大型機械無需外在動力就能實現掉道起復。為達成這一目標，還要采用V字形在機械底部進行兩個液壓油缸及液壓起復裝置的安裝，以確保機械車輛能夠沿著軌道豎向升降和橫向移動。如圖1所示，為V字形液壓起復裝置結構圖。從結構組成上來看，該裝置由起復油缸、V字形液壓起復裝置、車輛底架、油缸鉸支和水平旋轉式支座墊板構成。利用鉸支結構，可將油缸一端和車底架連接在一起，以便使油缸得到固定。在起復液壓裝置工作時，V字形結構可以起到支撐于地面的作用。利用獨立伸縮和水平平衡方式，可以利用油缸進行機械豎向升降和橫向移動控制。

2.2 動力原理

分析機械掉道起復救援的動力原理可以發現，在機械發生掉道后，利用起復液壓設備可以進行液壓動力的提供。利用油箱、溢流閥、油路塊、過濾器和液壓管路等，液壓裝置可以為機械完成各種動作提供動力。而機械起復升降機構由升降油缸、底盤機構、銷軸、上下橫梁等構成，在油缸作用下，機械車輛可以實現上下升降和左右移動，以確保機械能夠迅速得到起復。由于液壓油缸與車體為三角形結構，所以對油缸活塞桿的伸縮長度進行調節，就能使車輛進行上下左右運動。采用該液壓起復裝置，由于動力原液壓管路安裝在機械車輛上，所以能夠為液壓系統的工作提供驅動力。在油缸由水平位置接觸鎖閉狀態后，會在液壓驅動下形成V字形，與地面接觸。持續受到液壓作用，兩油缸可以將車輛頂離地面。對兩油缸的壓力差進行控制，則能使車輛得到平移，直至位于鋼軌上方。使兩油缸得到同時減壓，則能使車輛輪在鋼軌面上降落，達到車輛起復的目的。完成起復后，可以將油缸活塞桿收縮到最短。在人力的助推下，安全銷將回到支腿固定套內，使油缸得到機械鎖定。

2.3 方案分析

為對大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的方案展開進一步分析，還要以鐵路使用的08-32搗固車為例，對其配置的液壓起復設備進行分析。搗固車的整車重量為50.5t，其中包含前后轉向架。在前轉向輪掉道的情況下，重心位于轉向架重心連線重點，液壓起復裝置需要頂升約26t的重量，需從橫移驅動液壓管獲得14MPa的液力。在作業空間不足400mm的條件下，頂升高度需達到300mm。在缸體高度為250mm的情況下，需伸出400mm高度。按照式（1）可進行液壓油缸活塞桿直徑計算。式中，F為液壓油缸的作用力，p指的是工作壓力[2]。結合相關標準，需選擇外徑為240mm的油缸。考慮到活塞桿橫移受到的彎曲作用，需要選取最小的活塞桿材料許用應力，即使P=[σ]，得到活塞桿直徑為80mm。

（1）

在搗固車工作的過程中，需要將液壓缸封鎖時間限制在120～180min內。為減少緊急救援時間，還要進行液壓裝置的熟練操作，以確保液壓缸擁有合理的行程時間。由于油泵將輸出326.2L/min的流量，油缸則由電磁閥供油，電磁閥可達到60L/min的流量，因此還要完成電磁閥流量的合理設置。設T為救援時間，則T=15πd2h/q，其中d指的是油缸內徑，油缸總伸高度為h。通過分析可以發現，在考量流量損失等因素的基礎上，一個行程耗費的時間不超出10s，所以油缸可以較快的完成頂升和下降動作。在此基礎上，只要合理進行應急方案的編寫，有效縮短人員組織和設備調試的時間，就能使救援時間得到有效縮短。從液壓裝置鎖定上來看，由于裝置橫移液壓回路由液壓鎖和三位四通換向固定節流器構成，所以可以在任何位置進行鎖定。比如在搗固裝置橫移過程中，一旦出現突發故障，以至于液壓壓力不穩，就可以利用換向閥對進油口和出油口進行截止，以確保搗固車停在固定頂升高度，以免機械設備被損壞。通過以上分析可以發現，利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援具有較強的可行性，能夠有效縮短起復時間，并確保機械設備安全。

3 利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的方案實施

3.1 實施過程

在具體實施利用大型養路機械自有動力源實現掉道緊急起復救援的方案時，還要按照一定的步驟進行起復操作。首先，由于機械自有動力源安裝在車底架上，所以在車輛掉道后需要將安全鎖銷打開，以便使機械自帶的液壓裝置能夠放下，以實現起復操作。值得注意的是，由于不同的大型養路機械的重量不同，還要結合機械重量進行不同油缸直徑的選擇，以確保液壓裝置能夠得到足夠大的壓力驅動。比如針對配砟整形車，其整車重量約30t，需完成直徑為120mm的油缸選用。實際在車底架進行液壓裝置安裝時，還要結合機械原有結構和性能進行合理設置，并加強防墜設計，以確保液壓裝置不會因墜落而發生損壞，并確保機械整體的穩定性。其次，在液壓裝置與地面接觸平穩后，需要利用裝置實現垂直起降。由于兩個油缸可以達到V字形，所以能夠通過油缸伸縮達到鋼軌平面的任意位置[3]。而軌道枕木最大將保持600mm的間距，需在鉸支結構完成水平轉動底板的設置，以確保裝置能夠在軌道上隨時進行垂直起降。為滿足大型機械的起復需求，應確保機械車輛隨時保持平穩。針對配砟整形車，液壓裝置最大頂升量應達到30t，單次需完成300mm橫移，最大伸出量應達到450mm。在起復操作中，操作人員需要在車下進行操作。在機械車輛下道后，需將起復機構的安全銷去掉，并對液壓閥進行操作，使油缸得到放下。在這一期間，應使承重臺接觸道心平面，使承重臺向機械起復的角度偏轉。通過對閥進行控制，則能使液壓支腿油缸進行伸縮。借助油缸上活動支撐提供的力，可確保機械穩定。利用液壓裝置上的平衡閥，可完成液壓自鎖，以確保機械運動安全。通過對閥進行控制，則能使油缸進行機械的升降操作。在起復機構水平移動時，可對油缸側伸進行控制，結合車輪尺寸和車輪與鋼軌高度確認最大升起高度。通過進行平衡閥的配置，則能預防油缸自動縮回，避免油管斷裂。通過雙側操作，則可以完成機械的左右橫移。最后，完成起復后，可將油缸伸縮桿收回。

3.2 實施效果

從方案實施效果來看，采用該方案進行大型養路機械掉道緊急起復救援，能夠在鋼軌垂直面和水平面的任意位置進行機械起復，能夠為起復操作提供便利。而采用該方案無需進行額外動力源的配置，所以能夠有效縮短起復時間。從實踐操作來看，采用該方案能夠將起復時間控制在5min以內，起復效率能夠達到以往起復方法效率的10倍[4]。此外，由于無需進行汽油發動機的配置，因此也能避免失火隱患，為起復作業帶來更多的安全保障。

4 結語

通過分析可以發現，為解決大型養路機械掉道緊急起復遭遇的起復時間長的問題，還要完成機械自帶液壓裝置的配置，以便利用機械自有動力源為起復操作提供動力。采取該方案，可以有效縮短緊急起復救援時間，并且為起復操作提供安全保障，因此能夠在鐵路掉道起復作業中得到較好的應用。

參考文獻

[1] 馬林，周先平，白付維，等.高速動車組液壓起復機具的研究和應用[J].鐵道機車車輛，2016，36（1）：34-38.

[2] 段洪濤，霍剛，古景福.大型養路機械車輛自帶液壓起復裝置的研制[J].鐵道建筑，2013（7）：106-108.

[3] 柳自峰，王學峰，趙世超.大軸重車輛通用救援起復技術創新辦法研究[J].山東工業技術，2017（21）：30-31.

[4] 何成才.鐵路交通安全事故預防與救援培訓體系研究[J]. 鐵路技術創新，2011（4）：34-35.