鋼軌銑削作業單元試驗平臺的設計

岳紅強，商文杰，劉 博，劉青松

（北京拓博爾軌道維護技術有限公司，北京 100085）

0 引言

近年來，隨著我國地鐵和鐵路的大規模興建，鋼軌的維護和保養越來越被鐵路運營和養護部門重視。鋼軌銑磨車是專門鋼軌維護的重大智能裝備，能有效修復鋼軌波浪磨耗、魚鱗紋等損傷，延長鋼軌使用壽命，被越來越廣泛地應用于鐵路的維護中。

在將鋼軌銑磨車進行國產化時，需要搭建鋼軌銑削作業單元試驗平臺，模擬作業線路工況、開展銑削試驗、開展銑后效果分析和指標檢測等，用于自產鋼軌銑削作業單元的出廠前功能檢測及性能檢測，也可作為其他鋼軌銑削作業單元的標準檢測平臺，提供標準檢測服務。本文提出了一種鋼軌銑削作業單元試驗平臺的設計方法。

1 實驗平臺的設計思路

1.1 需要考慮的技術問題

在設計鋼軌銑削作業單元試驗平臺時，要考慮的技術問題主要包括：

（1）要模擬鋼軌銑磨車作業線路：包括軌型、軌距、軌縫、坡道、彎道以及各種鐵軌病害（如邊緣肥邊、邊緣磨耗、波浪磨耗等）。

（2）要模擬鋼軌銑磨車作業工況：使銑削作業單元能夠按照標準作業速度低恒速走行，滿足銑削刀盤作業要求，同時速度在一定范圍內可調。

（3）要模擬銑削作業單元的固定及安裝：根據真實銑削作業單元的工作原理設計安裝固定方式，保證銑削作業過程的可靠性。

（4）要模擬銑削作業操作流程：設計與真實鋼軌銑磨車作業操作環境一致的試驗平臺，使操作人員通過該試驗平臺即可實現對操作流程的訓練。

（5）要進行銑削作業效果評估：該試驗平臺能夠將銑削作業單元的作業效果作為可靠數據進行性能指標評判。

1.2 總體解決思路

針對上述待解決的技術問題，本文提出的鋼軌銑削作業單元試驗平臺的總體解決思路是：

（1）模擬真實鋼軌銑磨車作業線路：依照鐵路標準在地面鋪設一定長度的標準60kg軌道，達到真實鐵路線路標準，滿足試驗平臺作業線路要求，同時，鐵軌為分段鋪設，可以將中間區段根據需要換成帶有特定病害（如邊緣肥邊、邊緣磨耗、波浪磨耗等）的鐵軌，更換鐵軌有標準成熟作業流程，簡單方便。

（2）模擬鋼軌銑磨車作業工況：根據銑削作業單元重量、刀盤銑削力及作業速度要求設計開發移動平車，移動平車速度可調且滿足低恒速要求，可模擬機車載著銑削作業單元在鐵軌上走行，移動平車設計有銑削作業單元的固定安裝接口，且預留電控柜、操作面板等所需安裝空間及接口，移動平車所用輪對采用標準鐵路機車輪對，精確模擬鋼軌銑磨車在軌道上的走行環境。

（3）銑削作業單元的固定及安裝：銑削作業單元與試驗平臺的固定與安裝，參照銑削作業單元與鋼軌銑磨車的固定和安裝，并根據試驗情況做出優化，銑削作業單元與試驗平臺的固定方式采用與鋼軌銑磨車相同的固定方式即螺栓連接固定，對安裝方式進行了優化，鋼軌銑磨車在安裝銑削作業單元時采用的是銑削作業單元固定的方式，而試驗平臺安裝銑削作業單元時采用的是試驗平車固定的方式，安裝便捷，占用空間小。

（4）模擬銑削作業流程：銑削作業環境基本與實際鋼軌銑磨車一致，操作人員即可通過太平臺進行作業操作訓練，同時調試人員也可對作業單元功能、性能開展優化工作。

（5）銑削作業效果評估：銑削作業單元移動平臺帶動銑削作業單元在鐵軌上模擬鋼軌銑磨車低恒速運行，進而對鐵軌進行銑削作業，由于作業環境基本與實際一致，可以對銑后精度進行檢測，并作為銑削作業單元性能的評估依據。

2 實驗平臺的構成

本文提出的鋼軌銑削作業單元試驗平臺，總體構成如圖1所示。

圖1 鋼軌銑削作業單元試驗平臺構成圖Fig.1 Composition diagram of the test platform for rail milling device

鋼軌銑削作業單元試驗平臺主要由移動平車、實驗軌道、銑削作業單元、銑削作業控制柜和作業操作臺5部分組成。分別介紹如下：

2.1 移動平車

移動平車由變頻電機、減速器、主動輪和從動輪等部件構成，變頻電機和減速器為移動平車提供輪對牽引力。

移動平車采用《TB/T449-2016》標準規定的LM型車輪輪對，與鋼軌銑磨車實際線路走行一致。同時，移動平車為銑削作業單元、作業控制柜、操作平臺等功能部件提供安裝基礎，在軌道上負載走行，速度在0.3～1.8km/h范圍內可調，滿足銑削作業過程恒速要求。在移動平車上還設有操作手柄負載平臺以及輔助設備等零部件。

移動平車上設有銑削作業單元連接板，該連接板是試驗平臺的重要連接部件，其經過精加工處理后的安裝面，能夠很好地安裝并支撐銑削作業單元。

2.2 實驗軌道

實驗軌道采用標準鋼軌連接，本論文中，實驗軌道鋪設長度為30米（實驗軌道長度可根據事情情況調整），軌道上安裝有可更換連接的鋼軌。

2.3 銑削作業單元

銑削作業單元是是試驗平臺的核心單元，通過螺栓連接固定在銑削作業單元連接板上。銑削作業單元采用仿型加工的原理設計，其上安裝有仿標準鋼軌型面的銑刀盤，能夠根據銑削控制系統的指令對病害鋼軌進行銑削加工。

2.4 銑削作業控制柜

銑削作業控制柜固定放置在移動平車上，作業控制柜內有銑削作業控制系統，實時采集鐵軌病害數據和操作臺作業指令，運行智能控制算法，實時進行鋼軌銑削修復作業。

2.5 作業操作臺

作業操作臺固定安裝于移動平車上，作業操作臺內安裝有銑削作業單元作業狀態監視器、作業操作按鈕面板及移動平車操作面板，方便操作人員進行銑削作業操作。

3 結論

鋼軌銑削作業單元試驗平臺解決了模擬鋼軌銑磨車銑削作業時路基不穩、鋼軌振動、易損傷刀片等問題，保證銑削作業線路穩定的同時，還可以針對性更換特定病害鋼軌，使銑削作業單元調試、檢測更準確便捷。

移動平車采用標準鐵路機車輪對，模擬鋼軌銑磨車恒速作業工況，在試驗廠房即可實現，解決了實際線路上銑削作業所需空間大、試驗條件苛刻、試驗窗口短、牽扯人員多等問題。使調試更加方便，提高調試效率，節約調試成本，將銑削作業單元、作業控制柜、液壓系統及作業操作臺等機構合理布置，模擬實際作業環境，解決了作業操作人員培訓困難、培訓條件復雜、場地不便等問題。使得人員培訓更有效率，方便針對性設計培訓科目，培訓空間便利，安全性更高。

鋼軌銑削作業單元試驗平臺通過鋪設標準鋼軌、設計低恒速移動平車，構建了一種通用型銑削單元檢測平臺，可以作為通用檢測平臺對銑削作業單元進行功能、性能指標檢測，進一步可作為認證標準檢測機構。