摘要：目前，時速250km客運專線及以下客貨共線鐵路，大部分采用有砟軌道，長度超過1km的隧道設計以無砟軌道為主，受國內地域廣闊和施工條件復雜性，有砟和無砟軌道會頻繁交錯布置，給單枕連續鋪設法鋪軌機組施工作業帶來了很大難度，需要頻繁切換機進行有砟鋪枕鋪軌及無砟鋪軌作業。采用現有單枕連續法鋪軌機組對這種特殊工況施工時存在作業效率低，配套設備供料能力不足。論文主要針對這種特殊工況，研究對現有鋪軌機組進行有砟-無砟交換系統適應性改造及配套枕軌運輸車設備進行技術改造，以適應鋪軌施工需要，提高施工效率，減少頻繁鋸軌導致的材料浪費。

　　關鍵詞：單枕連續法鋪軌設備特殊工況適應性改造

　　1引言

　　隨著高速鐵路、客運專線等快速發展，采用機械化程度高的“單枕連續法”鋪軌施工成為一次鋪設無縫線路的主流方法，在確保施工質量前提下，對施工效率、施工安全、設備操作方便性等提出了更高要求。面對有砟和無砟過渡情況，原有鋪軌機組存在效率低，轉換不便，枕軌運輸車在鋪設無砟軌道地段存在運軌能力與鋪軌效率不匹配的問題，需對鋪軌機組進行適應性改造及配套運輸長軌設備進行改造研究，以提高過渡段轉換施工效率，保證施工安全。

　　2單枕連續法鋪軌機組在特殊工況下施工現狀及改造意義

　　2.1技術現狀

　　目前鋪軌機組在有砟-無砟交換作業時采用提前配軌或到過渡段時候鋸軌作業，采用人工支撐液壓千斤頂將主機車體抬高，使用過渡軌暫時支撐輪對，收起鋪軌機履帶后鎖定，再次將車體抬高后換下過渡軌，將500m長鋼軌撥入軌枕槽內，轉向架輪對放下，然后單枕連續法鋪軌機組與無砟鋪軌機交換，進入無砟地段鋪軌施工。現有鋪軌機組配套軌枕運輸支架最大裝車量為：500m長鋼軌2km、軌枕及扣配件2km，在有砟工序轉換為無砟工序后，無砟鋪軌施工效率高，單班可達4km，但現有枕軌運輸車每列只能裝載2km長鋼軌，增加了枕軌運輸列車交路次數，影響施工效率。

　　2.2現有鋪軌機組進行適應性改造的意義

　　(1)優化既有單枕連續法鋪軌機組相關性能，增加新研制鋪軌機組相關功能，降低設備故障率，提高設備運行穩定性，滿足有砟-無砟施工快速交換作業，提高施工效率。

　　(2)增加單枕連續法鋪軌機組有砟—無砟轉換系統，方便操作，降低作業人員勞動強度，提高交換作業安全性能。

　　(3)鋪軌機有砟—無砟轉換系統有效的避免了交換作業時長軌切割，減少后期焊軌頭數量，有效控制成本。

　　(4)配套枕軌運輸列車改造后增加了運載能力，可滿足有砟地段及無砟地段單班裝載量施工任務，減少來回倒運路料，提高施工效率。

　　3關鍵技術研究

　　在保證現有鋪軌機組功能的基礎上，增加鋪軌機組有砟-無砟交換系統，保證施工安全的前提下，提高設備運行平穩性、方便操作，盡量降低人員勞動強度，提高施工效率;減少鋸軌量，滿足現場施工避免切割長軌要求;配套軌枕運輸支架根據實際需要，在確保能滿足有砟鋪軌時軌枕、長軌的裝載量要求下，同時滿足在無砟鋪軌時不需裝載軌枕時長軌裝載量增加一倍的效果。

　　4設備及配套運輸支架適應性改造措施

　　4.1鋪軌機組適應性改造措施

　　為了方便施工需要，降低人員勞動強度，對鋪軌機進行有砟-無砟轉換系統研究很有必要，可將鋪軌機推送裝置及鋼軌導向機構利用在無砟鋪軌施工中，可以將500長軌一次推送完成，拓展單枕連續法鋪軌機組的適應范圍，同時利用鋪軌機液壓系統增設自動頂升裝置，人員可在安全地方操作，避免了收放履帶時人工在狹小的空間操作，安全性、穩定性等更有保證，施工效率更高。

　　(1)改造方式：利用鋪軌機組液壓系統，增設支撐結構，實現了原來由人工支墊液壓油頂頂升車體轉變為電控操作支撐機構升降;增加拖拉卷揚鋼絲繩長度，保證能從首車拖拉長鋼軌，實現有砟-無砟過渡段長鋼軌一次鋪設入槽。

　　(2)設計驗算：

　　1)整機系統壓力分為：

　　履帶走行閉式泵最大壓力P=30MPa

　　轉向架動軸閉式泵最大壓力P=30MPa

　　布枕架開式系統最大壓力P=10MPa

　　履帶支撐及推送開式泵最大壓力P=17MPa

　　2)設計采用油缸內徑為D=160mm。

　　3)計算F=P*SS=πR2=3.14*0.082=0.02m2

　　油缸工作一般采用開式系統控制，對兩個開式系統壓力分別計算單支油缸承受重量如下：

　　F1=10*106*0.02=2*105N=2*104kg=20t

　　F2=17*106*0.02=2*105N=3.4*104kg=34t

　　根據鋪軌機說明書給出的參數和吊運過程中得出的實際重量，鋪軌機主機整機重量為90t，前端受力為45t，F2*2=68t>45t,安全系數可達1.51。根據計算可采用系統壓力17MPa，兩支缸徑為160mm的油缸可以滿足要求。

　　為滿足鋪軌機工作尺寸要求，油缸伸縮量為225mm，可達到有砟-無砟交換作業工況要求。

　　4)改造后鋪軌機支撐油缸。

　　5)針對鋪軌機操作過程中既要滿足保證安全性能又要保證油缸作業中的穩定性能，在支撐機構液壓系統中采用換向閥、雙向液壓鎖、流量調節閥、壓力調節閥等安全措施，保證油缸升降的穩定性能和控制升降速度。

　　(3)支撐結構安全性能試驗

　　改造后對支撐結構進行了空載和重載試驗，主要是對支撐結構加裝位置的合理性、對其他機構的影響、支撐行程能否達到使用要求、支撐機構操作的平穩性、安全性等進行檢驗。

　　根據試驗條件在空載條件下支撐油缸無內泄現象，重載支撐時油缸保壓情況性能較好，能滿足施工條件，安全性能較高。

　　4.2配套枕軌運輸車改造

　　4.2.1改裝思路

　　根據工程實際需要，在保持原有軌枕運輸支架功能基礎上，改造后不但能滿足單班無砟鋪軌4km的施工任務，而且在有砟-無砟鋪軌交換作業軌料裝載時工序簡單，操作方便，確保運枕小車及軌枕運輸列車運行安全。

　　4.2.2方案比選確定

　　根據實際情況和改造要求，提出了以下改裝方案：

　　方案一:利用軌枕運輸支架兩側500mm槽鋼內空高度，在槽鋼內側加裝3道滾筒橫擔支撐上層長鋼軌。

　　方案二:利用兩側止檔承插孔,將兩道橫輪兩端改裝為承插式,使用時將橫擔插入止檔承插孔,支撐長鋼軌.

　　方案三:在500mm槽鋼兩端增加可以使橫擔轉動的裝置，且方便拆卸。

　　4.3改造后枕軌運輸車輛情況

　　枕軌雙層運輸車每列車由1輛首車、1輛鎖緊車(位于中部第19號車)、1輛尾車及34輛普通車。第一層每輛安裝鋼軌滾道3組、間隔鐵1組、混凝土枕支承架1處、混凝土枕止擋架4個，支架整體卡放在平板車上;鎖緊車上不設間隔鐵，安裝鎖緊裝置4組，首車與尾車各安裝鋼軌擋架1組。第二層(改裝層)在軌枕擋架內側安裝鋼運輸支架(含鋼軌滾道滾筒)2組(其中承載滾輪輪沿高度為15mm其作用為間隔鋼軌)，19車安裝鎖定裝置2套。首車與尾車各加裝鋼軌檔架1組。

　　加裝的擋枕安裝座，由原來的螺栓連接改為承插方式，大大減少了拆裝時間，確保了裝載長鋼軌的時間。普通橫擔，擋枕工字鋼安裝后，在運輸鋼軌和軌枕時，縱向則起到了防止運輸過程中枕木的竄動。在運輸雙層鋼軌時，橫向則起到了防止鋼軌運輸過程中造成鋼軌從側面脫落。在裝下層鋼軌時，抽掉左側銷軸后向平車端頭旋轉，使得上層橫擔處于縱向位置，當下層鋼軌裝滿時，鎖定下層將上層橫擔旋轉處于橫向位置插上插銷。

　　4.4軌枕運輸車改造后試驗

　　試驗實施步驟：

　　1)由基地綜合隊吊裝4km長鋼軌，按照設計標準吊放就位及鎖定，達到重載條件，檢查各長鋼軌狀態，并做好鎖定處標記。記錄裝車時間、裝車人工等數據。

　　2)根據實際情況，計劃在石林南-石林西聯絡線進行運行試驗;根據需要在列車首車、鎖定車、尾車等重要部位進行實時監控。

　　3)經過相關部門及貨運聯合檢查后，列車操作司機根據調度命令在運行區段內完成各項試驗速度下的起步運行、緊急停車等項目試驗。

　　4)鋪軌機組與雙層軌枕運輸車連掛后牽引鋪軌作業。

　　改造后裝雙層鋼軌試驗記錄數據：

　　1)根據施工實際情況，軌枕運輸支架在10km/h、15km/h、20km/h、25km/h、30km/h運行后檢查，改造的軌枕運輸支架能滿足裝載5km的裝軌量，下層鋼軌不受上層長軌裝載影響，運行過程中支架無變形損壞、轉動橫擔無變形，支撐結構無變形、鋼軌橫向無擠壓等現象。

　　2)第一次采用枕軌運輸車首車與鋪軌機組進行連掛后，利用鋪軌機拖拉-推送機構、鋼軌導向機構進行作業，長軌拖拉至尾端導向機構時存在高差，不能進入導向機構;第二次試驗時在枕軌運輸車首車前增加一輛平車，平車中部架設一道過渡支撐結構可上下調節，與鋪軌機組連掛后，拖拉長軌順利的進入了導向機構，經過推送機構推送長軌至鋪軌機組前端2m,然后采用牽引車牽引長軌，順利完成了無砟道床長軌鋪設，軌枕運輸支架、鋪軌機組在使用中狀態良好。

　　5改造后施工工序

　　(1)進行有砟無砟交換作業時，現場可以避免切割長軌，可一次將500m長軌牽引或推送完成，減少了后期焊軌頭數量。

　　(2)支撐結構替代了人工支撐輪對軸頂升車體，提高了安全性和施工效率。

　　鐵路方向論文范例：鐵路安監故障分析及建議

　　6實際應用效果

　　針對云桂鐵路有砟無砟道床交換施工頻繁，對軌枕運輸支架改造，在滿足單枕法施工軌料裝載功能基礎上，無砟道床牽引施工長軌裝載量提高一倍，滿足單班施工任務，保證了施工工期，具有較高經濟性、安全性。首創的鋪軌機組液壓支撐改造，使有砟無砟道床交換施工更加簡便，人員勞動強度降低，安全性能得到提高，施工效率較高，并減少了后期焊軌數量。

　　在云桂鐵路施工中，有砟-無砟交換作業多達44次，通過有砟-無砟轉換系統改進后，每次交換作業可以減少焊接接頭2個，按外包焊軌價格計算，節約成本約40萬元;相對于改造前有砟-無砟轉換可節約時間4h，人員勞動強度降低，提高了施工效率。

　　云桂鐵路無砟鋪軌施工約240km，按原有2公里裝軌，需運送軌料96次，雙層枕軌運輸車改造后能減少一半的運輸次數，有效地控制了運輸成本、組織成本，減少了軌料運輸交路時間，有利于合理安排緊后作業施工，提高整體施工效率。

　　參考文獻：

　　[1]TB10082-2005，鐵路軌道設計規范[S].

　　[2]工管線路函【2015】181號，《新建鐵路無縫線路放散及鎖定施工手冊》[M].

　　[3]TB10015-2012，鐵路無縫線路設計規范[S].

　　[4]Q/CR9605-2017，高速鐵路軌道工程施工技術規程[S].

　　[5]TB10754-2010高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準[S].

　　作者：劉樹公