长轨铺设施工工艺

有碴轨道长轨铺设施工设备及工艺1．1国内外概况国外无缝线路轨道铺设主要采用两种方法，即散枕铺设法和长轨排铺设法，相应采用的铺轨设备就有散枕铺设设备和长轨排铺设设备。散枕铺设法就是先将长钢轨运输并布放到待铺线路的两侧，然后将轨枕单根或成组铺放在已铺底碴的线路上，最后再将布放在线路两侧的长钢轨收到轨枕的承轨槽内与轨枕联结。散枕铺设法又可分为单枕铺设法和群枕铺设法。单枕铺设法使用的设备主要有奥地利PLASSER＆THEURER公司生产的SVM1000型（及其改进型）、美国HTT公司生产的NTC型、瑞士MATISA公司生产的TCM60型铺轨机组。群枕铺设法所使用的设备主要有法国GEISMA公司生产的PTH500（PTH350）型铺枕机、MPR收轨机和PRD9型轨枕和钢轨定位机。国内厂家近几年也研制了几种长轨铺设设备,如大方公司研制CPG500型铺轨机，其作业模式也属于散枕铺设法，该设备增大了牵引动力并改进了抽拉轨装置，可以铺设500米长轨，并能进行无碴轨道长钢轨的铺设施工。长轨排铺设法是将长钢轨和轨枕预先组装成长轨排，采用专用设备运送并铺设长轨排，然后再联结成无缝线路的方法。国外长轨排铺设的设备主要由龙门吊、多台轨排运输小车、多台轨排起吊小车、辅助及过渡轨道等组成。施工时轨排组装基地要经常随铺轨进程而迁移，施工工序较为复杂。散枕铺设法与轨排铺设法从经济和技术角度相比较，具有以下优点：①不需要轨排组装基地，可以省去此项的附加费用；②可以避免使用辅助机械，从而可节省安装、拆装所需支付的费用；③可以精确地铺设曲线轨道，避免了轨排铺设中曲线铺设困难的情况；④可实现流水作业，有利于提高工作效率。在修建秦沈客运专线之前，我国的无缝线路铺设均是在营运线上进行的，采用的方法是换轨法。在秦沈客运专线轨道工程施工中，我国首次采用了无缝线路铺设设备进行铺轨作业。由于散枕铺设法和轨排铺设法相比较，优点比较明显，我国在秦沈客运专线铺轨中使用的均是散枕铺设法铺轨设备。铺轨机主机分别引进了美国HTT公司的NTC型铺轨机和瑞士MATISA公司的TCM60型铺轨机，自行研制了相关的配套设备。秦沈线所使用的三台铺轨设备均属于单枕连续铺设法施工作业模式的设备。三台铺轨机组在秦沈线完成了370双线公里的无缝线路铺轨任务，使新线一次性铺设无缝线路施工技术在秦沈线得到成功应用，取得了较好的业绩。另外国内工程公司也引进了一台SVM1000CH型铺轨机。集团公司在秦沈客运专线所使用铺轨机是PC-NTC型铺轨机，其主机是从美国进口，枕轨运输列车在国内配套。该设备结构轻巧、简单、操作方便，是一种采用单枕连续铺设法进行长轨铺设的铺轨机，能铺设钢轨长度为250m，铺轨作业效率1.5km/d。在秦沈线最高日铺轨3.25km，铺轨总里程296km，满足了秦沈客运专线的铺轨要求。但是根据铁道部对高速铁路轨道工程施工设备提出了一些新的要求，其一是铁路现场铺设的长轨长度将达到500m，这样每组枕轨运输车所要运输的轨枕及钢轨将增加，如果按每组枕轨运输车运输2-3km的轨料考虑，则运输量比原来采用现场铺设250m长钢轨时增加700-1400t，《京沪高速铁路铺轨机组技术条件》中已明确规定铺轨机组的牵引重量要达到2500t,这样对铺轨机主机的牵引力提出了更高要求。1．2PC-NTC铺轨机的介绍1．2．1PC-NTC型铺轨机组设备组成及功能PC-NTC型铺轨机组是采用单枕连续铺设法进行无缝线路铺轨作业的铺轨设备。整个铺轨机组由牵引车辆、作业梁、作业车、转运龙门吊和枕轨运输列车组成。2、牵引车辆牵引车辆由CAT973C装载机改装而成，在车辆后端安装长钢轨拖拉装牵引车辆作业梁作业车转运龙门吊置，装载斗两侧安装长钢轨导向装置。该机作用是：在布放长钢轨时，用于拖拉长钢轨；在铺轨机作业时，用于牵引铺轨机行驶和作为长钢轨回收的初始导向。长钢轨拖拉装置由液压绞车和左右两端悬吊夹轨钳的箱形横担构成，后部加装长钢轨拖拉装置，装载斗两侧加装长钢轨导向装置。（2）作业梁作业梁为一桁架结构，采用方钢管组焊而成，轨枕布设、长钢轨收拢就位均由作业梁完成。作业梁上装有轨枕传送系统、轨枕布放机构、枕间距调整机构、用于将长钢轨导入轨枕承轨槽的收放轨装置、用于短途转场运输的轨行式前支承、前后两端各有一组用于上下运输平车的液压支腿。（3）作业车（见前页下图）作业车的前端是作业梁的支撑点，后端与枕轨运输列车联挂。作业车上安装有轨枕传送系统、长钢轨抽送系统、分轨系统及动力系统和计程轮。作业车体两侧设有转作业车运龙门吊走行轨道。作业车主要完成轨枕向作业梁的传送、长钢轨的抽拉和分送、布设轨枕间距的控制的工作，同时为铺轨机各工作系统提供动力。（4）转运龙门吊转运龙门吊由龙门架、走行系统、提升系统、动力系统和操作系统组成。主要用于在枕轨双层运输车和车作业间成组运送轨枕，每次转运轨枕18根。（5）枕轨运输列车枕轨运输列车用来分层运输长钢轨和轨枕。该车由Ⅰ型枕轨运输车和Ⅱ型枕轨运输车组成，Ⅱ型枕轨运输车设有长钢锁定装置。枕轨运输车由支架下层的长钢轨运输支架、龙门吊走行轨支架、上层的轨枕运输支架、车体两侧的转运龙门吊走行轨道和长钢轨锁定装置组成。车体选用普通铁路平车（N17、N16）。1．2．2、PC-NTC铺轨机的改造方案要使现有PC-NTC铺轨机能适应铺设500米长轨和铺设无碴轨道的要求，需对其进行改造。其一要增加铺轨机的牵引力；其二要改造钢轨抽拉系统以适应无碴轨道的铺轨要求。增加铺轨机的牵引力的主要方法是增加辅助动力车或在现有的铺轨机作业车上增加辅助动力轴；改造钢轨抽拉系统主要是改原来的间歇式抽拉为连续抽拉，增大抽拉夹紧力，同时合理改变钢轨导向系统使所抽拉的钢轨更顺畅地进入道床的承轨槽中，以提高无碴道床地段的铺轨效率。经与美国HTT公司进行技术交流，确定了PC-NTC铺轨机的初步改造方案（见下图）。主要改造点有：（1）增加一台辅助动力车。辅助动力车的两个转向架设计为动力转向架，铺轨作业时提供辅助牵引动力。（2）增加步履式辅助动力牵引装置（俗称“小马”）。该装置安装于辅助动力车车架下方，其两蹄可间歇夹紧已铺钢轨，利用油缸收缩力提供牵引动力，在大坡道作业时与辅助动力车一道提供辅助牵引动力。（3）增加长钢轨连续推送装置。该装置安装于辅助动力车上，在铺设无碴轨道时实现长钢轨的连续推送。（4）增加CAT973与辅助动力车之间的同步控制装置，使两个牵引动力在铺轨作业时协调同步，避免牵引力损失及牵引时轮轨间打滑。虽然经过以上改造后，牵引力不足的问题得到了解决，但因为履带式牵引车CAT973作为主牵引动力仍对道床存在一定扰动，所以改造后这仍然是PC-NTC铺轨机的一个缺陷。另外整机的作业效率及机械化程度并未因改造而有所改善。1.3SVM1000CH型铺轨机的设备组成及功能SVM1000CH铺轨机组为无缝线路铺轨机，自身提供行进动力，施工过程中不需要牵引设备，可自行牵引整个铺轨机组前行作业，机组由SVM铺轨机、PK轨枕输送吊车、SUW钢轨伸展车、SSW钢轨轨枕输送车、SZM钢轨导向牵引车及附属装置等组成。2、SVM1000CH铺轨机主机铺轨机主机上主要有布枕机构、收轨机构、动力转向架、动力牵引履带和轨枕传送带。轨枕传送带向布枕机构传送轨枕，布枕机构向下平送、抽落轨枕，不会造成翻枕现象，在线性导轮协助下，轨枕被自动安放在非常准确的直线对正位置上，如果在弯道，根据弯道半径调整布枕角度，轨枕也将被准确地安放在半径方向上。枕间距依靠距离测量轮进行设定，并可以根据具体的线路设计要求而改变。主机在布枕的同时进行收轨作业，将拖放在道床两侧的长钢轨收入轨枕的承轨槽。主机动力转向架轨枕传送带（2）PK轨枕输送吊车PK轨枕输送吊车为双立柱结构，配备四个滚轮，运行在吊车铁轨上。PK从SSW钢轨轨枕运输车上提取轨枕，将轨枕送到输送平台，然后被传送带输送到铺轨机。PK吊车两侧装有液压调整钢轨卡固装置，PK从SSW车上获取两根钢轨，并在SUW上将钢轨向两侧伸展，并向铺轨机方向推动钢轨。PK吊车的刹车为静压驱动刹车，铺轨机装有信号发生器，PK吊车装有信号接受器，当PK吊车接近铺轨机时，吊车自动降低速度，直到在轨枕传送平台上停止运动；PK吊车后部和发动机区域各装有一台摄象机，相应的监视器在操纵室内，确保设备安全、平稳工作。PK吊车PK吊车夹钳轨枕抓取器（3）SUW钢轨伸展车SVM1000CH配备有两辆SUW钢轨伸展车（SUWⅠ和SUWⅡ），纵向可固定12根钢轨，将钢轨从中间向两边伸展，保证钢轨在需要的条件下平稳弯曲，使得内部应力最小。车上布置有吊车走行钢轨。SUW在SVM车之后，上面带有足够的钢轨导向滚轮以便将轨枕运输车上的钢轨导向铺轨机的两边。（4）SSW钢轨轨枕输送车SSW钢轨轨枕输送车与PC-NTC铺轨机的枕轨运输车基本相同。（5）SZM钢轨导向牵引车SZM钢轨导向牵引车用来拖拉钢轨。SZM配备有钢轨夹钳，钢轨由PK吊车推进至铺轨机主机前面时，钢轨夹钳同步抓紧两根钢轨向前拖拉，然后用钢轨夹板将钢轨与正在铺设的钢轨联接。2、附件部分包括连接钢轨的夹板、钢轨滚轮、线路导向拉线和导向线装置等。钢轨滚轮放置在路基上，每10米放置一个。导向拉线为钢线，在轨道两边拉伸以便引导铺轨机准确布枕。1.3TCM60型铺轨机的设备组成及功能TCM-60铺轨机主要由以下几部分组成：TCM主机、WES辅助动力车、两台龙门吊以及枕轨双层运输车、钢轨拖拉机和附件部分组成（枕轨双层运输车、附件部分与SVM1000型类似，下文不再表述）。TCM60TransportwagonsfornewrailsandnewsleepersTrainlayingthenewtrackTractorforthesettingintoplaceoftherailsontheballastedplatformTransportanddistributionofafirstlayerofballastontheplatform（1）TCM主机TCM主机由吊机、履带走行器、柴油发动机、钢轨导向夹钳、布枕装置、卷扬机、驾驶室等几个部分组成。吊机的功能是吊装履带走行器。TCM-60型铺轨机在运输状态时，其履带走行器存放在铺轨主机的前端。在准备施工前，需用吊机将其吊下进行安装。安装好履带走行器后，便可提升起轮对，主机改由履带支撑并提供部分驱动力。TCM-60铺轨机的动力装置为一台285KW发动机，它为TCM主机和WES辅助动力车提供液压动力，包括机器走行、铺轨作业等。布枕作业也是由TCM主机完成，布枕装置将轨枕铺放到道床上，匀枕装置按规定的枕间距进行匀枕。主机在前行布枕的同时收拢长钢轨，放入已布轨枕的承轨槽。行走驾驶室内安装有显示器，通过安装在机器前端的摄像镜头来观察前方的路况。TCM-60铺轨机主机前端安装有两台卷扬机用于拖拉长钢轨。（2）WES辅助动力车WES辅助动力车主要为铺轨机提供牵引动力，并安装有液压夹钳完成收轨作业。还安装有41KW的发动机，为整机提供照明用电。（3）龙门吊9200276413000龙门吊是为TCM60铺轨机运送轨枕的设备。它采用整体钢结构架，有四个方形支腿，每个支腿下部安装有2个车轮，保证与龙门吊走行轨道的可靠接触，该龙门吊能一次装载28根轨枕，最高时速可达20km/h。（4）拖拉机拖拉机的功能是将已输送到铺轨机前端的钢轨继续向前拖拉，完成钢轨拖拉作业。1.4主要性能参数比较1.5工艺流程以上三类铺轨机均属单枕连续铺设法铺轨机，其铺轨施工工艺流程基本相同（但每道工序的作业内容不尽一致），现以SVM1000CH铺轨机铺轨机为例：主要性能机组型号TCM60PC-NTCSVM10001作业模式单枕连续作业单枕连续作业单枕连续作业2主动力285KW115+157KW348KW3动力轴有，能自行无，不能自行有，能自行4牵引重量（平均）2500吨1800吨2500吨5铺设钢轨长度300m250m300m6最小作业半径250m400m400m7通过最小曲线半径150m150m250m8工作适宜温度-10℃～40℃-20℃～40℃