机械化铺设道岔

机械化铺设大号码道岔前言以往铁路采用的道岔一般为9#和12#道岔，最大为18#道岔，其长度最大不超过70m，可直接采用人工铺设道岔。但随着我国铁路运营速度的不断提高，对过岔速度亦越来越高，因此，主要铁路干线都普遍采用60kg/m钢轨混凝土岔枕大号码道岔来代替以往50kg/m钢轨木枕小号码道岔，以提高过岔速度。38#道岔已应用在秦沈客运专线上，其长度136.2米，重160.7吨，以后甚至还有更长更重的50#、、道岔，其长度约206米，重200多吨。这样而来大大增加了道岔的长度和自重，如果继续采用传统的人工方法铺设道岔，施工难度明显加大，也增加了现场的施工人员，施工效率不高。因此，利用机械化铺设道岔已成为我国今后铺设道岔的必然趋势。一、国外铺设道岔情况简介工业化国家在既有线上铺设道岔，一般先在道岔工厂按照图纸组装好，然后再运往施工现场。这样既减少了现场工作量，又能保证预铺质量。根据施工要求，工厂组装分为成组组装和分段组装两种。道岔全长在40~70m之间，一般采用成组组装，更长的道岔一般采用分段组装、分段铺设的方法。在工厂组装道岔必须配备有相应的专用道岔运输车。先在工厂将组装好的道岔吊放在专用车辆上，由于道岔宽度较宽，运输时必须将道岔斜放，以保证不超出限界，再运往施工现场。法国吉斯马公司开发的PUM专用设备，由多组机动龙门架与运送小车组成。根据道岔长度和重量，采用不同组数作业。优点：投资少、不受道岔长度、重量的限制、技术上难度不太大。缺点：作业时间长、需铺设临时轨道、需用专用运输车运输，而且在运输道岔的过程中不能解决超限问题，也就不能解决长途运输问题。奥地利普拉塞.陶依尔公司开发的“四柱起重架”与组合机组用于道岔的分组铺设。“专用两用运输车”装有升降履带走行装置，可在无轨道时将道岔运到“四柱起重架”之下，完成铺设工作。优点：现场配合人员少、自动化程度高、施工效率高、可以解决道岔的长途运输问题、不用铺设临时轨道。缺点：一次投资大、技术难度高。芬兰开发的DESEC型专用设备由“龙门起重框架”和“运送车”组成。“龙门起重框架”下有四组升降履带走行机构，可以吊重在道床上任意走行，完成道岔的铺设工作，该机配有自动遥感装置可实现两机联动作业，适合道岔组装运输、铺设一条龙作业。优点：现场配合人员少、自动化程度高、施工效率高、不用铺设临时轨道。缺点：一次投资大、技术难度高。二、我国道岔铺设现状我国既有铁路线更换道岔受封锁时间限制，为了确保道岔铺设质量，减少施工封锁时间，必须采用换铺法。换铺前需根据地形、地貌情况，并按照道岔的长、宽确定预铺位置，搭设组装平台，在平台上组装道岔，然后在封锁时间段内进行换铺作业。由于现场情况不同，预铺的道岔不可避免的要做横向或纵向的位移才能到达铺设位置（如果能避免纵向移动道岔，就可以省去铺设临时轨道、拆除临时轨道这两道工序，节省时间）。但即使配备纵、横移滑轮，用人工铺设P60-38#道岔（全长136.2m，总重约160t，分三部分铺设最长部分51.6m，最重部分65.1t，最宽部分4.8m）的难度也相当大。而且在人工拉岔过程中力量不宜掌握，很容易发生道岔偏斜现象，如果一次不能就位，则需要纠偏，操作难度更大，并且对道岔本身影响很大。新建铁路线铺设道岔，一般采用现场铺设法，在铺轨到达道岔位置之前即完成道岔的现场铺设工作。这就要求有运输设备，能把道岔料通过铁路以外的方式（如公路）提前运送至设计岔位附近。小号码道岔（12#道岔最长轨料19.192m）可以作到，但对于大号码道岔（最长轨料49.192m）受施工现场便道的限制操作起来难度就很大。一般对于大号码道岔也需要采取换铺法。三、施工方案比选根据国内外道岔施工情况，从工期、设备、费用以及精度控制等方面确定的五种主要方案，分别比较如下：1工厂组装、公路或铁路现场铺设方案其优点是：A、施工时不受外界干扰；B、突击性强，可以缩短总工期。缺点：A、运输费用昂贵；B、组合件的整体性难以保证；C、需配备专用大型吊装设备。2公路散件运输现场预铺方案其优点是：A、可以缩短总工期；B、施工时不受外界干扰；C、不影响铺轨、整道的正常施工。缺点：A、运输费用昂贵；B、组合件的整体性难以保证；C、修建临时便道并配备大型吊装设备。3铁路散件运输、横移推进、纵移到位方案其优点是：A、运输费用低；B、突击性强。缺点：A、铺设精度、调整质量不易控制；B、设组装平台及滑道，产生额外费用；C、受场地狭小的限制，施工困难大。4铁路散件运输、原位组装换铺方案其优点是：A、运输费用低；B、毋需配备大型吊装设备；C、施工灵活，一次性封锁时间短；D、容易保证铺设、调整质量。缺点：A、施工过程中受行车影响；B、作业时间长。5铁路散件运输、现场预铺、机械换铺方案其优点是：A、运输费用低；B、施工过程中不受行车影响；C、施工灵活，一次性封锁时间短；D、容易保证铺设、调整质量。缺点：A、需使用专用道岔铺设机具；B、需配备大型吊装设备；C、一次性投入费用高。基于以上分析，方案5比较适合高速铁路施工要求，容易保证工期和铺设精度。经过比选，决定采用轨排临时过渡、铁路散件运输、现场预铺、机械换铺的方案。四、道岔铺设机械设备的确定根据以上国外三种道岔铺设设备的综合比较，以及我国的实际情况，选用以下施工设备：1、类似吉斯玛公司的“上位机”。可用于道岔轨料的吊卸、已组装完毕的道岔的横移、纵移。每台能负重20t、提升行程2000mm、摆动行程1375mm、轨道走行速度5km/h。用于铺设50#道岔需8台，38#道岔需4台。2、“下位机”，用于运输已组装完毕的道岔。每台能承重20t、轨道走行速度0－12km/h。3、铁路平板车（6辆）。将道岔轨料运至铺设现场进行组装，考虑到道岔轨料较长，必须在平板车上设转向架，以避免在运输过程中钢轨受到扭伤。4、15t汽车吊（2台）。用于配合道岔轨料的卸料、上位机的吊运等。五、道岔铺设（一）施工总体方案对于Ⅰ线道岔铺设：1.当Ⅰ线长轨铺设抵达道岔位置（即车站），用轨排临时过渡，其它地段正常长轨铺设；2.在Ⅱ线上搭设道岔组装平台，利用铁路散件运输道岔轨料、进行道岔的现场分段预铺；3.利用上、下位机吊装、运输、换铺分段道岔；4.进行道岔整道（小型捣固机配合道岔整道机）、电务安装及维护。对于Ⅱ线道岔铺设：采用同Ⅰ线道岔铺设相同的方案及铁路散件运输道岔轨料、进行道岔原位现场预铺相结合的联合方案。（二）工艺说明1、施工现场准备工作（1）按设计放出四大桩（岔前、岔心及两个岔尾桩），并在岔内每20-30m测设一中心桩，并与前后至少100m长线路联测复核。（2）场地平整：要求道碴为一级碎石道碴，目测道碴粒径、级配及清洁度符合要求，道碴铺垫的长度及宽度、厚度（15cm）及平整度（≤2cm）满足道岔铺设的直顺要求。（3）清点好撬棍、活动扳手、上III型扣件专用扳手、50m长钢尺等工具，分类堆放，专人保管。（4）道岔组装平台搭设在车站Ⅱ线中心附近进行道岔组装平台搭设，为了保证组装平台平稳牢固，平台两侧用槽钢搭设形成钢梁，槽钢间每隔3~4米用角钢联结起来，以增强组装平台的整体刚度。道岔组装平台可分节进行拆卸，道岔组装平台示意图见图-4。2、道岔组合件运输、吊卸道岔的尖轨、基本轨组合件和辙叉组合件具有长、重及精度高的特点，必须整体运输和吊卸，并保证工件不能产生过大的挠曲变形。（1）运输尖轨—基本轨组装件采用夹具将尖轨固定于基本轨上，装卡夹具点应多于3处（尖端处附近，尖轨断面35-50mm，尖轨70断面处等），可动心轨辙叉将活动心轨拨至直股开通方向，用楔形木块逼紧可动心轨，辙叉底部设置4-6根短枕木，并按重心位置均匀分布，用螺纹道钉将短枕木与辙叉垫板连接起来。将组合件置于运输托架上固定好，机车运至铺设地点。（2）吊卸根据道岔组装件的特点，用带有转向架的运输平板车将道岔各部件运往施工现场，利用10t吊车配合上位机将其卸到组装平台附近，卸料时应轻吊、轻放，以防止混凝土岔枕损伤和道岔钢轨变形影响道岔铺设质量。3、道岔组装以P60-38#道岔为例，由于其长度较长（136.2m），组装时可分三个部分（见图-3）按照道岔铺设图进行分段组装，1#~82#岔枕为第一部分，83#~154#岔枕为第二部分，155#~227#岔枕为第三部分。其中第一部分总长：49.192m，总重：48.4t，前宽：2.6m，后宽：2.8m(尖1动2.9m，尖2动2.9m，尖3动2.92m，尖4动2.94m，尖5动2.96m，尖6动3.02m)；第二部分总长：51.577m,总重：47.2t，前宽：2.9m，后宽：3.7m，(其中悬空8.4m)；第三部分总长：43.784m，总重：65.1t，前宽：3.7m，后宽：4.75m(心1动4.23m，心2动4.33m，心3动4.47m)。P60-38#道岔全长136.2m，Ⅲ型混凝土岔枕，Ⅲ型弹性扣件，总重约160t。P60-50#道岔组装与P60-38#道岔相似，同样分三部分进行组装。4、内部焊头焊接组装完毕后，对道岔的各部位尺寸进行检查验收，发现有误差的及时调整。然后按照《大号码道岔焊连技术条件》的要求，用铝热焊接工艺将各部分的内部焊头焊接起来。之后对焊头进行打磨。5、组装平台拆除焊头焊接完毕后，将上位机开到已组装好的道岔上，然后用上位机将欲铺设的第一部分道岔吊起，移到下位机车上。（用人工将该部分道岔下方的组装平台迅速拆除掉，拆除时应注意安全。）6、道岔铺设尽量选择在道岔设计锁定轨温范围内，将道岔落下，铺设道岔。利用上位机来调整道岔的纵横量。铺设就位后，重复第5个步骤，完成第二、第三部分的道岔铺设。7、各部分间的焊头焊接待三部分的道岔均已铺设完毕后，用铝热焊接工艺将之间的焊头焊接起来。8、上碴整道待焊接完毕后，立即进行补碴整道，首先使用小型捣固机进行道岔初整，然后使用08-475道岔整道机械对已铺设好的道岔的方向和高低进行精整，使其几何尺寸达到设计要求。9、应力放散及锁定当道床状态达到初期稳定阶段时，且轨道几何尺寸在允许偏差范围内，根据道岔铺设轨温、整道时的轨温等综合情况对道岔进行应力放散及锁定。六质量要求1.运输时以50长的高强度桁架支承组合件，桁架置于两节负重平板车上，两端各使用一节游车。2.对上岗人员进行培训，使其熟悉各配件的装配位置及其装配、调节方法。组装时应注意组合标记正确，并及时检查核对。3.配备专用检测工具如支距尺、道尺等，并专人保管、专人检测。检测时严格遵照大号码道岔铺设验评标准。不合格的查找原因，及时处理、调整至合格。4.箱装散件、岔枕及60kg/m钢轨用人工滑杆卸车，控制下滑速度，并在滑下端置缓冲垫物。散件以组为单位分开堆放，避免组装时混拿乱用。卸车及堆放场地应事先平整。5.吊卸时应平起平落、轻吊慢放，以防工件变形。辙叉组合件着地时应加强保护可动心轨第一、第二牵引点的转换凸缘，不得将其撞坏。6.由于轨温的变化，长钢轨的纵向温度力将直接作用于道岔的辙叉部分和转辙器部分，使无缝道岔的导轨和辙叉产生位移，必须严格控制道岔锁定轨温及予留轨缝值。7.排轨首先从尖轨—基本轨组合件排起。道岔前端方正差应小于4mm。基本轨安装锁闭铁孔的中心连线对直基本轨的垂直度不得大于3mm。满足要求后将转辙器部分锁定，再根据轨缝要求往后排轨。限位器子母块居中，误差不大于0.5mm，道岔全长误差为20mm，各牵引点处开口值偏差为2mm。8.轨距、支距调整方法选用的顺序为：利用垫板与螺钉间的缝隙调整→换用轨距块调整。9.尖轨尖端密贴为0.2mm，心轨前端密贴为0.5mm，其它部位密贴为0.8mm；尖轨尖端轨距为1435±1mm，连接部分、辙叉及其它轨距控制点的轨距为1435±2mm，支距误差为±2mm；横向水平差±2mm，导曲线部分不得有反超高；方向及高低用10m弦量偏差不大于2mm；各焊缝偏差不大于2mm，滑床板坐实坐平，牵引点前后各一块垫板与台板的间隙不大于0.5mm；焊缝调整须保证焊缝偏差不大于±2mm，同时满足道岔全长偏差不超过±20mm；焊连原则是先岔内后岔外；岔内先外股后直股，尖轨跟端最后焊连。10.无缝道岔与区间长钢