【正文】 鋪軌機研制建議一、高速鐵路鋪軌機方案高速鐵路跨區(qū)間無縫線路要求一次鋪設(shè)500m長軌條，作業(yè)軸重需嚴(yán)格控制在20t以內(nèi)，鋪軌機組作業(yè)必須能夠保持枕下道碴的高度平整性。研制高速鐵路跨區(qū)間無縫線路應(yīng)以在秦沈客運專線應(yīng)用的無縫線路鋪軌機組為基礎(chǔ)，應(yīng)充分消化吸收PCNTC型鋪軌機組和TCM 60型鋪軌機組，發(fā)揚二者的優(yōu)點，克服其不足之處，同時吸收SVM 1000型鋪軌機組的優(yōu)點，結(jié)合我國跨區(qū)間無縫線路的發(fā)展，充分考慮施工的需要，本著實用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟性相結(jié)合的原則進(jìn)行研制工作。⒈總體方案根據(jù)PCNTC型鋪軌機組研制的經(jīng)驗及國內(nèi)外無縫線路鋪軌機組的情況分析，高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組總體結(jié)構(gòu)組成應(yīng)包括長鋼軌鋪設(shè)牽引車輛、布枕機（同時完成長鋼軌就位工作）、作業(yè)車、動力車、枕軌運輸列車和兩臺軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊等部分。長鋼軌鋪設(shè)牽引車輛宜選用寬履帶的濕地型推土機，該型推土機具有較大的牽引力，且接地比壓較小，對路基基床表層的擾動能夠減少到最小。布枕機是鋪軌機組的核心部分，應(yīng)充分注意布枕機構(gòu)和長鋼軌就位器的設(shè)計。作業(yè)車主要完成長鋼軌的抽拉和分送工作，應(yīng)注意這兩套機構(gòu)的布置位置，保證長鋼軌能夠順利的從枕軌運輸列車上抽出并向下、向前和向兩側(cè)分送。長鋼軌、軌枕運輸車宜采用上、下兩層分裝的模式，可以有效減少車輛的占有量，提高車輛的利用率。長鋼軌和軌枕裝載裝置應(yīng)能夠方便的在鐵路標(biāo)準(zhǔn)平車上裝拆，可以大大減少設(shè)備的一次性投入。枕軌運輸列車兩側(cè)設(shè)置的龍門吊走行軌道應(yīng)給予充分重視，應(yīng)考慮到列車通過曲線時內(nèi)外軌的伸縮問題，應(yīng)考慮到列車空、重載的高差問題。軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊走行軌道設(shè)置于運輸車輛上，穩(wěn)定性較差，加之軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊走行速度非?？欤\行的整體穩(wěn)定性必須引起足夠的重視，并采取可靠的防傾覆措施。高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組是一套龐大的設(shè)備組，各部聯(lián)合作業(yè)完成軌道鋪設(shè)作業(yè)。筆者認(rèn)為，在進(jìn)行總體方案設(shè)計時應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單明了，各部分功明確。整機作業(yè)軸重應(yīng)控制在20t以內(nèi)，特別是軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊吊軌枕通過滿載車輛時更應(yīng)考核其軸重。⒉關(guān)鍵問題解決建議①牽引方式的選擇高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組應(yīng)能滿足鋪設(shè)500m長鋼軌的要求，日作業(yè)效率應(yīng)能達(dá)到2km。因此，一列枕軌運輸列車應(yīng)能夠裝載8根500m長鋼軌和3334根Ⅲ型軌枕（按枕間距600mm配置），軌料的裝載質(zhì)量將達(dá)到1406900kg，鋪軌機組的牽引方式必須引起重視。筆者認(rèn)為，集中動力驅(qū)動牽引方式將不能滿足牽引要求，尤其是采用履帶集中驅(qū)動的方式，因為攤鋪后的底層道碴畢竟還是松散的粒料，不足以提供足夠的附著力。高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組終將采用動力分散的驅(qū)動方式，可以參照機車牽引能力的計算方法進(jìn)行計算，但必須考慮驅(qū)動軸最大軸重為20t，還應(yīng)注意有些軸的軸重要發(fā)生變化。牽引方式可以采用液壓驅(qū)動，也可以采用直流牽引電機驅(qū)動。采用液壓驅(qū)動可以由發(fā)動機直接驅(qū)動變量柱塞泵，變量柱塞泵與定量柱塞馬達(dá)宜采用閉式液壓回路。此方案不需要發(fā)電機，但液壓系統(tǒng)復(fù)雜，管路較長，壓力損失必須重視。采用直流牽引電機驅(qū)動設(shè)備布置較簡單，技術(shù)成熟度高，我國現(xiàn)有鋪架機械均為此牽引方案。由于是多臺驅(qū)動車共同牽引，相當(dāng)于長大列車的多機牽引，應(yīng)考慮牽引效率的損失。②履帶走行器的選擇從現(xiàn)有無縫線路鋪軌機組履帶走行器的形式看，大致有兩種類型，其一是以PCNTC型鋪軌機組為代表的雙履帶走行器，其走行器寬1500mm，不具有自行能力，靠轉(zhuǎn)向油缸推動進(jìn)行轉(zhuǎn)向。該走行器由于體積小巧、轉(zhuǎn)向靈活，在鋪軌作業(yè)時具有良好的對中性，即可以很好的保證所鋪軌道的中心線與線路中心線重合，可以很容易的滿足所鋪軌道中心偏移線路中心距離不超過10mm的要求。履帶走行器起步時或多或少的對底層道碴有一些擾動，但由于該走行器寬度僅1500mm，容易破壞枕下道碴的平整度。其二是以TCM 60型鋪軌機組為代表的四履帶走行器，該走行器寬度達(dá)到2600mm，具有自行能力。由于該走行器寬度與軌枕長相同，走行器通過后相當(dāng)于對底層道碴進(jìn)行了一次找平，可以很好的保護(hù)枕下道碴的平整度。但該走行器的轉(zhuǎn)向是靠一側(cè)停止行走，一側(cè)行走來實現(xiàn)的，由于每側(cè)均有兩條履帶，尺寸又比較寬，轉(zhuǎn)向不夠靈活，于是在快速校正走行方向時，容易破壞底層道碴，且比較嚴(yán)重。高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組應(yīng)采用寬度與軌枕長度相同的四履帶走行器。因為該走行器能夠很好的保證枕下道碴的平整度，通過提高操作人員的水平和工作的認(rèn)真度，可以避免走行器的走便。③布枕機構(gòu)的設(shè)計布枕機構(gòu)是跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組的核心部分，該部分的設(shè)計必須十分謹(jǐn)慎，它直接涉及到鋪軌機組設(shè)計的成敗。1122傾斜向下傳遞軌枕型布枕機構(gòu)動作順序如圖所示。4433665577布枕機構(gòu)有兩種形式可供選擇，其一是以SVM 1000型和PCNTC型為代表的垂直向下傳遞軌枕型，其二是以TCM 60為代表的傾斜向下傳遞軌枕型。傾斜向下傳遞軌枕型布枕機構(gòu)對機構(gòu)動作的靈活性和準(zhǔn)確性要求非常高，布枕器的動作即使出現(xiàn)稍微一點的滯后，就可能出現(xiàn)將軌枕摔到道床上的情況。而布枕器的動作是受計程輪的控制，動作滯后時有可能出現(xiàn)，直接影響施工質(zhì)量和效率。因軌枕的布設(shè)是傾斜向下的，如動作3所示，施工中極易出現(xiàn)軌枕傾翻的現(xiàn)象，TCM 60型鋪軌機組應(yīng)用于秦沈客運專線施工也證實了這一點。垂直向下傳遞軌枕型布枕機構(gòu)動作順序如圖所示。垂直向下傳遞軌枕型布枕機構(gòu)則完全避免傾斜向下傳遞軌枕型布枕機構(gòu)的缺點，能夠很好的保證軌枕的正確布設(shè)，但垂直傳遞軌枕對布枕器的沖擊較大。布枕機構(gòu)應(yīng)采用垂直傳遞軌枕型布枕機構(gòu)，但在設(shè)計時應(yīng)特別考慮布枕時對布枕器的沖擊，特別時在進(jìn)行油缸選擇時應(yīng)特別注意。④軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊宜采用全液壓形式，由發(fā)動機直接驅(qū)動變量柱塞泵，變量泵和定量馬達(dá)形成閉式液壓回路實現(xiàn)其高速行走，在計算其行走驅(qū)動力時，必須將枕軌運輸列車空、重車存在50mm高差考慮進(jìn)去，即龍門吊必須有足夠的爬坡能力。同時，龍門吊走行輪箱與支腿宜采用銷接，這將有利于龍門吊平穩(wěn)爬坡。由于軌枕轉(zhuǎn)運龍門布置在枕軌運輸列車的兩側(cè)，龍門吊在高速行駛時，列車必將發(fā)生不同程度的震動和擺動，尤其是在曲線地段更為嚴(yán)重。由于道層道碴一般采用攤鋪機進(jìn)行攤鋪，曲線地段的超高一般已做出，因此，枕軌運輸列車在曲線地段還存在一定的傾斜。軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊在曲線路段高速運行是有一定危險的，必須嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計其走行系統(tǒng)，避免出現(xiàn)啃道等不良現(xiàn)象，使其運行盡可能平穩(wěn)。同時應(yīng)設(shè)置必要的防傾覆設(shè)施。龍門吊的軌枕夾持系統(tǒng)設(shè)計也應(yīng)引起重視。由于軌枕裝車不可能作到完全對中，為保證龍門吊將軌枕送給布枕機時能夠使軌枕完全對中，龍門吊的軌枕夾持系統(tǒng)應(yīng)具有一定的爆發(fā)力，能夠通過夯拍使軌枕對中。這一點非常重要，是保證鋪設(shè)軌道中心線與線路中心線重合的重要環(huán)節(jié)。龍門吊設(shè)計應(yīng)盡可能應(yīng)用多種優(yōu)化設(shè)計手段，盡可能減輕自重。龍門吊吊重走行時，將使枕軌運輸列車軸重瞬間增加，20t軸重的控制點即為龍龍門吊吊重走行通過滿載車輛轉(zhuǎn)向架時。筆者根據(jù)研制PCNTC型鋪軌機組轉(zhuǎn)運龍門吊的經(jīng)驗，若每次轉(zhuǎn)運16根軌枕，枕軌運輸列車裝載3層軌枕，轉(zhuǎn)運龍門吊的自重完全可以控制在9500kg之內(nèi)。⑤枕軌運輸列車長鋼軌和軌枕宜采用雙層車結(jié)構(gòu)，下層裝載長鋼軌，上層裝載軌枕。構(gòu)成列車的車輛數(shù)目應(yīng)根據(jù)長鋼軌的長度確定，在最中間一輛車的兩端應(yīng)設(shè)置長鋼軌鎖定裝置，防止在運輸過程中長鋼軌串動。軌枕的裝載量應(yīng)與裝載的長鋼軌相匹配，軌枕運輸支架的每一運枕間隔內(nèi)能夠裝載的軌枕數(shù)量最好為4的整數(shù)倍，這將與軌枕廠按4根6層為1組運輸相匹配，十分有利于裝車。長鋼軌和軌枕的裝載量確定，還必須考慮20t軸重的要求，控制軸重時必須考慮到軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊吊軌枕通過滿載車輛這一工況。高速鐵路鋪軌機組作業(yè)軸重要求嚴(yán)格控制在20t之內(nèi)，要求一次鋪設(shè)500m長鋼軌，采用36輛平車裝載長鋼軌和軌枕，每輛車的載重能力都得不到完全利用。因此，可以考慮將長鋼軌和軌枕采用單獨裝運的方式，至少36輛裝運長鋼軌的車輛的運載能力可以得到充分利用，用于裝載2km軌道所需的3334根軌枕所需的車輛畢竟是少量，車輛利用率總體可以得到提高。但長鋼軌運輸列車必須具有向Ⅱ線卸軌的能力，鋪軌機組在Ⅰ線進(jìn)行軌道鋪設(shè)作業(yè)的同時，長鋼軌運輸列車應(yīng)完成向Ⅱ線卸軌的工作，采用這種作業(yè)方式由于不能實現(xiàn)長鋼軌和軌枕的交替鋪設(shè)，在進(jìn)行Ⅰ線軌道鋪設(shè)時，作業(yè)效率會比采用枕軌雙層運輸方式作業(yè)時效率有所降低，但由于在Ⅰ線進(jìn)行軌道鋪設(shè)作業(yè)的同時，已完成Ⅱ線長鋼軌的鋪設(shè)，因此在Ⅱ線作業(yè)的時間可以大大減少，整體作業(yè)效率有所提高。龍門吊走行軌道宜采用分體式結(jié)構(gòu)，即由布置于車體上的固定軌、車體兩端的抽拉軌和兩車之間的軌橋構(gòu)成。這種軌道構(gòu)成方式不僅能夠滿足枕軌運輸列車通過曲線的要求，同時也能解決空、重車存在高差的情況下為龍門吊提供平順軌道的問題。這種構(gòu)造軌道形式還具有列車解體和編組容易的特點，只要將兩車間的軌橋取下，即可將其中的一輛或幾輛車撤出，對于檢修存在問題的車輛具有非常重要的意義。PCNTC型鋪軌機組龍門吊走行軌道材料采用了27SiMn，該材料具有非常高的強度和非常好的可焊性，但該材料市場供應(yīng)很少，PCNTC型鋪軌機組加工系委托鞍鋼專門軋制，加工成本較高。進(jìn)行高速鐵路鋪軌機組研制時應(yīng)重新考慮龍門吊走行軌材料。二、PCNTC型鋪軌機組適應(yīng)高速鐵路施工改造問題鑒于PCNTC型鋪軌機組的作業(yè)模式、鋪設(shè)精度和作業(yè)效率都可以滿足高速鐵路施工要求，僅需根據(jù)高速鐵路施工對鋪軌機組提出的新要求進(jìn)行改造即可。①滿足牽引能力改造措施高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組應(yīng)能滿足除牽引機組本身外，應(yīng)還具由牽引36輛軌料裝載車輛和1400t軌料的能力。鑒于PCNTC型鋪軌機組牽引車輛CAT 973A裝載機的牽引能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完成牽引任務(wù)，必須重新考慮牽引方式。PCNTC型鋪軌機組作業(yè)梁主要完成軌枕布設(shè)和長鋼軌收攏就位工作，履帶走行器雖不能夠自行，但具有轉(zhuǎn)向靈活的特點，可以不對作業(yè)梁進(jìn)行變化，作業(yè)車為軌行式車輛，可以考慮將四根車軸改造為動力軸，使其具有自行能力。但僅此四驅(qū)動軸仍不能滿足整機牽引的要求，可以考慮在作業(yè)梁和作業(yè)車間再增加一輛也為四軸驅(qū)動的動力車，此車不僅可以為機組提供走行動力，還可以臨時儲存一些軌枕，使枕軌運輸列車提前返回，提高作業(yè)時間利用率。高速鐵路跨區(qū)間無縫線路鋪軌機組有此8軸驅(qū)動，在一般情況下可以滿足施工要求，若將作業(yè)梁履帶走行器也改為具有自行能力，則不僅可以滿足12‰坡道牽引機組，更具有可以良好牽引機組和保證機組走行良好對中的性能。因此，認(rèn)為將作業(yè)梁履帶走行器改造為具有自行能力的走行器應(yīng)為最佳方案。②保持底層道碴的平整度PCNTC型鋪軌機組的雙履帶走行器寬度僅1500mm，不具有自行能力，靠轉(zhuǎn)向油缸推動進(jìn)行轉(zhuǎn)向。該走行器由于體積小巧、轉(zhuǎn)向靈活，在鋪軌作業(yè)時具有良好的對中性，即可以很好的保證所鋪軌道的中心線與線路中心線重合，可以很容易的滿足所鋪軌道中心偏移線路中心距離不超過10mm的要求。履帶走行器起步時或多或少的對底層道碴有一些擾動，但由于該走行器寬度僅1500mm，容易破壞枕下道碴的平整度。為滿足高速鐵路枕下道碴高平順性的要求，可以依然采用PCNTC型鋪軌機組的雙履帶走行器，保留其轉(zhuǎn)向靈活的特點，在其后增加一液壓控制升降的熨平板即可。③控制施工軸重20t枕軌運輸列車采用36輛車在下層裝載8根500m長鋼軌，每車上層裝載3層162根軌枕，合計96根軌枕，35輛車則可以裝載3360根軌枕，與裝載長鋼軌車輛恰好匹配。軌枕按每組16根配置，與軌枕按4根6層為一組從工廠運輸剛好符合，非常便于裝車。每輛車裝載鋼軌重量為860＝，裝載軌枕96350＝33600 kg。鋼軌、軌枕運輸支架及龍門吊走行軌道的重量合計約4500kg，軌枕轉(zhuǎn)運龍門吊自重約9500kg，吊運16根軌枕的重量為5600kg。車體自重為20000kg，因此，瞬時工作最大軸重（+4500+20000）/4+（9500+5600）/4=，滿足軸重不大于20t的要求。 PCNTC型鋪軌機組采用單枕布設(shè)、長鋼軌與軌枕交替鋪設(shè)的作業(yè)模式，優(yōu)質(zhì)高效的完成了秦沈客運專線296km施工任務(wù)，施工質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計要求，良好的保持了軌道鋪設(shè)的初始平順性。高速鐵路要求能夠一次鋪設(shè)500m長鋼軌，施工軸重要求嚴(yán)格控制在20t以內(nèi)，日作業(yè)效率要求達(dá)到2km，根據(jù)PCNTC型鋪軌機在秦沈客運專線應(yīng)用情況和高速鐵路的新要求，提出3點改造意見，相信經(jīng)此改造后應(yīng)可以滿足高速鐵路施工要求