【正文】 鋪軌機(jī)研制建議一、高速鐵路鋪軌機(jī)方案高速鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路要求一次鋪設(shè)500m長(zhǎng)軌條，作業(yè)軸重需嚴(yán)格控制在20t以內(nèi)，鋪軌機(jī)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(wú)縫線路應(yīng)以在秦沈客運(yùn)專線應(yīng)用的無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組為基礎(chǔ)，應(yīng)充分消化吸收PCNTC型鋪軌機(jī)組和TCM 60型鋪軌機(jī)組，發(fā)揚(yáng)二者的優(yōu)點(diǎn)，克服其不足之處，同時(shí)吸收SVM 1000型鋪軌機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)跨區(qū)間無(wú)縫線路的發(fā)展，充分考慮施工的需要，本著實(shí)用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)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(jī)組研制的經(jīng)驗(yàn)及國(guó)內(nèi)外無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組的情況分析，高速鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組總體結(jié)構(gòu)組成應(yīng)包括長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)牽引車(chē)輛、布枕機(jī)（同時(shí)完成長(zhǎng)鋼軌就位工作）、作業(yè)車(chē)、動(dòng)力車(chē)、枕軌運(yùn)輸列車(chē)和兩臺(tái)軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊等部分。長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)牽引車(chē)輛宜選用寬履帶的濕地型推土機(jī)，該型推土機(jī)具有較大的牽引力，且接地比壓較小，對(duì)路基基床表層的擾動(dòng)能夠減少到最小。布枕機(jī)是鋪軌機(jī)組的核心部分，應(yīng)充分注意布枕機(jī)構(gòu)和長(zhǎng)鋼軌就位器的設(shè)計(jì)。作業(yè)車(chē)主要完成長(zhǎng)鋼軌的抽拉和分送工作，應(yīng)注意這兩套機(jī)構(gòu)的布置位置，保證長(zhǎng)鋼軌能夠順利的從枕軌運(yùn)輸列車(chē)上抽出并向下、向前和向兩側(cè)分送。長(zhǎng)鋼軌、軌枕運(yùn)輸車(chē)宜采用上、下兩層分裝的模式，可以有效減少車(chē)輛的占有量，提高車(chē)輛的利用率。長(zhǎng)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(chē)上裝拆，可以大大減少設(shè)備的一次性投入。枕軌運(yùn)輸列車(chē)兩側(cè)設(shè)置的龍門(mén)吊走行軌道應(yīng)給予充分重視，應(yīng)考慮到列車(chē)通過(guò)曲線時(shí)內(nèi)外軌的伸縮問(wèn)題，應(yīng)考慮到列車(chē)空、重載的高差問(wèn)題。軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊走行軌道設(shè)置于運(yùn)輸車(chē)輛上，穩(wěn)定性較差，加之軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊走行速度非?？?，運(yùn)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(wú)縫線路鋪軌機(jī)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(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，各部分功明確。整機(jī)作業(yè)軸重應(yīng)控制在20t以內(nèi)，特別是軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊吊軌枕通過(guò)滿載車(chē)輛時(shí)更應(yīng)考核其軸重。⒉關(guān)鍵問(wèn)題解決建議①牽引方式的選擇高速鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組應(yīng)能滿足鋪設(shè)500m長(zhǎng)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(yùn)輸列車(chē)應(yīng)能夠裝載8根500m長(zhǎng)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(jī)組的牽引方式必須引起重視。筆者認(rèn)為，集中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)的方式，因?yàn)閿備伜蟮牡讓拥啦戤吘惯€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(wú)縫線路鋪軌機(jī)組終將采用動(dòng)力分散的驅(qū)動(dòng)方式，可以參照機(jī)車(chē)牽引能力的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，但必須考慮驅(qū)動(dòng)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(dòng)，也可以采用直流牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用液壓驅(qū)動(dòng)可以由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)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(jī)，但液壓系統(tǒng)復(fù)雜，管路較長(zhǎng)，壓力損失必須重視。采用直流牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備布置較簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟度高，我國(guó)現(xiàn)有鋪架機(jī)械均為此牽引方案。由于是多臺(tái)驅(qū)動(dòng)車(chē)共同牽引，相當(dāng)于長(zhǎng)大列車(chē)的多機(jī)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(wú)縫線路鋪軌機(jī)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(jī)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(dòng)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(shí)具有良好的對(duì)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(guò)10mm的要求。履帶走行器起步時(shí)或多或少的對(duì)底層道碴有一些擾動(dòng)，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(jī)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(zhǎng)相同，走行器通過(guò)后相當(dāng)于對(duì)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(lái)實(shí)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(shí)，容易破壞底層道碴，且比較嚴(yán)重。高速鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組應(yīng)采用寬度與軌枕長(zhǎng)度相同的四履帶走行器。因?yàn)樵撟咝衅髂軌蚝芎玫谋ＷC枕下道碴的平整度，通過(guò)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)布枕機(jī)構(gòu)是跨區(qū)間無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組的核心部分，該部分的設(shè)計(jì)必須十分謹(jǐn)慎，它直接涉及到鋪軌機(jī)組設(shè)計(jì)的成敗。1122傾斜向下傳遞軌枕型布枕機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序如圖所示。4433665577布枕機(jī)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(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的靈活性和準(zhǔn)確性要求非常高，布枕器的動(dòng)作即使出現(xiàn)稍微一點(diǎn)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(dòng)作是受計(jì)程輪的控制，動(dòng)作滯后時(shí)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(dòng)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(jī)組應(yīng)用于秦沈客運(yùn)專線施工也證實(shí)了這一點(diǎn)。垂直向下傳遞軌枕型布枕機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序如圖所示。垂直向下傳遞軌枕型布枕機(jī)構(gòu)則完全避免傾斜向下傳遞軌枕型布枕機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，能夠很好的保證軌枕的正確布設(shè)，但垂直傳遞軌枕對(duì)布枕器的沖擊較大。布枕機(jī)構(gòu)應(yīng)采用垂直傳遞軌枕型布枕機(jī)構(gòu)，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別考慮布枕時(shí)對(duì)布枕器的沖擊，特別時(shí)在進(jìn)行油缸選擇時(shí)應(yīng)特別注意。④軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊宜采用全液壓形式，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)變量柱塞泵，變量泵和定量馬達(dá)形成閉式液壓回路實(shí)現(xiàn)其高速行走，在計(jì)算其行走驅(qū)動(dòng)力時(shí)，必須將枕軌運(yùn)輸列車(chē)空、重車(chē)存在50mm高差考慮進(jìn)去，即龍門(mén)吊必須有足夠的爬坡能力。同時(shí)，龍門(mén)吊走行輪箱與支腿宜采用銷接，這將有利于龍門(mén)吊平穩(wěn)爬坡。由于軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)布置在枕軌運(yùn)輸列車(chē)的兩側(cè)，龍門(mén)吊在高速行駛時(shí)，列車(chē)必將發(fā)生不同程度的震動(dòng)和擺動(dòng)，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(jī)進(jìn)行攤鋪，曲線地段的超高一般已做出，因此，枕軌運(yùn)輸列車(chē)在曲線地段還存在一定的傾斜。軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊在曲線路段高速運(yùn)行是有一定危險(xiǎn)的，必須嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)其走行系統(tǒng)，避免出現(xiàn)啃道等不良現(xiàn)象，使其運(yùn)行盡可能平穩(wěn)。同時(shí)應(yīng)設(shè)置必要的防傾覆設(shè)施。龍門(mén)吊的軌枕夾持系統(tǒng)設(shè)計(jì)也應(yīng)引起重視。由于軌枕裝車(chē)不可能作到完全對(duì)中，為保證龍門(mén)吊將軌枕送給布枕機(jī)時(shí)能夠使軌枕完全對(duì)中，龍門(mén)吊的軌枕夾持系統(tǒng)應(yīng)具有一定的爆發(fā)力，能夠通過(guò)夯拍使軌枕對(duì)中。這一點(diǎn)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(mén)吊設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能應(yīng)用多種優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，盡可能減輕自重。龍門(mén)吊吊重走行時(shí)，將使枕軌運(yùn)輸列車(chē)軸重瞬間增加，20t軸重的控制點(diǎn)即為龍龍門(mén)吊吊重走行通過(guò)滿載車(chē)輛轉(zhuǎn)向架時(shí)。筆者根據(jù)研制PCNTC型鋪軌機(jī)組轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊的經(jīng)驗(yàn)，若每次轉(zhuǎn)運(yùn)16根軌枕，枕軌運(yùn)輸列車(chē)裝載3層軌枕，轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊的自重完全可以控制在9500kg之內(nèi)。⑤枕軌運(yùn)輸列車(chē)長(zhǎng)鋼軌和軌枕宜采用雙層車(chē)結(jié)構(gòu)，下層裝載長(zhǎng)鋼軌，上層裝載軌枕。構(gòu)成列車(chē)的車(chē)輛數(shù)目應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)鋼軌的長(zhǎng)度確定，在最中間一輛車(chē)的兩端應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)鋼軌鎖定裝置，防止在運(yùn)輸過(guò)程中長(zhǎng)鋼軌串動(dòng)。軌枕的裝載量應(yīng)與裝載的長(zhǎng)鋼軌相匹配，軌枕運(yùn)輸支架的每一運(yùn)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(yùn)輸相匹配，十分有利于裝車(chē)。長(zhǎng)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(shí)必須考慮到軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊吊軌枕通過(guò)滿載車(chē)輛這一工況。高速鐵路鋪軌機(jī)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(zhǎng)鋼軌，采用36輛平車(chē)裝載長(zhǎng)鋼軌和軌枕，每輛車(chē)的載重能力都得不到完全利用。因此，可以考慮將長(zhǎng)鋼軌和軌枕采用單獨(dú)裝運(yùn)的方式，至少36輛裝運(yùn)長(zhǎng)鋼軌的車(chē)輛的運(yùn)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(chē)輛畢竟是少量，車(chē)輛利用率總體可以得到提高。但長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸列車(chē)必須具有向Ⅱ線卸軌的能力，鋪軌機(jī)組在Ⅰ線進(jìn)行軌道鋪設(shè)作業(yè)的同時(shí)，長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸列車(chē)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)鋼軌和軌枕的交替鋪設(shè)，在進(jìn)行Ⅰ線軌道鋪設(shè)時(shí)，作業(yè)效率會(huì)比采用枕軌雙層運(yùn)輸方式作業(yè)時(shí)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(shí)，已完成Ⅱ線長(zhǎng)鋼軌的鋪設(shè)，因此在Ⅱ線作業(yè)的時(shí)間可以大大減少，整體作業(yè)效率有所提高。龍門(mén)吊走行軌道宜采用分體式結(jié)構(gòu)，即由布置于車(chē)體上的固定軌、車(chē)體兩端的抽拉軌和兩車(chē)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(yùn)輸列車(chē)通過(guò)曲線的要求，同時(shí)也能解決空、重車(chē)存在高差的情況下為龍門(mén)吊提供平順軌道的問(wèn)題。這種構(gòu)造軌道形式還具有列車(chē)解體和編組容易的特點(diǎn)，只要將兩車(chē)間的軌橋取下，即可將其中的一輛或幾輛車(chē)撤出，對(duì)于檢修存在問(wèn)題的車(chē)輛具有非常重要的意義。PCNTC型鋪軌機(jī)組龍門(mén)吊走行軌道材料采用了27SiMn，該材料具有非常高的強(qiáng)度和非常好的可焊性，但該材料市場(chǎng)供應(yīng)很少，PCNTC型鋪軌機(jī)組加工系委托鞍鋼專門(mén)軋制，加工成本較高。進(jìn)行高速鐵路鋪軌機(jī)組研制時(shí)應(yīng)重新考慮龍門(mén)吊走行軌材料。二、PCNTC型鋪軌機(jī)組適應(yīng)高速鐵路施工改造問(wèn)題鑒于PCNTC型鋪軌機(jī)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(duì)鋪軌機(jī)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(wú)縫線路鋪軌機(jī)組應(yīng)能滿足除牽引機(jī)組本身外，應(yīng)還具由牽引36輛軌料裝載車(chē)輛和1400t軌料的能力。鑒于PCNTC型鋪軌機(jī)組牽引車(chē)輛CAT 973A裝載機(jī)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(jī)組作業(yè)梁主要完成軌枕布設(shè)和長(zhǎng)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(diǎn)，可以不對(duì)作業(yè)梁進(jìn)行變化，作業(yè)車(chē)為軌行式車(chē)輛，可以考慮將四根車(chē)軸改造為動(dòng)力軸，使其具有自行能力。但僅此四驅(qū)動(dòng)軸仍不能滿足整機(jī)牽引的要求，可以考慮在作業(yè)梁和作業(yè)車(chē)間再增加一輛也為四軸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力車(chē)，此車(chē)不僅可以為機(jī)組提供走行動(dòng)力，還可以臨時(shí)儲(chǔ)存一些軌枕，使枕軌運(yùn)輸列車(chē)提前返回，提高作業(yè)時(shí)間利用率。高速鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路鋪軌機(jī)組有此8軸驅(qū)動(dòng)，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(jī)組，更具有可以良好牽引機(jī)組和保證機(jī)組走行良好對(duì)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(jī)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(dòng)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(shí)具有良好的對(duì)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(guò)10mm的要求。履帶走行器起步時(shí)或多或少的對(duì)底層道碴有一些擾動(dòng)，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(jī)組的雙履帶走行器，保留其轉(zhuǎn)向靈活的特點(diǎn)，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(yùn)輸列車(chē)采用36輛車(chē)在下層裝載8根500m長(zhǎng)鋼軌，每車(chē)上層裝載3層162根軌枕，合計(jì)96根軌枕，35輛車(chē)則可以裝載3360根軌枕，與裝載長(zhǎng)鋼軌車(chē)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(yùn)輸剛好符合，非常便于裝車(chē)。每輛車(chē)裝載鋼軌重量為860＝，裝載軌枕96350＝33600 kg。鋼軌、軌枕運(yùn)輸支架及龍門(mén)吊走行軌道的重量合計(jì)約4500kg，軌枕轉(zhuǎn)運(yùn)龍門(mén)吊自重約9500kg，吊運(yùn)16根軌枕的重量為5600kg。車(chē)體自重為20000kg，因此，瞬時(shí)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(jī)組采用單枕布設(shè)、長(zhǎng)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(yùn)專線296km施工任務(wù)，施工質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(jī)在秦沈客運(yùn)專線應(yīng)用情況和高速鐵路的新要求，提出3點(diǎn)改造意見(jiàn)，相信經(jīng)此改造后應(yīng)可以滿足高速鐵路施工要求