有碴轨道长轨铺设施工设备与工艺流程

有碴轨道长轨铺设施工设备及工艺11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PLASSERTHEURER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： 不需要轨排组装基地，可以省去此项的附加费用；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；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；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。牵引车辆 作业梁 作业车 转运龙门吊 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。12 PC-NTC铺轨机的介绍121 PC-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。该车由型枕轨运输车和型枕轨运输车组成，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）。122、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。1.3 SVM1000CH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（SUW和SUW），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。1.3 TCM60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）。（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-1040-2040-20409铺轨机组方向控制方式人工人工人工10自行速度0600m/h不能自行05000m/h11布枕速度（平均）12根/min10根/min11根/min12布枕误差（单枕间距）10mm10mm10mm13连续六根轨枕间距误差10mm10mm10mm14龙门吊动力118KW115KW130KW15龙门吊自重18吨12吨19吨16龙门吊最大起重量12吨10吨11吨17龙门吊轨枕起吊能力28根/次18根/次28根/次18龙门吊走行速度020km/h032km/h020km/h19龙门吊运枕方式人工控制人工控制人工控制20挂运最高运行速度100km/h100km/h100km/h1.5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：1.5.1 工艺流程图设备编组进场轨料装车设置导向线轨枕转运收 轨匀 枕长轨拖拉上扣件布 枕轨料运输进入下一循环1.5.2、施工工艺1）设备编组进场l SVM1000CH铺轨机和枕轨运输车由机车牵引到施工现场。l 将铺轨机履带支架降低到铁路道床上，铺轨机前部被履带前支架托起，前转向架悬空，工作时依靠履带和后动力转向架驱动前行铺设轨道。l 将铺轨机主机性能参数从被牵引状态调整到工作状态。l 固定导向拉线，以便通过传感器控制铺轨机作业线路的方向 2）轨料装车枕轨双层运输车首先在长轨存放区装长钢轨，长钢轨采用32台5吨龙门吊抬吊装车,每台龙门吊间距16m。吊装时，需保证龙门吊同步作业，保证长钢轨装车过程中不发生长钢轨倾覆、扭曲等事故。所需长钢轨装车完毕后应将长钢轨锁定牢固，确保运输安全。长轨装车完毕，将枕轨运输车牵引至轨枕存放区吊装轨枕。轨枕采用10T龙门吊按铺轨要求进行装车，每层摆放28根轨枕，每车装4层，层与层之间应支垫10cm10cm通长木条。轨枕装车时要保证轨枕中心线与车辆中心线基本重合，误差以不影响运枕龙门吊运输走行为原则。3）设置导向线根据线路中心桩固定导向拉线，作为铺轨的导向。在直线段每10m设一导向线固定点，在曲线段每5m设一导向线固定点。4）长钢轨的拖拉3.1首先将要被抽拉的长钢轨解锁。3.2 使用PK吊车夹钳抽拉长钢轨,使钢轨沿导向轮一直输送到铺轨机的前端。 3.3使用拖拉机继续拖拉长钢轨，一边拖拉长钢轨，一边在道碴上摆放滚轮，使钢轨支撑在滚轮上，滚轮摆放的间距约10m，钢轨摆放的间距约3m。3.4钢轨拖拉到位后,将其与正在铺设钢轨用简易夹板联接好 。长钢轨拖拉与铺放过程中要注意：l 使用拖拉机拖拉时，速度不能过快，防止钢轨倾覆，扭伤钢轨；l 拖拉时，确保长钢轨准确进入铺轨机的导向轮，防止碰伤 钢轨；l 拖拉机向前拖拉时，保证轨卡锁定牢固；l 暂时不拖拉的钢轨不能解锁；l 漏垫支撑滚轮或支垫间距过大，将底碴拖出沟槽。 5）轨枕转运在龙门吊转运轨枕前联接好枕轨运输车之间、枕轨运输车与铺轨机之间过桥。轨枕转采用专用龙门吊进行。按一组28根进行转运。第一台龙门吊将中间运输车上轨枕转运到铺轨机的轨枕输送台上。第二台龙门吊将后面运输车上的轨枕向前倒运。转运龙门吊操作严格按照操作规范，遵循前后慢，中间快的原则。吊放轨枕时应缓慢。作业中应符合下列规定：l 待车钩联挂可靠、轨道连接稳妥后，方可进行转运轨枕；l 整列运输车尽量按层转运，使龙门吊重载时平顺爬坡。l 向轨枕输送台的传送带上转运轨枕时，注意配合作业。l 轨枕转运过程中要注意：l 严禁发生吊具未可靠吊取轨枕即行起吊；l 两台龙门吊作业时，应间隔一辆平板车作业，以防碰车。l 严禁发生过度下降而导至钢丝绳脱槽；l 转运过程中严禁发生碰损轨枕。 6）轨枕铺设轨枕从输送台依靠三个链式传送带依次输送到SVM铺轨机位，由布枕机构将轨枕铺放到道床上，匀枕机构规定的间距匀枕。整个过程由铺轨机自动完成。布枕的速度在每分钟10根轨枕为宜。在作业时应注意铺轨的方向，按已设定的导向线前进。保持轨枕与轨道中心线垂直，轨枕中心线允许偏差不超过10mm。7）收轨作业SVM1000CH型铺轨机收轨作业是靠铺轨车后部的液压滚轮夹钳将放置在线路两侧的长焊轨收到轨枕承轨槽内，在钢轨落槽前先安装好橡胶垫板。钢轨落入承轨槽后及时散布扣件并安装。安装扣件时可先每10根轨枕钉联一根，保证铺轨向前不断进行，随后补齐扣件。8）收尾作业当枕轨双层运输车所带轨料用完后，两台转运龙门吊停放到铺轨机上。铺轨机与双运输层车摘钩，并取掉龙门吊走行轨过桥，双层车返回基地装取轨料。2、无碴轨道长轨铺设施工设备及工艺21国内外概况无碴轨道长轨铺设施工由于不需要铺设轨枕，因此没有有碴轨道长轨铺设复杂，施工的设备也相对简单。国内在隧道内整体道床长轨铺设施工中曾有成功的实践，如在兰武二线乌鞘岭隧道整体道床20km长轨铺设施工中，采用自制推进设备和胶轮拖拉机配合T11长轨运输车两种方法成功的进行了一次性500米长轨的铺设。其施工工艺与德国长轨推送设备的施工工艺相似，都是从运输车依靠支架将长轨从运输车上逐步过渡到道床高度，将钢轨支撑在滚轮上，逐步向前推送，最后直接落在承轨槽中。目前国内目前也研制出了既可以铺设无碴轨道和也可以铺设有碴轨道的设备，如大方公司研制CPG500型铺轨机。长轨放送设备中铁一局制造了一种长轨放送车，可以满足无碴轨道500米长轨铺设施工，其结构主要有三部分组成：两台卷扬机、推送系统和操作室，全部安装在一列N16或N17平车上，其它辅助机具与以上拖拉法施工的机具完全一样，施工工艺也基本相同。从长轨运输车上卸轨时，先利用卷扬机将长轨拉出，使其进入推送系统的滚轮组中，液压缸推动滚轮组，从滚顶和轨腰两个方向夹紧钢轨，使用电机驱动滚轮转动，利用摩擦力将长轨连续向前推送。德国的长轨推送设备的工作原理与铁一局的设备相似，也是利用滚轮组驱动向前推送钢轨，只是德国推送设备将支架和推送动力组合到了一起，二者施工的工艺也基本相同。图5 德国无碴轨道长轨铺设设备32整体道床长轨铺设施工简介221主要配套设备序号名 称单位数量用 途1T11长轨运输车列1运输和输送长轨2拖拉机或长轨放送设备台1拖拉长轨3A字架套2托住钢轨由高向低落到滚筒上4滚筒套200拖拉轨时支撑长钢轨5导向滑靴个2防止钢轨头撞坏轨枕预埋件6起道机台20将长钢轨顶起，撤去滚筒7撬 棍把4引导长钢轨沿滚筒前进8轨底卡套20每两根长轨临时联结托辊扁担滚轮倒链支腿横梁图1：A字支架示意图322、施工工艺流程图作好前期准备工作组 装A字架 标识卸轨起点喂送长轨使其通过两个A字架装导向滑靴装U型卡，套钢丝绳利用拖拉机拉轨拖拉到位，取下U型卡和钢丝绳A字架吊放长轨尾端入槽调整轨缝上好轨底卡上紧轨缝前后8根扣件撤去滚筒，每隔5个上一个扣件长轨运输车推进卸下一对长轨图2 施工工艺流程流程图323、施工工艺（1）施工准备：确定长轨推送起点位置，做好醒目标识，并将滚筒预先摆放在承轨槽两侧。待上扣件分别摆放在承轨槽附近备用。作业车以5Km/h速度推送至起点标识处停止，并沿上坡方向打满铁鞋，顺下坡方向锁固止轮器。（2）安放A字架：第一个A字架安放在离运输车尾部约1m处，托棍扁担的高度应比运输车车体高出约510cm，以防止长轨尾端离开运输车时碰到车体；第二个A字架安放在离第一个A字架约15m处，托棍扁担高度比道床高约5070cm。两个A字架安放好后须用倒链固定