常士家

【摘 要】為了解決道岔及其附近區(qū)域平順性、平穩(wěn)性問(wèn)題，介紹了一種線路搗固穩(wěn)定車。搗固穩(wěn)定車既能對(duì)正線區(qū)段高效連續(xù)搗固穩(wěn)定，又能完成道岔區(qū)的高效搗固和穩(wěn)定，即正線區(qū)段，高效、高精度連續(xù)式雙枕?yè)v固穩(wěn)定；道岔區(qū)步進(jìn)高效搗固（雙枕），并適時(shí)進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定。搗固穩(wěn)定車集各種先進(jìn)技術(shù)于一身，主要在搗固裝置，穩(wěn)定裝置和電氣控制系統(tǒng)等方面取得突破性進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】搗固穩(wěn)定車；搗固裝置；穩(wěn)定裝置；數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電氣控制

1 背景介紹

隨著我國(guó)高速線路運(yùn)營(yíng)里程的迅速擴(kuò)大，對(duì)線路養(yǎng)護(hù)維修的效率和質(zhì)量提出了更高要求。提出了重點(diǎn)解決清篩、道岔和檢測(cè)作業(yè)不足的問(wèn)題，即“清篩是瓶頸，道岔是短板，檢測(cè)是缺口”的現(xiàn)狀。 所謂“道岔短板”，主要是指道岔及其附近區(qū)域平順性、穩(wěn)定性不能有效保證。

尋求道岔區(qū)及其臨近區(qū)域養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)解決方案，成為鐵路工務(wù)技術(shù)的急需。也是我國(guó)迅速發(fā)展的有砟高速線路和客運(yùn)專線急需解決的瓶頸問(wèn)題。

要解決道岔及其附近區(qū)域平順性、平穩(wěn)性問(wèn)題，必須研究開(kāi)發(fā)線路搗固穩(wěn)定車。該機(jī)型應(yīng)具有：（1）正線區(qū)段，高效、高精度連續(xù)式雙枕?yè)v固穩(wěn)定；（2）道岔區(qū)步進(jìn)高效搗固（雙枕），并適時(shí)進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定。即實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，既能對(duì)正線區(qū)段高效連續(xù)搗固穩(wěn)定，又能完成道岔區(qū)的高效搗固和穩(wěn)定。

2 搗固穩(wěn)定車

線路搗固穩(wěn)定車是一種用于搗固和穩(wěn)定由鋼軌和軌枕組成的軌道的機(jī)械。通過(guò)搗固鋼軌兩側(cè)的道砟，以提高軌枕底部道砟的密實(shí)度，同時(shí)配合起撥道裝置消除軌道的偏差，使軌道平順和穩(wěn)定；通過(guò)穩(wěn)定裝置將軌枕底部道砟進(jìn)一步夯實(shí)，以提高鐵道線路整體穩(wěn)定性，確保列車高速安全運(yùn)行[1]。

線路搗固穩(wěn)定車?yán)勉q聯(lián)機(jī)構(gòu)鉸接在一起的、利用轉(zhuǎn)向架能在軌道上走行的主車架和穩(wěn)定車架。其中主車架上有一個(gè)能相對(duì)支承在轉(zhuǎn)向架上的機(jī)架縱向移動(dòng)的工作小車，此工作小車配備有利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)高度、利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠橫移和旋轉(zhuǎn)的搗固裝置和一套沿?fù)v固方向位于搗固裝置前面、帶輔助起道裝置的起撥道裝置，穩(wěn)定車架配備有穩(wěn)定軌道用的穩(wěn)定裝置，整車動(dòng)力系統(tǒng)也布置在穩(wěn)定車架上。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

線路搗固穩(wěn)定車作為具有正線高效搗固、正線動(dòng)力穩(wěn)定、道岔?yè)v固、道岔動(dòng)力穩(wěn)定等多種功能于一體的新型正線道岔?yè)v固穩(wěn)定綜合作業(yè)車，采用了許多關(guān)鍵技術(shù)。主要包括：

2.1 雙枕正線道岔?yè)v固裝置技術(shù)

每臺(tái)線路搗固穩(wěn)定車有4片搗固框架，每片搗固框架上安裝2臺(tái)搗固裝置，共8臺(tái)搗固裝置，對(duì)稱安裝在搗固車主車的工作車上。每臺(tái)搗固裝置有4把搗鎬，共32把搗鎬，每片搗固框架可單獨(dú)移動(dòng)，每臺(tái)搗固裝置可單獨(dú)進(jìn)行搗固作業(yè)。通過(guò)搗固框架相連的伸縮裝置的操作，可根據(jù)線路情況對(duì)正線或道岔線進(jìn)行雙枕、單枕，雙鎬、單鎬，雙側(cè)、單側(cè)等組合搗固作業(yè)。作業(yè)時(shí)，搗鎬可以成對(duì)或單獨(dú)插入道床向軌枕方向夾持，提高軌枕下石砟的密實(shí)程度，從而提高軌道的穩(wěn)定性。

線路搗固穩(wěn)定車搗固裝置四片搗固框架組成，每一片搗固框架都由左右兩片搗固裝置實(shí)現(xiàn)單枕、雙枕、道岔?yè)v固作業(yè)。針對(duì)目前線路普遍采用的Ⅲ型軌枕和60kg/m配置，也可以兼顧其他配置軌枕。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在正線時(shí)，四片框架上的左右兩側(cè)搗固裝置可以通過(guò)控制系統(tǒng)分別控制，進(jìn)行下插、搗固、提升，以實(shí)現(xiàn)任意單枕連續(xù)搗固，也可同時(shí)下插進(jìn)行雙枕連續(xù)搗固。

在岔區(qū)作業(yè)時(shí)根據(jù)線路情況，可翹起八把搗搞中的六把僅用中間兩把鎬進(jìn)行步進(jìn)式搗固作業(yè)。當(dāng)然，也可以自由選擇翹起幾把鎬進(jìn)行作業(yè)，以適應(yīng)不同情況。為使搗固區(qū)域更加接近軌枕，外鎬臂回轉(zhuǎn)可以向內(nèi)偏轉(zhuǎn)12°；在道岔區(qū)作業(yè)時(shí)，無(wú)法下插的鎬臂可以向外偏轉(zhuǎn)81°（翹鎬），如圖3所示。

考慮到減小下插阻力，外鎬臂與石砟垂直；內(nèi)鎬臂由于結(jié)構(gòu)限制，與石砟呈7.6°下插。搗固裝置充分考慮到線路的各種情況，以往的道岔區(qū)搗固作業(yè)均為單枕式作業(yè)，而該搗固裝置在岔區(qū)部分線路也可進(jìn)行雙枕?yè)v固，大大提高了搗固效率。

2.2 正線道岔穩(wěn)定裝置技術(shù)

穩(wěn)定裝置通過(guò)激振器產(chǎn)生水平同步振動(dòng)，并通過(guò)走行輪沿鋼軌進(jìn)行低速走行；借助于組合油缸來(lái)改變撐軌狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)走行輪之間的距離調(diào)整，如圖4所示。正線作業(yè)時(shí)，組合油缸撐軌裝置使走行輪緊貼在兩條鋼軌頭的內(nèi)側(cè)，用夾鉗油缸把穩(wěn)定裝置兩側(cè)的夾鉗輪分別夾緊在軌頭的外側(cè)，使穩(wěn)定裝置與軌排形成一個(gè)整體，激振力通過(guò)兩條鋼軌傳遞到道砟上，道砟在此力的作用下受迫振動(dòng)，相互移動(dòng)、充填和密實(shí)，同時(shí)垂直油缸通過(guò)走行輪對(duì)鋼軌產(chǎn)生一定的下壓力，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定功能。走行輪借助于撐軌裝置壓靠著軌頭內(nèi)側(cè)而消除了輪緣與鋼軌之間的間隙，但是，這種穩(wěn)定裝置由正線到達(dá)道岔時(shí)，其撐軌裝置需改變工作方式使輪距減小，以防止撐開(kāi)的走行輪在轍叉尖區(qū)域出現(xiàn)脫軌或入錯(cuò)線的危險(xiǎn)。

2.3 道岔穩(wěn)定方法

在道岔區(qū)進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)時(shí)，位于兩個(gè)鋼軌外側(cè)的夾鉗有足夠的夾持空間，穩(wěn)定裝置進(jìn)行雙軌夾持的穩(wěn)定作業(yè)；在道岔區(qū)段遇到一側(cè)夾鉗沒(méi)有足夠空間夾持住鋼軌時(shí)，夾鉗向上翹起，撐軌油缸動(dòng)作，使帶緣滾輪與鋼軌的軌頭內(nèi)緣離開(kāi)一定的間隙，穩(wěn)定裝置進(jìn)行單軌夾持的穩(wěn)定作業(yè)。穩(wěn)定道岔區(qū)的作業(yè)方法分為五個(gè)階段（如圖5）：

第Ⅰ階段，穩(wěn)定裝置的左右兩個(gè)夾鉗緊緊夾住軌頭外側(cè)，撐軌油缸的兩活塞桿外伸，帶緣滾輪撐住軌頭內(nèi)側(cè)，進(jìn)行正線區(qū)段的穩(wěn)定作業(yè)（如圖6）；

第Ⅱ階段，在尖軌附近，道岔開(kāi)始分離的階段，穩(wěn)定裝置右側(cè)的夾鉗在夾持油缸的驅(qū)動(dòng)下繞軸線向上翹起，同時(shí)啟動(dòng)撐軌油缸，使活塞桿完全內(nèi)縮；左側(cè)帶緣滾輪緊貼軌頭內(nèi)側(cè)，左側(cè)夾鉗緊緊夾住軌頭外側(cè)，由于兩條鋼軌通過(guò)軌枕、扣件連接，這就使得兩條鋼軌與穩(wěn)定裝置成為一個(gè)整體，因此就通過(guò)穩(wěn)定裝置與左側(cè)鋼軌的連接傳遞了水平方向的振動(dòng)，而右側(cè)帶緣滾輪與右側(cè)鋼軌的軌頭內(nèi)緣離開(kāi)一定的間隙，穩(wěn)定裝置進(jìn)行單軌夾持穩(wěn)定作業(yè)（如圖7）；

第Ⅲ階段，道岔已經(jīng)分離至轍叉之間，經(jīng)過(guò)尖軌的彈性可彎部分的階段，夾鉗有足夠的夾持空間，穩(wěn)定裝置沿直線分支運(yùn)行，右側(cè)夾鉗繞軸線向下擺動(dòng)，再次夾住右側(cè)鋼軌的軌頭外側(cè)，同時(shí)具有較長(zhǎng)行程的左側(cè)活塞桿向外伸出，帶緣滾輪撐住軌頭內(nèi)側(cè)，此時(shí)與正線穩(wěn)定作業(yè)方式相同；

第Ⅳ階段，穩(wěn)定裝置到達(dá)轍叉區(qū)域時(shí)的階段，右側(cè)夾鉗再次翹起，活塞桿再次完全縮回，穩(wěn)定裝置通過(guò)左側(cè)鋼軌與軌排形成一個(gè)整體，進(jìn)行單軌夾持穩(wěn)定作業(yè)；

第Ⅴ階段，穩(wěn)定裝置離開(kāi)轍叉區(qū)域后的階段，穩(wěn)定裝置的左右兩個(gè)夾鉗緊緊夾住軌頭外側(cè)，撐軌油缸的兩活塞桿外伸，帶緣滾輪撐住軌頭內(nèi)側(cè)，進(jìn)行正線區(qū)段的穩(wěn)定作業(yè)；

兩活塞桿伸出長(zhǎng)度取決于軌距，帶緣滾輪的輪距寬度是該處軌道的軌距，帶緣滾輪總是壓靠在鋼軌的軌頭內(nèi)側(cè)，對(duì)道岔區(qū)進(jìn)行分段穩(wěn)定，分段依據(jù)是夾鉗是否足夠的夾持空間。

2.4 全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電氣控制技術(shù)

數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電氣控制系統(tǒng)是在軌道大型養(yǎng)路機(jī)械的搗固穩(wěn)定系列車型上的電氣控制系統(tǒng)，Digital Network Control System簡(jiǎn)稱為DNCS。該系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋和動(dòng)作順序邏輯等并利用對(duì)PLC和邏輯計(jì)算電路板等進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)交換通過(guò)三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線（Profibus）網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)工業(yè)以太（Ethernet）網(wǎng)絡(luò)連接在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。各種數(shù)據(jù)信息和動(dòng)作都可以由上位機(jī)觸摸屏上的用戶界面上獲得和操作，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整車作業(yè)系統(tǒng)和走行系統(tǒng)等有效控制。系統(tǒng)還增加了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、視頻監(jiān)視畫面分屏顯示和遠(yuǎn)程診斷功能。其技術(shù)優(yōu)于PLASSER公司模擬控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性和可維修性。

3 結(jié)論

線路搗固穩(wěn)定車解決有砟高速線路和客運(yùn)專線道岔及其附近區(qū)域平順性、平穩(wěn)性的有效途徑，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，既能對(duì)正線區(qū)段高效連續(xù)搗固穩(wěn)定，又能完成道岔區(qū)的高效搗固和穩(wěn)定，無(wú)需反復(fù)調(diào)用幾種車型進(jìn)行作業(yè)，提高了道岔及其附近區(qū)域平順性、平穩(wěn)性，減少了工作人員數(shù)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高了道岔區(qū)域的作業(yè)效率。

通過(guò)各單項(xiàng)技術(shù)和整機(jī)集成技術(shù)的突破和提升，逐步形成全面系統(tǒng)的、面向有砟線路的大型養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)體系，并將單項(xiàng)技術(shù)模塊化和系列化，從而支撐開(kāi)發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化的大型養(yǎng)路機(jī)械。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓志青，唐定全.抄平起撥道搗固車[M].中國(guó)鐵道出版社，2006：36-56.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]