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有砟轨道长轨铺设施工技术及关键设备的发展和创新

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2013年12月 高速铁路技术 No.4。Vo1.6 Dec.2013 第4卷第6期 HIGH SPEED RAILWAY TECHNOLOGY 文章编号:1674m8247(2013)06—o084—04 有砟轨道长轨铺设施工技术及关键设备的发展和创新 李世龙陈孟强 (中铁二局集团新运工程有限公司, 成都610031) 摘要:铁路有砟轨道长轨铺设施工技术先后经历了换铺法、轨排铺设法、单枕法和群枕法等几个发展阶段。 文章介绍了国内外有砟轨道长轨铺设施工技术的发展历程,阐述了不同的长轨铺设施工方法的特点,对国内 外几种典型的长轨铺轨设备的技术性能进行了数据对比,从施工质量、作业效率等各个方面反映了不同的长 轨铺设施工技术的优缺点。通过综合分析、对比得出如下结论:我国近2年以来创新研制的群枕法铺轨施工 技术以及群枕式长轨铺轨机,无论在工作可靠性、设备购置成本、使用和维护费用方面,还是在铺轨质量和施 工效率等方面,其性价比优势更加明显,比此前较为先进的单枕法施工技术更加先进,代表了当前铁路机械 化铺轨施工技术和设备研制技术的最高水平。 关键词:高速铁路;有砟轨道;长轨铺设;施工技术;关键设备 中图分类号:U215.5 5 文献标志码:B Develooment and Innovation of Construction Technique and Key Equipment for Long Track Laying of Ballast Track LI Shi--long CHEN Meng-・qiang (China Railway Erju Group Corporation,Chengdu 6 1 003 1,China) Abstract:The long—track laying technology of ballast track has been through several development stages,such as re— placement method,track panel laying method,single—sleeper laying method,group—sleeper laying method etc.This arti- cle introduces its development history,as well as the characteristics of different methods.The technical performance data comparisons of the several typical and representative long・-track laying equipments reflect both the advantages and disad・- vantages of different long-rail track laying construction technology,the following conclusion is obtained on comprehensive analysis and comparison:the group-sleeper laying construction technology and corresponding equipment is more cost—ef- fective at reliability,costs,quality and efficiency.It’S more advance than single—sleeper laying method.It represents the highest level in track laying construction technology and equipment research. Key words:high—speed railway;ballas track;long track laying;construction technology;key equipment 1 引言 国内外的高速铁路、繁忙干线铁路的有砟轨道均 采用一次性铺设无缝线路,以提高客货运输速度和安 全性、舒适性。我国有砟轨道长轨铺设施工技术从秦 沈客运专线建设工程开始起步,历经十余年得到了长 足发展并日趋成熟,其配套的关键设备研制经历了从 无到有、从技术成熟到技术领先的发展阶段。到目前 为止,我国已建的秦沈、合宁、石太、达成、龙厦、湘桂等 铁路工程均采用了有砟轨道长轨铺设施工技术,铺轨 施工使用的配套关键设备部分直接从国外进口,部分 为我国自主研制。 2 国内外有砟轨道长轨铺设施工技术 的发展历程 2.1 现有4种主要铺轨方法 收稿日期:2013-05-06 作者简介:李世龙(1970-),男,工程师。 国内外有砟轨道长轨铺设施工技术发展至今,归 第6期 李世龙,等:有砟轨道长轨铺设施工技术及关键设备的发展和创新 2013年12月 4种铺轨方法中,换铺法和长轨排铺设法的综合 施工效率均较低。与这2种铺轨方法相比,单枕法和 群枕法则具有以下优点:不需要轨排组装基地;可避免 使用辅助机械从而节约安装拆卸费用;可精确地铺设 曲线轨道,避免了轨排铺设中曲线铺设困难的情况;可 实现流水线作业,有利于提高施工效率。单枕法与群 枕法二者相比较,群枕法的技术优势更突出,因为单枕 法在布枕作业过程中容易出现卡枕和翻枕故障,直接 影响施工效率。群枕法铺轨的轨枕间距由专用夹具精 确控制,轨枕铺设至道床后不再进行匀枕作业。布枕 作业过程中,整机与路基处于相对静止状态,避免了单 枕连续铺设法普遍存在的卡枕和翻枕现象,因此,群枕 法可靠性更高,稳定性也更好。另外,单枕法铺轨机比 群枕法铺轨机构造复杂,设备造价高,群枕法铺轨机设 备成本投入相对较低。 3 国内外有砟轨道线路长轨铺设关键 设备的发展和创新 3.1 国外关键设备研制技术的发展历程 在长轨铺设施工装备研发和制造技术方面,一些 经济比较发达的国家起步较早。奥地利于1977年开 发出SUZ一500J型拆除旧轨和铺设新轨为一体的铺 轨机,可铺设长轨和起吊20 m旧轨排,可以算是世界 上首台长轨条铺轨机组,但技术并不成熟。之后,奥地 利、美国、瑞士等国又分别成功研制出SVM1000型、 NTC型、TCM60型等技术成熟的长轨铺轨机组。其 中,奥地利研制的SVM1000型长轨铺轨机的设计理 念较为先进,技术上也比较成熟,代表了现代长轨铺轨 设备的较高水平,可一次性铺设300 1TI的长轨,是单枕 法铺轨设备的典范之作,其成功应用具有历史性的里 程碑意义。 3.2 国内长轨铺设关键设备研制技术的发展和创新 我国从秦沈客运专线工程建设开始对有砟无缝线 路铺轨技术进行探索实践和研究。先是从国外进口成 套的单枕法铺轨设备用于项目施工,后来经过消化、吸 收并自主研制同类施工设备。2005年,国内首台单枕 法作业模式的CPG500型长轨铺轨机组研制成功,该 设备在技术方案上没有新的突破,但实现了有砟轨道 无缝线路一次性铺设施工装备国产化,从根本上缓解 了此类设备需要依赖国外进口的被动局面。2010年, 中铁二局与协作单位联合成立课题组,对群枕式长轨 铺轨机组及其应用技术科研项目进行攻关研究,成功 研制了国内首台CYP500型群枕式长轨铺轨机组。该 课题取得了多项国家发明专利授权,首套铺轨机组于 201 1年完成设计制造和型式试验并投入龙厦铁路铺 轨施工,群枕式铺轨机组的成功研制标志着我国在铁 路施工设备研制技术领域取得了新的突破。 中铁二局以在建的龙厦、湘桂等铁路工程项目为 依托,对群枕式长轨铺轨机的应用技术进行了深入研 究。实践证明:群枕式铺轨机的布枕机构具有走行、起 升和横移三维运动功能。布枕机构及轨枕夹具可以实 现对轨枕坐标和轨枕状态的精确控制,轨枕的间距误 差可控制在±10 mm以下,铺轨质量好;群枕式铺轨机 采取先在工作台上进行匀枕再成组布枕的作业方式, 对道床的初始平整度要求较低,避免了类似单枕法铺 轨机的卡枕和翻枕故障,为其高效作业创造了条件。 经过现场施工和统计测算,其连续施工平均作业效率 能保证2 km/d,最高作业效率达2 km/(12 h),该效率 已经达到和超过了技术成熟的单枕法铺轨机;群枕式 铺轨机组拖拉长钢轨和铺设轨枕全部为机械化流水线 作业,主机采用PLC可编程控制器实现电气控制和自 锁保护,施工作业除了辅助配合人员外,仅需8名操作 人员便可实现对铺轨机全部机构的操作与控制;由于 其主机结构比单枕法铺轨机更加简单,制造该设备需 要精加工的部件数量相对较少,设备造价因此更低。 首台CYP500型群枕式铺轨机经过使用表现出优异的 性能和超高的性价比,如表1所示,其成功的关键在于 先进的设计理念和多项成熟技术的集成与综合运用。 3.3 国内外几种主要的有砟轨道长轨铺轨机组的性 能比较 在国内外有砟轨道长轨铺设施工设备中,目前占 据市场份额较多的主要设备有TCM60、SVM1000、 CPG500型等,这几种铺轨机组技术比较成熟,具有一 定的代表性,CYP500型为新型长轨铺轨机组,上述几 种铺轨机组结构如图5所示,各铺轨机组的性能参数 如表1所示。 4 结束语 我国研制的首台CYP500型群枕式长轨铺轨机组 设计新颖、整机结构简单、采用大量成熟的计算机控制 及机电一体化技术。实践表明,该铺轨机组可应用于 铁路有砟和无砟轨道500 in长度以内长轨线路铺轨施 工,铺轨精度高、对线路适应性强、作业效率高。且具 有整机性能优良、作业程序简单、应用技术成熟、维护 使用方便、成本低廉、拆装和转场方便灵活等特点,与 国内外其他长轨铺轨机组相比具有明显的经济和技术 优势。群枕式长轨铺轨机组已成功应用于龙厦铁路、 湘桂铁路和钦北铁路项目施工,铺轨总里程约为 500 km,不仅安全顺利地完成了施工任务和保证了施 工工期,而且节约施工成本达800余万元。其技术优 第6期 李武斌:高速铁路简支箱梁钢筋整体绑扎、吊装施工工艺 2013年12月  [2] 铁道部专业设计院.混凝土桥[M].北京:中国铁道出版社,1998.Specialty Design Institute of MOR.Concrete Bridge[M].Beijing: China Railway Publishing House,1998. 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(上接第87页) 势和良好的性价比得到了充分体现,随着国内外铁路 建设项目的增多,群枕式铺轨机必将发挥更加重要的 作用。 High—speed Railway Track Engineering[S]. [5]株洲长远铁路建机有限公司,中铁二局股份有限公司.一种群枕 式长轨铺轨机组及其铺轨方法[P].中国专利,ZL 2010 1 0585301.7.2012—03—21. Zhuzhou Changyuan Railway Constuctrion Machinery Co.,Ltd.China 参考文献 武宪功.有砟轨道无缝线路长钢轨施工技术探讨[J].铁道建筑技 术,2011,28(6):71~74. WU Xiangong.Discussion on long rail constuctrion technology for Railway EIju Cor.Ltd.A New Group—sleeper Laying Unit and its ong—Lrail Track-laying Method[P].China ZL,2010 1 0585301.7, 2012—03—21. [6] 李向辉.应用CPG500型长轨条铺轨机铺设无缝线路施工技术 [J].中国新技术新产品,2010,18(6):136. LI Xianghui.Construction Technology of CWR Laying by Using CWR of ballasted track[J].Railway Constucrtion Technology, 2011,28(6):71—74. [2] 陈灵.高速铁路无缝线路铺轨机组的国内外发展概况[J].建筑机 CPG500 Long Rail Track Laying Machine[J].China New Technolo— gies and Products,2010,18(6):136. 械化,2005,26(8):1O一13. CHEN Ling.Development Survey of Track laying Unit for CWR of [7] 薛学勇.DPG500型长轨条铺轨机组组成及关键机构[J].建设机 械技术与管理,2010,23(9):91—95. 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