道岔清筛机的设计与应用研究

李洪升，胡 斌

(昆明中铁集团公司，昆明 650215)

道岔机械化清筛与维修是中国铁路乃至世界铁路，多年来一直不懈努力探求的难题。中国铁路在重载、提速的发展方针指导下，既有线通过六次大提速改造，基本达到了预期的目标，然而，道岔区的综合维修、特别是道床清筛不彻底，仍然是铁路提速的瓶颈。20世纪80年代初，为了解决道岔的机械化清筛，从国外进口了RM76清筛机，经过试验证明，无法满足综合维修“天窗”的施工组织要求。事实上，由于 RM80U清筛机施工费时、费力、操作复杂，清筛作业时间超出一个综合维修“天窗”时间(180 min)很多，不但在国内难以适用，在世界上也一直没能普遍应用。

既有线通过提速改造，更换提速道岔后，由于道岔区道床的人工清筛，不能彻底根除多年来积累的道床病害，即使道岔捣固车反复上道作业，成效也不明显。因此，道岔的机械化清筛这个难题又显现出来。铁道部于2005年立项，进行科研攻关，现已试制出了样机，见图1。

图1 CQS-550道岔清筛机

1 道岔维修技术方案

1.1 总体目标

依照目前的铁道技术政策，一个综合维修“天窗”应至少维修一组单开道岔，并保持道岔的基本结构不被破坏，是比较理想的技术方案。针对道岔维修内容要求，在180 min的综合维修“天窗”内进行设备配置和时间分配，进行施工作业流程设计。

1.2 设备配置

大机配套是维修时间和维修质量的可靠保证。道岔区的道床破底清筛后，要有足够的道砟，保证道床填充的饱满度，便于道岔捣固车的捣固作业，为使道床较快地进入一个相对稳定的状态，动力稳定车也是必要的。一组12号单开道岔区的道砟量约是160 m3，含污量按30%计，物料车2台用以收集污土和补给新砟，满足施工要求。

设备配置:2台物料车、1台道岔清筛机、1台道岔捣固车和1台动力稳定车，编组次序如图2。

图2 道岔清筛机组配置次序

2 道岔清筛技术方案

考虑到道床清筛的工况特别复杂和恶劣，新的机械清筛技术很可能需要较长的研制周期，工业性考核的时间也长;选择现有成熟的技术平台，解决在不停车的情况下，能根据道岔宽度的变化，实现挖掘机构的机械化和自动化调整，是最理想的选择。经过研究，如何创新挖掘机构的自动化装置是急需解决的问题。

2.1 道岔清筛技术方案研究

现有技术中(如RM80U或RM76清筛机)挖掘机构只能向右侧一个方向展开，当清筛左开渡线道岔时，机器要从岔股通行，当清筛到目标位置时，就会侵入邻线限界，有较大的局限。

新的研制方案，其挖掘机构要能向左右两个方向展开，不论是清筛左开道岔或右开道岔，机器可走行于直股上，在渡线上清筛道岔时不至于侵入邻线限界，从岔头向岔尾筛，或从岔尾向岔头筛，都能正常作业。

2.2 道岔清筛宽度的研究

以12号可动心轨辙叉单开道岔为例，要求一组道岔清筛完后，道岔两端都能与正线清筛机接上。经研究计算，得出各型道岔清筛完的最小挖掘宽度见表1。

表1 道岔清筛宽度

2.3 道岔清筛时间的确定(以一组12号单开道岔为例)

根据现有机械设备，道岔捣固车和动力稳定车维修一组道岔的时间约为60～70 min，前提还是道砟的填补比较充分，考虑预留开通前的综合检查时间为20～30 min，道岔清筛时间按90 min计算。研制能在90 min内清筛一组道岔的清筛机，就是技术方案中关键的关键。

2.4 渡线道岔清筛区域与邻线建筑限界关系分析

图3 渡线道岔清筛区域与邻线建筑限界关系分析(单位:mm)

图3是由两组60 kg/m钢轨12号单开道岔组成的单渡线结构。当需要清筛上(下)行线Ⅰ(Ⅱ)时，封锁上(下)行线Ⅰ(Ⅱ)及渡线，由图可知，要保证两次清筛(清筛上行线Ⅰ和下行线Ⅱ各一次)后能将整个道岔区清筛完毕，要求能清筛到渡线的中心区域。假设挖掘机构最大挖掘宽度为7 700 mm，其一侧的清筛宽度为7 700－2 015=5 685 mm，不小于双线间中心区域2 500 mm。同时，挖掘区域离邻线建筑限界间距为2 500－1 875=625 mm。所以，在清筛单渡线道岔时不会侵入邻线建筑限界。

3 道岔清筛机的方案研究及技术特点

1)研制的总体目标与原则。自主创新，创世界一流的制造工艺，广泛采用加工中心，焊接机器人等;满足重载提速的发展要求，大轴重、大牵引力和联挂120 km/h的提速要求。车体与转向架构架进行必要的有限元分析计算(图4)。

图4 大型养路机械提速动力转向架

2)发明完全自主创新的挖掘机构。伸缩底梁可向左右两个方向自动展开，挖掘耙链可随挖掘机构作同步调整。

3)满足换床作业要求的补新砟机构，道岔区换床作业，后端物料车输送的道砟通过补砟机构回填。筛出的污土通过筛下输送机送到前端的物料车上。

4)提速动力转向架同步开发。针对清筛系列产品大轴重、大牵引力的特点，同步开发满足25 t轴重、单轴黏着牵引力不小于70 kN、自运行100 km/h、联挂运行120 km/h速度要求的提速动力转向架。

5)液压系统，针对清筛机高速自走行系统和挖掘系统消耗功率都比较大，而又不在同一工况这一特点，用一个泵供两个系统工作。此泵的输出，不同的工况下切换到不同的系统，即高速自走行时，将油输送到转向架的高速走行马达，作业时，切换到挖掘驱动马达。既节省了动力输出口，又节约了成本。

4 道岔清筛机试验

4.1 道岔清筛机的试制和试验

2005年10月，在北京召开“道岔清筛机研制”招标方案审查会，并确定了 A、B两个方案，合同号为2005G006，方案A在昆明中铁集团公司研制，经过多轮的试验与整改，自主研发的第一台道岔清筛机，2010年5月27日于昆明顺利通过了样机出厂审查，并于2010年7月发往大准线(大同至准格尔)做工业性考核，从9月22日至10月8日安排了17个集中修的综合维修“天窗”，选择了17组道床比较板结的道岔，给道岔清筛机90 min的施工时间，清筛了16组道岔，截止10月底已清筛道岔22组。

4.2 配套作业、施工组织模式分析

在大准线，集中修的综合维修“天窗”时间定的是240 min，配套的机械只有道岔捣固车，没有物料运输车和动力稳定车，由于道床含污率大于40%，人工补填的道砟量比较大，线路的恢复时间相对要长，施工组织和协调还可以压缩时间。所以，封锁“天窗”时间还可以缩短。

5 结束语

“道岔清筛机研制”(2005G006)是为了在一个综合维修“天窗”180 min内完成道岔清筛而研制的，科研人员充分利用大型养路机械自主研发的技术成果研制出A方案的样机;关键技术和核心技术具有完全自主知识产权。样机已经在大准线清筛了22组道岔，试验证实该道岔清筛机在一个封锁“天窗”内清筛一组道岔只要90 min，正线清筛效率达到550 m3/h，自运行速度100 km/h，联挂运行120 km/h，动力学性能优良;特别是起决定作用的挖掘装置，挖掘底梁可自动调整，适应道岔挖掘宽度变化的要求;集机电液气等技术于一体，机械化、自动化程度在清筛系列产品中达到了一个新高度，整体技术水平处于国内领先地位。

［1］工务工程标准汇编［M］.北京:铁道部标准计量研究所，2005.

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［4］畅建民.提高D08-32型捣固车系统精度的措施［J］.铁道建筑，2009(9):109-111.

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