高速铁路换轨装置方案研究

李　晓

（呼和浩特铁路局工务处，内蒙古呼和浩特010000）

高速铁路换轨装置方案研究

李晓

（呼和浩特铁路局工务处，内蒙古呼和浩特010000）

我国高速铁路大修换轨施工中，卸轨、换轨和收轨需要分次完成，更换的新、旧钢轨物料需要留在现场，对高速铁路的行车安全埋下隐患。本方案研究目的在于克服上述不足，在需要优化换轨作业的工法、提高施工工艺、简化施工流程的前提下，提供一种换轨装置，实现从长轨车输送的新长轨直接通过换轨装置放置于轨枕槽内，同时将旧钢轨放置于道心或线路两侧。在一个天窗点内实现卸轨、换轨和收轨一体化施工，从而降低成本支出，提高生产效率，确保施工安全和行车安全。

高速铁路；换轨；一体化施工；换轨装置

我国高速铁路大修换轨施工中，更换钢轨时，先使用长轨运输车将新钢轨预置在线路两侧，再使用换轨设备进行新、旧钢轨的更换，最后使用长轨运输车将道心的旧钢轨收走。完成以上工序至少需要三个天窗点，由于物料一直停留在现场，在这三个天窗点的时间内高速铁路的运行存在安全风险。在整个换轨施工的过程中，由于工作量大，工序复杂，参加作业人员数量大，存在以下问题：（1）施工人员的劳动安全风险大，难以管理；（2）在卸轨、换轨和收轨的过程中，工期长，对施工人员的管理易失控，存在较大安全隐患；（3）用工量大，停留在现场的钢轨物料需要加固而造成成本支出大且作业效率低。因此在需要优化换轨作业的工法、提高施工工艺、简化施工流程的前提下，对长轨运输车卸轨装置进行优化改进，研究一套换轨装置，在一个天窗点内实现卸轨、换轨和收轨一次完成，从而降低成本支出，提高生产效率，确保施工安全和行车安全是很有必要的。

长轨运输车卸轨装置的改进，主要是将新钢轨输送方向由向下输送优化为向前输送，即直接将新钢轨输送到换轨装置上。本文主要讨论换轨装置的方案，长轨运输车卸轨装置的改进不再赘述。

1　换轨装置具有的功能

换轨装置应具有将从长轨运输车输送过来的新钢轨放置到轨枕槽内和将旧钢轨放入道心件的功能。

换轨装置加装在标准路用平车上，采用螺栓与平车连接，不改变平车的结构，平车厂、段修时可将装置单独卸下。装置各作业部件在收车状态下整车不侵入机车车辆限界，在作业状态下不侵入邻线建筑限界。装置各作业部件都具有电气锁定和机械锁定，确保行车和作业安全。机构作业时，设有闪光警示灯及报警蜂鸣提醒。配备应急电源，确保装置动力系统发生故障时能安全收车。

1.1作业环境条件

最大海拔高度：2 000 m

环境温度：-10℃～+50℃

轨距：1 435 mm

线路最大超高：180mm

线路最大坡道：30‰

1.2主要性能参数

作业效率：0～6 km/h

最大运行速度：100 km/h

通过最小曲线半径：145 m

最小工作曲线半径：300m

2　换轨装置的组成

2.1总体布局

换轨装置加装于NX70标准路用平车上，主要由底座支架、平移小车、提升支架、送轨导槽、动力系统、液压控制系统和电气控制系统等组成。

换轨装置的底座支架栓连接于平车上，不影响平车厂、段修等修理。

底座底架设有平移小车走行的轨道。

提升支架、发电机组、液压泵站及电气控制柜等安装于平移小车上。

送轨导槽设置在底座支架两侧。

换轨装置总体布局如图1所示。

图1　换轨装置总体布局

2.2动力系统

动力系统主要由发电机组和液压系统等组成，均安装于平移小车上，发电机组可以为液压泵站提供动力、为电气控制柜提供电源及为整机提供照明。液压系统主要为各个液压执行元件提供动力。

2.3主要作业机构

作业机构主要由1台平移小车、1套提升支架、2条送轨导槽组成，以上部件都安装于底座支架上。

作业时通过平移小车将提升支架从底座支架上放至线路道心上方，提升支架上设置的各个夹钳及提轨钳可以将从送轨导槽输送过来的新钢轨自动拨入轨枕槽内，并自动将旧钢轨拨入道心。

2.3.1平移小车

平移小车由车架、走行装置和摆动装置组成，具有三个功能：第一个功能是在底座支架的轨道上沿线路方向前后移动，以实现换轨装置在“作业状态”和“收车状态”的切换。第二个功能连接提升支架，保证提升支架上下、左右摆动以满足在曲线和坡道作业的要求。第三个功能是安装发电机组、液压泵站、电气控制柜、遥控接收器和蓄电池箱。

车架主要由型钢拼接而成，具有足够的强度和刚度。车架前端上方设有提升油缸连接座。车架外侧附有蒙板，具有遮风挡雨的功能。

走行装置设置在平移小车底部前、后两个位置，前部由2个液压马达驱动1根主动轴，后部设有一根从动轴。每根轴两端设有滚轮，从而实现平移小车在底座支架轨道上前后移动。

摆动装置设置在平移小车前端，主要由1个回转支撑1个提升油缸和2个回转油缸组成。回转支撑与提升支架连接，通过2个回转油缸驱动回转支撑旋转以实现提升支架相对与平移小车左右摆动以满足换轨装置曲线作业要求。提升油缸两端分别与平移小车和提升支架连接，提升支架可以相对平移小车上下摆动以满足坡道作业要求。

2.3.2提升支架

提升支架是换轨装置的核心部件。其主要功能有：引导新轨落如轨枕槽内和引导既有线路上的旧轨至道心或线路两侧。

提升支架主要由1个摆臂梁、1对拢口提轨钳、1对拢口新轨夹钳、1对拢口旧轨夹钳、1对拢口拨轨夹钳和1根提升油缸组成。通过提升油缸的伸缩，摆臂梁可以相对于平移小车上下摆动，既可以提升至底座支架上表面也可以下放至既有线路旧轨上表面，满足“收车”和“作业”要求。

拢口新轨夹钳设置在提升支架头部，具有左右横移功能，新轨离开送轨导槽后可直接进入拢口新轨夹钳，通过无线遥控操作，可将新钢轨直接拨入轨枕槽内。

拢口旧轨夹钳设置在新轨夹钳下侧，具有左右横移功能。拢口拨轨夹钳设置在旧轨夹钳外侧，具有左右横移功能，旧轨穿过拢口旧轨夹钳后进入拢口拨轨夹钳。通过无线遥控操作，可将旧钢轨直接拨入道心或线路两侧。

拢口提轨钳设置在旧轨夹钳上方，能够沿线路方向前后移动，通过无线遥控操作，可将既有线路旧轨提起并穿入拢口旧轨夹钳中。

3　控制系统

控制系统主要由电气控制柜、蓄电池及遥控器等组成。

换轨作业前，工作人员可通过无线遥控器操作平移支架和提升支架将换轨装置由“作业状态”转变为“作业状态”。

换轨作业时，工作人员仅需操纵无线遥控器，控制拢口提轨钳、拢口新轨夹钳、拢口旧轨夹钳和拢口拨轨夹钳，自动进行换轨作业。

4　结束语

优化现有大修换轨施工工艺的设备，通过将送轨导槽、拢口新轨夹钳、拢口旧轨夹钳、拢口拨轨夹钳和拢口提轨钳合理设置在换轨装置上，实现从长轨车输送的新长轨直接通过换轨车放置于轨枕槽内，同时将旧钢轨放置于道心或线路两侧。在一个天窗点内实现卸轨、换轨和收轨一体化施工，从而降低成本支出，提高生产效率，确保施工安全和行车安全。但还需经过较长时间的现场试用，以考核、验证设计方案是否科学、合理、实用，且需持续改进设计、制造等各环节的不足。

Research on the Scheme of High Speed Railway Track Changing Device

LIXiao
（Hohhot Railway Bureau of Public Works Department，Hohhot Inner Mongolia 010000，China）

In the construction of high speed railway overhaul in our country，the unloading rail，rail replacement and the track need to be completed，the replacement of the new and old railmaterials need to stay at the scene，the traffic safety of high-speed railway buried hidden danger.This paper studies the function and design scheme for rail replacementwith rail device in Ballastless track.

high-speed railway；in rail；the integration of construction；in rail device

U238

B

1672-545X（2016）06-0238-03

2016-03-04

李晓（1968-），男，辽宁大连人，本科，工程师，研究方向为工务机械。