高速铁路声屏障检修新技术探讨

2017-06-28李庆云上海铁路局安全监察室

上海铁道增刊 2017年1期

李庆云上海铁路局安全监察室

高速铁路声屏障检修新技术探讨

李庆云上海铁路局安全监察室

声屏障不断承受高速列车运行中产生正负风压的频繁作用及雨雪冰冻等气候因素的影响，立柱底部螺母的松动、锈蚀、失效等现象日益增多，且近年来已经出现了声屏障脱落导致的列车运营安全问题，亟需一种安全有效的方法对声屏障立柱螺栓进行检修维护。结合现场实际，提出通过研发智能化机械操作，对声屏障外侧进行检养修，以确保高速铁路安全运营。

高速铁路；声屏障；检修；新技术

1 检修新技术探讨

声屏障产品为金属材质，Q235H型钢立柱、5A30以上的铝合金金属插板、直立结构，高度在2 m以上，由4～6个单元板组成，基础采用螺栓固定连接。多数存在于高铁线路的高架桥上与全封闭路基段，由于桥面未预留检修通道，很难实现声屏障外侧的人工检测和螺栓紧固。京沪高铁开通运营以来，现场只能检查到内侧螺栓是否有损坏和进行保养，外侧螺栓是否松动、锈蚀、失效等问题至今无法或难以进行检查与保养。本文提出的声屏障检修智能机械设备，重点解决高铁线路两侧声屏障立柱固定螺栓的检测、涂油保养和复拧紧固等作业项目，现场操作连续性强，且不受供电立柱等影响（含停电影响），需要人工投入较少、智能化操作、作业效率较高，不存在劳动人身安全隐患。此外还能对屏障外侧的螺栓状态、立柱状态进行视频录入和储存，并通过其对外输出接口将记录信息传输到计算机上，便于回放检查和分析。

1.1 主要技术特点

（1）设备可行走于高铁轨道上，通用性强（可进行拆卸）。

（2）模块化操作设计，作业灵活性强，现场作业效率高。

（3）设备上设有视频、拍照、记录和储存功能，能实时记录并存储每个螺栓状态便于检查和分析。

（4）设有自动调平机构，方便超高曲线地段作业。

（5）设备上操作简单，有机械和气动双重互锁，保证作业安全可靠。

1.2 使用环境及技术参数

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：180 mm；

线路最大坡道：30‰；

该装置可在雨天、夜间条件下工作；

长×宽×高：4 000 mm×1 900 mm×1 700 mm(距轨面)；

自重（便于上下道运输）：不大于800 kg(模块化设计,分为4个部分,单件〈200 kg)；

机臂末端承重：80 kg；

最大作业半径：6000mm（考虑到路基段距线路中心线较远）；

最大回转角度：±90°；

最大输出扭矩：600 N·m（M30、M24高强螺母）；

最大作业效率：涂油作业350个/h(双螺母)，约1000m/h。复拧作业80个/h(双螺母)，约250m/h。

2 技术方案

声屏障检修设备应由动力系统、气动（电动）系统、轮轨小车、臂架系统、作业系统、视频监控系统、涂油机等组成。设备各作业系统均由气动或电力驱动，设备上还装有工业计算机，对整个设备检查、养修过程进行记录，并将记录的结果存储在硬盘上，实现了操作系统智能化，整机集成了智能定位、声屏障立柱与螺母自动扫描、拍照、记录和储存、远程通讯与数据交互、自动涂油、自动拧紧等多项功能，主要依托智能化数据采集与控制系统，通过计算机目标路径规划与控制系统来实现整机的精确定位与多臂同步姿态调整，完成智能对位、高精度自动拧紧、自动涂油作业。声屏障检修设备构造与工作状态如图1所示。

图1 声屏障检修设备结构示意图

3 作业流程

（1）作业准备。天窗点开启后，人工通道门抬运、现场组装后，推动声屏障检修一体机行驶至工作位置，应用夹轨机构使整机与轨道固定可靠连接；

（2）在收车状态下，操作件第二节伸缩臂摆动缸使其摆动到水平位置；

（3）操作件第一节伸缩臂使其起升至声屏障高度以上200 mm并始终保持与供电接触网2 m以上距离，同时在伸缩臂上设有绝缘装置，确保现场作业安全；

（4）操作回转机构使臂架系统转动到高速铁路两侧的声屏障方向；操作件第二节伸缩臂使其伸到立柱外侧位置，此时可借助视频监视器观察位置状态；

（5）操作第二节伸缩臂摆动缸使其摆动到垂直位置；

（6）启动智能定位系统，伸缩臂末端快速识别抓紧声屏障立柱竖筋，准确分析计算出螺母位置，臂架系统与视频监视器智能交互计算，控制回转系统、伸缩臂使螺母自动拧紧机的套筒套装在待紧固的螺母上；

（7）螺母自动拧紧机自动紧固螺栓，达到扭矩要求；

（8）控制涂油机将油脂涂抹在螺母及螺栓头上；

（9）螺母自动拧紧机上移一段距离，然后解锁轮轨小车，推动轮轨小车走行到下一个待紧固的螺栓工位进行检测和紧固；

（10）所有螺栓紧固完毕后，控制臂架系统和回转系统回位，使整机处于收车状态，整机退场。

4 作业效率比对

目前声屏障外侧螺栓检查、保养等多数应用的是人工方式，即现场将需要检查的声屏障周边的声屏障利用千斤顶将声屏障从立柱卡槽内向上撬起，并将上部的声屏障拆卸后，底部约有0.5 m高的空隙，人工钻出去通过目视的方法对两侧的声屏障螺栓状态进行检查。一方面效率极为低下，另一方面存在极大的劳动人身安全隐患。具体情况对比如表1所示。