CPG500型铺轨机组25‰长大坡道铺轨技术

2018-08-16李云浩段启楠

建筑机械 2018年8期

李云浩，段启楠

（中铁四局集团有限公司第八工程分公司，安徽合肥 230041）

随着我国高速铁路客运专线的快速发展，有砟轨道一次铺设跨区间无缝线路已成为当前的主要施工方式，CPG500型铺轨机组广泛的应用［1，2］，极大地提高了500m长钢轨铺设的效率。但长大坡道铺轨施工中还存在坡道下滑力大、易溜车等问题；上坡铺轨的难点在于如何克服枕轨运输列车下滑阻力进行铺轨，下坡铺轨须依靠铺轨机组自身的制动力克服枕轨运输列车向前溜车，为此需要在施工技术上采取措施，来满足25‰长大坡道铺轨的要求［3，4］。

我公司在张呼线施工中最大坡道达25‰，而CPG500型铺轨机组设计为重载2.0km情况下最大满足12‰的坡道，在铺轨过程中坡道超12‰须递减负载量，势必会影响施工工效，在长大坡道铺轨同时增加安全风险。我们在铺架方案制定过程中重点对施工技术进行研究，以减量铺轨和增加动力两种施工技术方法分别来解决这一技术难题。

1 施工技术的研究应用

1.1 减量铺轨技术

长大坡道施工关键是铺轨施工设备的整体能力要与线路坡度相匹配，不同的坡度需匹配不同的枕轨装载量，实施严密可行的安全保障措施。

1.1.1 不同坡度装载量牵引计算

铺轨机组除履带走行阻力为估算值外，其余阻力按GB/T1407-1998《列车牵引计算规程》（简称《牵规》）计算。

（1）满载时机组总重。

式中 G1为CPG500型铺轨机组总重（含车载龙门吊、辅助动力车及轨枕配重），216t；G2为37个平车连挂重量，869.5t；G3为轨枕重量（具体参数见表1）。

表1 不同装载轨枕重量

表1中轮轨式牵引装置（6轴）承重，T1=1769.8kN；履带式牵引装置承重（自重+载重），T2=450kN；最大坡道i取值分别为12‰、16‰、20‰、25‰；最小曲率半径R为250m；铺轨最高运行速度V为0.6km/h。

（2）铺轨机组作业时的最大启动阻力。

机组最大起动阻力按铺轨机组在不同坡道、250m半径曲线路段上满载启动时的最恶劣工况进行计算［5，6］。

式中 F1为轮轨式牵引装置启动阻力；F2为履带式牵引装置启动阻力；F3为运输车组启动阻力；F4为收轨阻力；Fmax为晴天和雨雪天均可作业的工况下最大启动阻力。不同工况下启动阻力取值见表2。

表2 不同工况下启动阻力取值

（3）牵引粘着力校核。

根据有关标准和规范，雨雪条件下轮轨式牵引装置粘着系数μz1=0.153，履带式牵引装置粘着系数可取μz2=0.7。

按上述坡度匹配的装载量，可满足机组在雨雪天气下在长大坡道工况牵引作业的要求。

1.1.2 不同坡度装载量制动计算

长大坡道下坡采用带闸制动慢速铺轨，所以主要考虑坡度产生的下滑力的影响。

（1）机组在坡道上的下滑力（机组重力沿坡道方向的分力）。

不同工况下机组在坡道上的下滑力Fh见表3。

表3 不同工况的机组下滑力

（2）粘着制动力校核。

考虑制动安全系数，制动力按粘着制动力Fzmax的70%计算。

按上述坡度匹配的装载量，可满足机组在雨雪天气下在长大坡道工况制动作业的要求。

为保险起见，采取液压制动时，需要增加轨枕运输平车空气制动车辆数至少5辆车。

1.1.3 铺轨机组技术改造

（1）在长轨运输前段的6-10个平车连接主风管，第10车截止阀关闭，在长大坡道下坡铺轨的过程中与主机制动配合使用。

（2）铺轨机组用JZ-7空气制动控制主机及前10个轨枕运输平车的制动来满足下坡铺轨的需要。

（3）长轨运输在大坡道中，为保证安全运输长轨，在长轨运输支架的锁定车上另加装1套锁定装置，在首车与尾车的前段各增加防窜挡板1套，来保证在长大坡道运输过程中的安全。

（4）需要长时间停车时，手制动动作。可加放铁鞋，铁鞋必须设置防飞链条与车体连接，在长大坡道上坡时使用来防止意外溜车；下坡停止时不可设置铁鞋，否则会无法取出铁鞋，甚至铁鞋会飞出伤人。启动时，先空气制动动作，再缓解手制动。

1.2 增加辅助动力车技术

根据上述粘着系数及下滑力的计算，运输轨枕2km装载量在25‰坡度牵引力不够，除了按上述方案减重铺轨外，也可以增加1台辅助动力车来增加牵引力。经过计算，辅助动力车自重要达到90t，牵引功率100kW就可以满足要求。辅助动力车与主机连挂，制动风管联通并与主机配合联动，协调提供牵引力和制动力。

2 施工工艺及操作要点

长大坡道铺轨不仅要按常规作业的规定和要求执行，还有下面不同的要求。

（1）机车将枕轨运输车推送至现场与铺轨机对位前，确定所有的锁定装置锁定完毕，并给主机、辅助动力车下坡方向各打上2只铁鞋。

（2）铺轨对位作业时，机车乘务员、运转车长必须严格控制车速，对位速度控制在3km/h，并提前在对位尽头处安放铁鞋，确保对位作业安全。

（3）枕轨运输车与铺轨机组对位连接后，机车乘务员使用大闸保压，不允许停机，机车的防溜由运转车长执行：列车前后各打3只铁鞋，下坡方向压死；铺轨人员开始搭接车载龙门起重机走行轨桥，并连接辅助动力与轨枕运输平车的风管。

（4）通过闭合平车风阀开关，使铺轨机组与前10个平车风路接通。当出现紧急情况时，可以通过铺轨机总闸一起制动整个系统，从而加强整机制动能力。

（5）机车解除连挂前需检查铁鞋是否到位，连接大钩是否完全脱离，风管连接是否正确，制动是否有效。机车司机接到可以行车的信号后方能动车。

（6）操作与指挥人员应根据情况及时调整动轴闭式泵与履带车闭式泵输出功率相匹配，两泵同时做功才能输出最好的牵引力。基本要求为：动轴与履带均不打滑，车辆车体不抖动，自动布枕动作平稳。

（7）大坡道铺轨应减少车载龙门起重机的使用量，并保持相互间安全距离，2台车载龙门起重机如因需要进行靠拢必须一方停止一方靠近，大坡道铺轨中车载龙门起重机操作司机不得熄火结束工作，不工作的情况下也应保持行车制动力。

（8）铺轨作业中，选出6人负责主机、辅助动力车轮对的铁鞋制动。当车轮出现打滑时，及时打上铁鞋，以免机组突然向后溜车发生事故。

3 特殊工况铺轨技术

（1）在大坡道铺轨过程中，经常出现为迎合单元轨节或其他情况需装车量大于机组实际的设计量，在这种情况下采取摘挂铺轨法，将铺轨机组4号传送带上预放2排轨枕，1号车载龙门起重机负载1排轨枕，辅助动力车上负载3排轨枕共计6排168根，然后摘挂机组，由机组单独作业，完成6排轨枕铺设。如此反复减少轨枕运输列车的载重，直至铺轨机组可带动轨枕运输列车进行铺轨作业。

（2）长大下坡铺轨与上坡的铺轨不同之处在于动力控制，上坡铺轨的难点在于如何克服枕轨运输列车下滑阻力进行铺轨，下坡铺轨须靠铺轨机组自身的动力克服轨枕运输列车向前溜逸，在20‰及以上的下坡铺轨中应采取辅助方式来控制住轨枕运输列车的溜逸，即车辆带闸铺轨技术。具体措施为：在轨枕运输列车的前段6-10个平车安装盘式手闸或者紧固器，通过试用后调到合适的紧度来获得需要的摩擦力，在整个铺轨的过程中根据负载的减少逐步解除部分手闸。