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摘要：高速運行的鐵路列車對軌道、路基和道床提出了很高的要求。本文描述了將TITAN4 2 3攤鋪機改造為適用于高速鐵路道碴攤鋪機的過程、要點及施工組織方案。...

高速鐵路道碴攤鋪機設(shè)備改造及施工組織方案

范勖成

陜西建設(shè)機械股份有限公司

1.概述

    高速運行的鐵路列車對軌道、路基和道床提出了很高的要求。

    道床的底碴攤鋪是軌道施工的一個重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到后期的鋪軌及整道施工的進度和質(zhì)量，甚至?xí)��?dǎo)致運營后的維修費用成倍增加，以及難以控制軌道變形的發(fā)展。故此，為確保鋪設(shè)層應(yīng)有的平整度、密實度及碎石道碴的均勻性，并保護路基基床的級配滲水層免受鋪軌時破壞，同時為節(jié)約施工設(shè)備的投入成本，前期對道碴攤鋪設(shè)備進行調(diào)研選型以及對所選設(shè)備的相關(guān)改造是一個很重要的程序。

2.設(shè)備選型原則

    2.1必須滿足高速鐵路道碴鋪設(shè)的技術(shù)要求；

    2.2在滿足施工要求的前提下，減少設(shè)備投入及施工成本；

    2.3設(shè)各性能持續(xù)可靠，持續(xù)工作時間長，故障率低，使用維修方便。

3.設(shè)備選型及比較

    3.1選型：

    經(jīng)過選型分析比較，共有兩種攤鋪設(shè)備及鋪設(shè)方法可供選擇。

    (1)使用傳統(tǒng)的道碴平整配臺靜態(tài)碾壓機的施工方法。

    優(yōu)點：

    a.作業(yè)方式非常普通，設(shè)備不需要改進．可直接使用，一次性投入少：

    b.可大規(guī)模作業(yè)，不受場地限制，能提高施工進度；

    c.作業(yè)人員較少。

    缺點：

    a.攤鋪的道碴面質(zhì)量較差，縱坡、橫坡的技術(shù)要求，以及攤鋪出的幾何形狀(即碴面在攤鋪過程中一次成型，并形成軌枕埋深等)都無法達到高速鐵路的施工要求；

    b.影響后期的鋪軌質(zhì)量，雖然一次性投入較少，但是增加了以后的大養(yǎng)次數(shù)，實際上是增加了施工成本；

    c.因鋪設(shè)碴面的平整度較差，增加了經(jīng)大養(yǎng)后的軌道鎖定焊接施工時的難度及作業(yè)成本．同時列車高速運行時的平穩(wěn)性和舒適性較差。

    (2)使用經(jīng)過改造后TITAN423瀝青混凝土攤鋪機一次壓實成型的施工方法。

    優(yōu)點：

    a.采用TITAN423瀝青混凝土攤鋪機本身特有的性能以及先進的儀器，集輸料、布碴(同時成型軌枕埋深)、熨平、夯實于一體，作業(yè)環(huán)節(jié)少。   

    b.鋪設(shè)的碴面寬度(3．0mm～9.0m)及厚度(0～400mm)可調(diào)節(jié)。

    c.道碴中部鋪設(shè)形成軌枕埋深，能有效保證所鋪軌枕不被工程列車所壓斷。

    d.施工緊湊，操作簡單，布碴精確、靈活、方便，可大大提高碴面的施工質(zhì)量，可減少大養(yǎng)作業(yè)次數(shù)，節(jié)約了施工作業(yè)成本；

    e.該施工方式經(jīng)過在秦沈客運專線試驗段的實施．己經(jīng)有著很成熟的施工經(jīng)驗和組織方法，易于操作，鋪設(shè)速度已達到3．2Km／日。經(jīng)有關(guān)部門檢測在試驗段列車時速己達到321.5Km／h，這與在此段使用TITAN423攤鋪機鋪設(shè)道碴的質(zhì)量有著密切的關(guān)系，并得到鐵道部的認(rèn)可。

    缺點：

    a.一次性設(shè)各投入以及施工中設(shè)備損耗較大；

    b.施工作業(yè)面窄。

    3.2定型：

    經(jīng)過廣泛的了解、比較。我們建議用陜西建設(shè)機械股份有限公司生產(chǎn)的TITAN423攤鋪機進行鋪設(shè)底層道碴，該施工方法雖然前期投入比較大，但是鋪設(shè)道碴質(zhì)量高，作業(yè)規(guī)范，對后期的鋪軌整道提供了有利的條件，可節(jié)約后期施工過程中的成本，并能保證高速列車軌道的技術(shù)要求。

4.對選定的TITAN423攤鋪機的改造方案

    4.1TITAN423攤鋪機的性能參數(shù)

    寬度2. 5～9m

    厚度0～400mm   

    密實度≥90％   

    平整度3m直尺測量高差±3mm

    可鋪道碴粒徑25～70mm   

    理論攤鋪效率800t／h   

    作業(yè)攤鋪速度0～16m／min(無級調(diào)速)

    夯錘振搗頻率0～24 5Hz(無級調(diào)速)   

    熨平板振動頻率0～46 7Hz(無級調(diào)速)

    4.2  改造原則

    由于TITAN423攤鋪機主要用于公路路面穩(wěn)定層和瀝青混凝土層的鋪設(shè)，其穩(wěn)定層骨料和瀝青混凝土骨科的級配一般比道床道碴攤鋪的干性大骨料鐵路碎石小很多，鐵路道床所用石碴不但直徑大，硬度高．而且流動性差，攤鋪過程中粉塵很大，對機器磨損沖擊嚴(yán)重，并且要求碴面在攤鋪過程中一次成型，并在中間形成軌枕埋深等，因此道碴攤鋪機除具有一般攤鋪機的功能外，還要滿足道碴攤鋪的特殊要求。

    4.3結(jié)構(gòu)改造綜述

    鑒于TITAN423攤鋪機在秦沈客運專線道碴攤鋪的施工經(jīng)驗．為滿足高速鐵路一級道碴攤鋪的技術(shù)要求，同時還必須適應(yīng)道碴攤鋪中的惡劣環(huán)境條件，應(yīng)對TITAN423攤鋪機進行以下的改造：

    (1)對發(fā)動機空氣濾清器的改造：

    因攤鋪機在攤鋪道碴時，作業(yè)環(huán)境差．碴塵較重，這些對發(fā)動都極為不利，如果不采取有效的空氣除塵措施，將會加速發(fā)動機氣缸的磨損，從而導(dǎo)致發(fā)動機壽命大大下降。因此必須將發(fā)動機的干式空氣過濾裝置改為濕式濾清器．再增加一級空氣預(yù)濾清器。

    (2)將攤鋪機的刮板輸送料系統(tǒng)改為加強型：   

專門設(shè)計的輸料帶分兩層，下層為間距加密的刮料板，將原來刮板的節(jié)距由480mm改為l60mm，阻增加其結(jié)構(gòu)強度：上層為可快換10mm厚高強度耐磨橡膠運輸帶，鱗片狀多層夾線橡膠輸送帶大大增加了輸料帶對堅硬粗骨料(道碴)的承載和輸送能力，骨料不直接與底板和刮料板接觸，保護料斗底板和刮板鏈條，大大地減輕了磨損提高了使用壽命(結(jié)構(gòu)見圖一)。

    (3)對攤鋪機熨平板仰角和牽引大臂做進一步改進。

    在牽引大臂和熨平板連接之間，左右各加裝一塊80mm調(diào)節(jié)墊塊，其作用是提高熨平板得初始高度和加寬主機尾部刮板輸送帶出料口與熨平板之間的距離，使其有足夠的儲料空間，可以改變道碴．的流動性，確保兩側(cè)液壓獨立驅(qū)動自動控制的刮板輸送帶送來充裕的道碴．能夠通過兩側(cè)液壓獨立驅(qū)動超聲波物料自動控制的螺旋布料器流暢的將道碴均勻的分布到路基上，同時也減少了因儲料空間

 

    (4)在工作裝置熨平板底板上專門設(shè)計的可快換、高耐磨型板(采用高耐磨材料)，在單線道床攤鋪時可直接在碴面中間形成軌枕埋深，在雙線道床攤鋪時可直接在碴面上形成對稱軌枕埋深，并在整個橫斷面上形成一致的密實度。就可以避免鋪設(shè)的枕軌被通過的工程列革壓損或折斷。(見圖三、圖四)

    (5)針對道碴骨料的粒徑大，流動性差的特殊攤鋪材料，因此需要重新調(diào)整螺旋葉片的對質(zhì)含量、熱處理工藝，采取新的材料配比與熱處理方案使螺旋葉片具有更高的沖擊韌性與耐磨強度。

    (6)進一步提高攤鋪質(zhì)量，保證攤鋪機鋪設(shè)的道碴縱向和橫向坡度以及幾何尺寸的準(zhǔn)確性，TITAN423攤鋪機的電子調(diào)平系統(tǒng)全部采用CAN總線控制的數(shù)字式找平系統(tǒng)。   

    (7)攤鋪機行走驅(qū)動系統(tǒng)由計算機控制可確保行駛的直線性和平滑的轉(zhuǎn)向，并保證鋪層的平順。

    (8)整機加裝具有良好密封性的駕駛室，保證操作人員能處在良好的工作環(huán)境中，以減少灰塵、風(fēng)沙、風(fēng)雨對駕駛員的傷害，提高設(shè)備的使用效率。(見圖五整機效果圖) 

    4.4改造的效果

    秦沈客運專線綜臺試驗段采用經(jīng)改造后的陜建TITAN423攤鋪機鋪設(shè)道碴，道碴底層密實度和平整度完全達到高速鐵路的工法要求，穩(wěn)定性高，外形整齊、美觀。作業(yè)行駛速度l.5～2m∕min，最高單臺目攤鋪單線底碴3．5km，鋪設(shè)效率高。 TITAN423攤鋪機因帶有行走自動控制、縱坡、橫坡自動電子調(diào)平系統(tǒng)及超聲波料位控制系統(tǒng)，可準(zhǔn)確達到攤鋪底碴的技術(shù)要求，鋪碴質(zhì)量高，設(shè)備可靠性高，特別是其配置的高密實度熨平板具有很強的結(jié)構(gòu)剛性，底板的高耐磨性及夯錘高耐沖擊高耐磨性。軌道鋪設(shè)半年后(2001年12月)，在試驗段進行內(nèi)燃動機車組試驗．列車行駛速度達到321.5k-h，行車和軌道狀態(tài)良好，本法得到各級領(lǐng)導(dǎo)及專家一致肯定。

5.施工組織工法

    攤鋪機在陜建改造完成后再運到施工現(xiàn)場，并根據(jù)高速鐵路的工程量選取攤鋪機的數(shù)量及相應(yīng)的配套設(shè)備機具。下面就該施工方式盼主要特點、施工要點、配套設(shè)備機具、勞力組織及質(zhì)量控制等方面作以說明：

    5.1施工特點

    (1)主設(shè)備采用TITAN423瀝青混凝土攤鋪機改造完成后專門用于鐵路碎石道碴鋪設(shè)的新型機械；

    (2)采用攤鋪機本身特有的性能以及其先進的儀器鋪設(shè)道碴，集布碴、熨平、夯實于一體，作業(yè)環(huán)節(jié)少；

    (3)鋪設(shè)的碴面寬度(2.5m～9.0m)及厚度(0～400mm可調(diào)節(jié)；

   （4）道碴中部表面直接形成符合設(shè)計要求的軌枕埋深，能有效保證所鋪枕軌不被工程列車壓損：   

    (5)施工緊湊，操作簡單，布碴精確、靈活、方便，大大提高碴面的施工質(zhì)量。

    5.2施工要點

    (1)開工前，應(yīng)在沿線便利的地方設(shè)置小存碴點，大約l0km一個，為攤鋪提供碴源：

    (2)在鋪碴前．測量人員應(yīng)先核對路基基床表層標(biāo)高及中樁；

    (3)測量人員根據(jù)底層道碴攤鋪高程．方向及坡度，在路基路肩上釘上導(dǎo)向樁，并掛拉鋼弦線，長度200m，每間隔lOm設(shè)一支點．并在兩端用緊繩器將鋼弦線拉緊，防止鋼弦線松弛掉落。

    (4)清理攤鋪機行進前方路面上的障礙物：

    (5)檢查攤鋪機的運行狀態(tài)、液壓系統(tǒng)、集中潤滑系統(tǒng)等的性能是否正常工作：

    (6)確定攤鋪機的作業(yè)參數(shù)(夯錘的振動頻率和振幅、熨平扳的仰角、行走速度等)； 

    (7)將攤鋪機處于自動控制狀態(tài)，攤鋪機將自動行走、送料，通過超聲波料位傳感器自動調(diào)整螺旋布料器的布料速度，通過數(shù)字式電子找平儀(橫坡儀、縱坡儀)自動調(diào)整預(yù)先設(shè)定的攤鋪厚度以及碴層的橫坡度；

    (8)駕駛員注意攤鋪機行進的前方，隨時操縱攤鋪機的行進方向．并注意運碴車將石碴倒入攤鋪機料斗．操縱料斗的開合，將科斗兩邊石碴送入刮料板：

    (9)由于粉塵大，應(yīng)每日清潔兩級濾清器的；

    (10)每曰工作結(jié)束后，用清水沖洗發(fā)動機及液壓油散熱器表面的粉塵，防止系統(tǒng)過熱。

    5.3主要配套設(shè)備機具

    攤鋪機鋪設(shè)鐵路碎石道碴施工工法的機具設(shè)備型號及數(shù)量應(yīng)綜合考慮鐵路道床結(jié)構(gòu)及厚度、運碴距離及運輸條件、工程量、工期等因素，并隨之確定。一般在雙線施工時，其機具設(shè)備可參考表一。  其它輔助設(shè)備：經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀各一臺，道碴質(zhì)量檢測儀一套

    5.4勞力組織

    每臺攤鋪機單班作業(yè)勞力組織可參考表二

    5.5質(zhì)量控制

    (1)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

    a.道碴裝車前先檢驗是否符合《鐵路碎石道碴》盯B／T2140／90)中一級道碴標(biāo)準(zhǔn)；

    b.道床鋪設(shè)完成后其密實度≥l 409／cm：   

    c.經(jīng)振搗壓實后的道碴未出現(xiàn)破碎情況：   

    d.用3m直尺檢查碴面平整度±lOmm以內(nèi)；

    e.外形美觀、整齊。

    (2)經(jīng)過試鋪、測量、檢驗、復(fù)核，選擇較優(yōu)的攤鋪技術(shù)參數(shù)可參考表三

序號	機  具	型號	單位	數(shù)量	備    注
1	攤鋪機	陜建TITAN423		2	經(jīng)過改造
		奔馳2629K
2	道碴運輸車	紅巖C02102354×2	輛	30
3	縱向控制器		個	2
4	橫向控制器4		個	1	TITAN423攤鋪機自帶
5	超聲波傳感器		個	2
6	裝載機	ZL50	臺	2
7	導(dǎo)向樁		根	200

名稱	單線寬度     (m)	鋪設(shè)厚度     (m)	行走速度 (m／min)	振搗頻率     (rpm)	振搗行程   (mm)	振動頻率     (rpm)
參數(shù)	4.5	200	1.5～2	1500	7	2800

    (3)質(zhì)量控制措施

    a.測量人員準(zhǔn)確測量路基標(biāo)高、釘導(dǎo)向樁、掛拉鋼弦線；

    b.有關(guān)人員密切注意運碴車所卸的石碴尺寸大小，切勿將大塊不合格石塊送入料斗，以免造成機械故障，影響施工；

    c.盡量避免觸碰導(dǎo)向樁及掛好的鋼弦線；

    d.運碴車盡可能不問斷地將石碴供給攤鋪機，以便連續(xù)作業(yè)。若休息時，攤鋪機應(yīng)停在原地不動，直到下次開工，以保證前后鋪設(shè)的碴層銜接完好；

    e.攤鋪機兩側(cè)設(shè)專人觀察傳感器的工作狀況，發(fā)現(xiàn)誤差應(yīng)及時調(diào)整，必要時應(yīng)鳴笛中止工作(攤鋪機熨平板外側(cè)有報警按鈕)，排除故障后再繼續(xù)工作：

    f.在料斗前及時清理運碴車卸碴時掉落的碴石，避免妨礙攤鋪機的正常進行；

    g.運碴車輛盡量走施工便道，不宜長距離頻繁行駛在基床表層上。運碴車輛在基床表層上行駛時，應(yīng)做到緩行緩?fù)＃�不得突然加速或急剎車，

載重運行速度宜控制在15km／h左右。

    (8)底碴鋪設(shè)完后，鋪軌緊跟其后，以免受外界擾動而影響底碴的攤鋪質(zhì)量。

6.安全措施

    在道床上施工中，工作面狹窄．必須加強調(diào)度指揮、嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程并采取以下措施：

    (1)施工前先檢查機械設(shè)各各個系統(tǒng)是否運行正常，若有異常．不可強行啟動施工：

    (2)從便道進入路基的上道口不能拐彎過急，運碴車輛進入路基后應(yīng)控制車速；

    (3)運碴車倒車卸碴及退出時，必須由專人負(fù)責(zé)指揮；

    (4)攤鋪機司機必須經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)才能持證上崗；

    (5)在施工中若出現(xiàn)緊急情況，司機應(yīng)該立即按下攤鋪機的緊急控制按鈕，并通知檢測人員或維修人員檢查，防止事故發(fā)生；

    (6)操作司機離開機械之前，必須關(guān)閉發(fā)動機，關(guān)閉電瓶開關(guān)。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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