CPG500型鋪軌機(jī)組25‰長大坡道鋪軌技術(shù)

李云浩，段啟楠

（中鐵四局集團(tuán)有限公司 第八工程分公司，安徽 合肥 230041）

隨著我國高速鐵路客運(yùn)專線的快速發(fā)展，有砟軌道一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路已成為當(dāng)前的主要施工方式，CPG500型鋪軌機(jī)組廣泛的應(yīng)用［1，2］，極大地提高了500m長鋼軌鋪設(shè)的效率。但長大坡道鋪軌施工中還存在坡道下滑力大、易溜車等問題；上坡鋪軌的難點(diǎn)在于如何克服枕軌運(yùn)輸列車下滑阻力進(jìn)行鋪軌，下坡鋪軌須依靠鋪軌機(jī)組自身的制動(dòng)力克服枕軌運(yùn)輸列車向前溜車，為此需要在施工技術(shù)上采取措施，來滿足25‰長大坡道鋪軌的要求［3，4］。

我公司在張呼線施工中最大坡道達(dá)25‰，而CPG500型鋪軌機(jī)組設(shè)計(jì)為重載2.0km情況下最大滿足12‰的坡道，在鋪軌過程中坡道超12‰須遞減負(fù)載量，勢必會(huì)影響施工工效，在長大坡道鋪軌同時(shí)增加安全風(fēng)險(xiǎn)。我們在鋪架方案制定過程中重點(diǎn)對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行研究，以減量鋪軌和增加動(dòng)力兩種施工技術(shù)方法分別來解決這一技術(shù)難題。

1 施工技術(shù)的研究應(yīng)用

1.1 減量鋪軌技術(shù)

長大坡道施工關(guān)鍵是鋪軌施工設(shè)備的整體能力要與線路坡度相匹配，不同的坡度需匹配不同的枕軌裝載量，實(shí)施嚴(yán)密可行的安全保障措施。

1.1.1 不同坡度裝載量牽引計(jì)算

鋪軌機(jī)組除履帶走行阻力為估算值外，其余阻力按GB/T1407-1998《列車牽引計(jì)算規(guī)程》（簡稱《牽規(guī)》）計(jì)算。

（1）滿載時(shí)機(jī)組總重。

式中 G1為CPG500型鋪軌機(jī)組總重（含車載龍門吊、輔助動(dòng)力車及軌枕配重），216t；G2為37個(gè)平車連掛重量，869.5t；G3為軌枕重量（具體參數(shù)見表1）。

表1 不同裝載軌枕重量

表1中輪軌式牽引裝置（6軸）承重，T1=1769.8kN；履帶式牽引裝置承重（自重+載重），T2=450kN；最大坡道i取值分別為12‰、16‰、20‰、25‰；最小曲率半徑R為250m；鋪軌最高運(yùn)行速度V為0.6km/h。

（2）鋪軌機(jī)組作業(yè)時(shí)的最大啟動(dòng)阻力。

機(jī)組最大起動(dòng)阻力按鋪軌機(jī)組在不同坡道、250m半徑曲線路段上滿載啟動(dòng)時(shí)的最惡劣工況進(jìn)行計(jì)算［5，6］。

式中 F1為輪軌式牽引裝置啟動(dòng)阻力；F2為履帶式牽引裝置啟動(dòng)阻力；F3為運(yùn)輸車組啟動(dòng)阻力；F4為收軌阻力；Fmax為晴天和雨雪天均可作業(yè)的工況下最大啟動(dòng)阻力。不同工況下啟動(dòng)阻力取值見表2。

表2 不同工況下啟動(dòng)阻力取值

（3）牽引粘著力校核。

根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，雨雪條件下輪軌式牽引裝置粘著系數(shù)μz1=0.153，履帶式牽引裝置粘著系數(shù)可取μz2=0.7。

按上述坡度匹配的裝載量，可滿足機(jī)組在雨雪天氣下在長大坡道工況牽引作業(yè)的要求。

1.1.2 不同坡度裝載量制動(dòng)計(jì)算

長大坡道下坡采用帶閘制動(dòng)慢速鋪軌，所以主要考慮坡度產(chǎn)生的下滑力的影響。

（1）機(jī)組在坡道上的下滑力（機(jī)組重力沿坡道方向的分力）。

不同工況下機(jī)組在坡道上的下滑力Fh見表3。

表3 不同工況的機(jī)組下滑力

（2）粘著制動(dòng)力校核。

考慮制動(dòng)安全系數(shù)，制動(dòng)力按粘著制動(dòng)力Fzmax的70%計(jì)算。

按上述坡度匹配的裝載量，可滿足機(jī)組在雨雪天氣下在長大坡道工況制動(dòng)作業(yè)的要求。

為保險(xiǎn)起見，采取液壓制動(dòng)時(shí)，需要增加軌枕運(yùn)輸平車空氣制動(dòng)車輛數(shù)至少5輛車。

1.1.3 鋪軌機(jī)組技術(shù)改造

（1）在長軌運(yùn)輸前段的6-10個(gè)平車連接主風(fēng)管，第10車截止閥關(guān)閉，在長大坡道下坡鋪軌的過程中與主機(jī)制動(dòng)配合使用。

（2）鋪軌機(jī)組用JZ-7空氣制動(dòng)控制主機(jī)及前10個(gè)軌枕運(yùn)輸平車的制動(dòng)來滿足下坡鋪軌的需要。

（3）長軌運(yùn)輸在大坡道中，為保證安全運(yùn)輸長軌，在長軌運(yùn)輸支架的鎖定車上另加裝1套鎖定裝置，在首車與尾車的前段各增加防竄擋板1套，來保證在長大坡道運(yùn)輸過程中的安全。

（4）需要長時(shí)間停車時(shí)，手制動(dòng)動(dòng)作。可加放鐵鞋，鐵鞋必須設(shè)置防飛鏈條與車體連接，在長大坡道上坡時(shí)使用來防止意外溜車；下坡停止時(shí)不可設(shè)置鐵鞋，否則會(huì)無法取出鐵鞋，甚至鐵鞋會(huì)飛出傷人。啟動(dòng)時(shí)，先空氣制動(dòng)動(dòng)作，再緩解手制動(dòng)。

1.2 增加輔助動(dòng)力車技術(shù)

根據(jù)上述粘著系數(shù)及下滑力的計(jì)算，運(yùn)輸軌枕2km裝載量在25‰坡度牽引力不夠，除了按上述方案減重鋪軌外，也可以增加1臺(tái)輔助動(dòng)力車來增加牽引力。經(jīng)過計(jì)算，輔助動(dòng)力車自重要達(dá)到90t，牽引功率100kW就可以滿足要求。輔助動(dòng)力車與主機(jī)連掛，制動(dòng)風(fēng)管聯(lián)通并與主機(jī)配合聯(lián)動(dòng)，協(xié)調(diào)提供牽引力和制動(dòng)力。

2 施工工藝及操作要點(diǎn)

長大坡道鋪軌不僅要按常規(guī)作業(yè)的規(guī)定和要求執(zhí)行，還有下面不同的要求。

（1）機(jī)車將枕軌運(yùn)輸車推送至現(xiàn)場與鋪軌機(jī)對(duì)位前，確定所有的鎖定裝置鎖定完畢，并給主機(jī)、輔助動(dòng)力車下坡方向各打上2只鐵鞋。

（2）鋪軌對(duì)位作業(yè)時(shí)，機(jī)車乘務(wù)員、運(yùn)轉(zhuǎn)車長必須嚴(yán)格控制車速，對(duì)位速度控制在3km/h，并提前在對(duì)位盡頭處安放鐵鞋，確保對(duì)位作業(yè)安全。

（3）枕軌運(yùn)輸車與鋪軌機(jī)組對(duì)位連接后，機(jī)車乘務(wù)員使用大閘保壓，不允許停機(jī)，機(jī)車的防溜由運(yùn)轉(zhuǎn)車長執(zhí)行：列車前后各打3只鐵鞋，下坡方向壓死；鋪軌人員開始搭接車載龍門起重機(jī)走行軌橋，并連接輔助動(dòng)力與軌枕運(yùn)輸平車的風(fēng)管。

（4）通過閉合平車風(fēng)閥開關(guān)，使鋪軌機(jī)組與前10個(gè)平車風(fēng)路接通。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以通過鋪軌機(jī)總閘一起制動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，從而加強(qiáng)整機(jī)制動(dòng)能力。

（5）機(jī)車解除連掛前需檢查鐵鞋是否到位，連接大鉤是否完全脫離，風(fēng)管連接是否正確，制動(dòng)是否有效。機(jī)車司機(jī)接到可以行車的信號(hào)后方能動(dòng)車。

（6）操作與指揮人員應(yīng)根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整動(dòng)軸閉式泵與履帶車閉式泵輸出功率相匹配，兩泵同時(shí)做功才能輸出最好的牽引力。基本要求為：動(dòng)軸與履帶均不打滑，車輛車體不抖動(dòng)，自動(dòng)布枕動(dòng)作平穩(wěn)。

（7）大坡道鋪軌應(yīng)減少車載龍門起重機(jī)的使用量，并保持相互間安全距離，2臺(tái)車載龍門起重機(jī)如因需要進(jìn)行靠攏必須一方停止一方靠近，大坡道鋪軌中車載龍門起重機(jī)操作司機(jī)不得熄火結(jié)束工作，不工作的情況下也應(yīng)保持行車制動(dòng)力。

（8）鋪軌作業(yè)中，選出6人負(fù)責(zé)主機(jī)、輔助動(dòng)力車輪對(duì)的鐵鞋制動(dòng)。當(dāng)車輪出現(xiàn)打滑時(shí)，及時(shí)打上鐵鞋，以免機(jī)組突然向后溜車發(fā)生事故。

3 特殊工況鋪軌技術(shù)

（1）在大坡道鋪軌過程中，經(jīng)常出現(xiàn)為迎合單元軌節(jié)或其他情況需裝車量大于機(jī)組實(shí)際的設(shè)計(jì)量，在這種情況下采取摘掛鋪軌法，將鋪軌機(jī)組4號(hào)傳送帶上預(yù)放2排軌枕，1號(hào)車載龍門起重機(jī)負(fù)載1排軌枕，輔助動(dòng)力車上負(fù)載3排軌枕共計(jì)6排168根，然后摘掛機(jī)組，由機(jī)組單獨(dú)作業(yè)，完成6排軌枕鋪設(shè)。如此反復(fù)減少軌枕運(yùn)輸列車的載重，直至鋪軌機(jī)組可帶動(dòng)軌枕運(yùn)輸列車進(jìn)行鋪軌作業(yè)。

（2）長大下坡鋪軌與上坡的鋪軌不同之處在于動(dòng)力控制，上坡鋪軌的難點(diǎn)在于如何克服枕軌運(yùn)輸列車下滑阻力進(jìn)行鋪軌，下坡鋪軌須靠鋪軌機(jī)組自身的動(dòng)力克服軌枕運(yùn)輸列車向前溜逸，在20‰及以上的下坡鋪軌中應(yīng)采取輔助方式來控制住軌枕運(yùn)輸列車的溜逸，即車輛帶閘鋪軌技術(shù)。具體措施為：在軌枕運(yùn)輸列車的前段6-10個(gè)平車安裝盤式手閘或者緊固器，通過試用后調(diào)到合適的緊度來獲得需要的摩擦力，在整個(gè)鋪軌的過程中根據(jù)負(fù)載的減少逐步解除部分手閘。

4 結(jié)束語

在張呼鐵路客專項(xiàng)目的鋪軌過程中，采用以上鋪軌技術(shù)連續(xù)完成了多處25‰長大坡道上坡地段和下坡地段的鋪軌任務(wù)，且提前了工期，取得良好的效果，為今后同類工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。