高速公路鐵軌焊接生產線自動上料、下料收集設備的研制

趙麗梅

摘要：文章闡述了研發制造高速鐵路重軌焊接生產線軌料上料和成品下料自動輸送設備。該裝置軌料上料、成品下料全部自動化，通過自動控制系統實現與焊接生產線的同步。解決多年影響焊接線各部分裝備節奏混亂，工作效率底下的瓶頸。整個產品在國內眾多重軌焊接生產線中尚屬首創，該裝置的采用可以全面實現焊接線的高度自動化，使我國重軌焊接生產工藝達到世界先進水平。

關鍵詞：高鐵重軌焊接生產線；軌料上料；成品下料；自動輸送

中圖分類號：U215 文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0056-02

一、概述

目前，高速鐵路已經成為世界鐵路發展的總趨勢，日本、法國、意大利、西班牙、英國、瑞典、俄羅斯等國家鐵路營運時速已達到200～360km/h的范圍之內。我國鐵路東部覆蓋不均衡，基礎設施落后，鐵路運行速度低，致使鐵路運輸效率低下，形成了運輸高峰時嚴重堵塞的現象。目前，鐵路的發展已經不適應我國現代化建設，在某種程度上嚴重影響了國民經濟的快速發展。因此，改造現有鐵路設施、運輸提速和新建高標準、高速鐵路建設和改造正在迅速進行，取得了客觀的經濟和社會效益。

我國高速鐵路迎來了史無前例快速大發展的時代，高鐵焊接是高速鐵路建設中最重要的工序之一，而重軌焊接過程中的自動輸送裝備又是焊接工序中的重要組成部分。由于該技術尚處于國內空白，不能不采用落后的人工操作，產量低，自動化程度差，工人勞動強度大，危險因素多，一直是高速重軌焊接的薄弱環節，滿足不了我國高速發展的鐵路事業需求。

高速鐵路必須有適合高速運行的重軌做支承。高速重軌除了其材質和軋制工藝有特殊要求外，在現場施工焊接方面也有很高的要求。目前，我國冶金企業軋制的重軌單根最大長度為100米，而高速鐵路建設需要將100米的單根重軌進行多根拼接，高精度焊接后運往施工現場再進行焊接。由于我國高速鐵路建設起步晚，積累的經驗少，因此相關的施工技術還顯落后，裝備水平不高，建設效率低。在重軌焊接領域，多數建設項目還沒有形成系列、完善、科學和高效的施工方案，只是在焊接設備上引進了國外的技術的設備，基本保證了焊接質量的需要。目前，根據重軌焊接的產量要求，大多數焊軌廠采用雙作業流水線生產方式，兩條作業線共用原料場地，原料鋼軌的卸車、鋼軌運輸均采用人工操作吊車運輸方式，成品輥道下線、裝車也采用吊車運輸方式。因為人工操作吊車吊運一次鋼軌，一個運行周期需8～9分鐘，向兩條工作線運料需16～18分鐘，同時還要進行卸車交叉作業，因此吊車的運送能力不能滿足雙焊軌作業線的生產要求（一個焊接周期6分鐘）；而在成品鋼軌下料輥道，若因吊車能力不足，將無法保證鋼軌及時運離輥道線，造成下一根鋼軌不能按流程繼續生產，造成生產線卡阻。因此，由吊車完成的鋼軌上下料的物流速度，成為制約重軌焊接生產線能力發揮的主要

瓶頸。

為適應高鐵建設的需要，我們在大量調研和深入研發的基礎上，將軌道橫移技術進行改造，與重軌焊接生產線的焊接工藝對接，設計研制出國內第一套“高速鐵路重軌焊接自動輸送設備”。該設備通過擺動梁橫移升降的方式將鋼軌逐根運送到焊接輥道線上，大大縮短了軌料上料時間，解決上料區的物流輸送瓶頸問題；在下料區的物流瓶頸問題。

根據重軌焊接生產線的焊接要求，設計滿足焊接需要的自動輸送設備，即上軌供料裝置和下線收集

裝置。

二、工作原理

本項目重點研發制造高速鐵路重軌焊接生產線軌料上料和成品下料自動輸送設備。該設備由上軌供料裝置和鋼軌快速下線收集裝置組成，其生產工藝流程是：由吊車將料場堆積的重軌原料吊裝于上軌供料裝置的鏈床上，鏈床按照焊接生產線的節奏自動控制完成上料動作。具體動作時：鏈床啟動，鏈床擋塊將一根重軌推入焊接生產線輥道上方后，鏈床升降裝置驅動鏈床下降將軌料放于輥道上，輥道運作將鋼軌運出，進入焊接生產線。同時鏈床下降，退回，進入下一個運作周期，這樣即可逐根將軌料連續輸送至焊接生產線輥道，并與生產線運作同步。上料裝置全部自動化，通過自動控制系統實現與焊接生產線的同步；該部分裝備鏈床大小可根據最大軌料額長度設計制造，以適應不同長度軌料的上料需求。軌料通過焊前處理、焊接、焊后處理后，進入成品輸送輥道。在該段設置的快速下料裝置可以將重軌成品快速運出生產線輥道，進入下料鏈床，通過吊車調運至成品料場。具體工藝過程是：成品重軌運行至下料鏈床工作區后，鏈床升起，擋塊將重軌擋住，鏈床動作，將成品推出輥道至鏈床尾部，等待吊運。鏈床下降，返回，等待下一根成品軌。該段裝備通過自動控制系統與焊接生產線保持同步，其長度可以根據成品長度設計制造，以適應不同需要。并可以在快速下料的同時，通過翻轉和收集、打捆等裝置，實現成品重軌的自動堆放和大捆，完全實現成品下料至包裝的工藝自動化。

三、采用的新技術

軌道橫移技術在冶金企業已經應用多年，技術成熟，運行可靠。本項目產品就是將這些成熟的技術進行創新設計，與高速重軌焊接生產線工藝要求接軌，滿足生產線快速上料和下料的需要，以解決多年影響焊接線各部分裝備節奏混亂，工作效率底下的瓶頸。整個產品在國內眾多重軌焊接生產線中尚屬首創，該裝置的采用可以全面實現焊接線的高度自動化，使我國重軌焊接生產工藝達到世界先進水平。

該系統的升降裝置是采用平面四桿機構來實現，控制系統通過快速以太網CP343-1與別的機組實現數據交換；采用標準的通訊協議，充分保證整個系統的通訊暢通，并且系統的維護和擴充也非常方便。人—機界面采用上位機控制，使操作方便、靈活。集中監控系統采用可調焦220倍攝像頭監控。自動化系統采用PLC-300控制，CPU采用子門子315-2DP。

四、結語

綜上所述，本項目產品高速鐵路重軌焊接自動輸送設備技術先進、結構合理，該電氣設備集低壓供配電、電氣自動化、網絡通訊、監控攝像為一體，為焊軌生產提供高效率、高品味的全自動服務。該設備的技術先進性及全自動化程度在國內尚屬首例。

高速鐵路重軌焊接自動輸送設備的應用，將對中國的高速鐵路重軌焊接生產線整體工藝水平的提高起到積極的作用，將生產線的工藝水平整體邁入國際先進行列。未來幾年，中國將斥資幾十億的投資規模對現有十余條重軌焊接生產線進行改造，“高速鐵路重軌焊接自動輸送設備”的應用前景廣闊。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）