DXC-500型大修列車換枕實踐

■ 鮑升強 羅濤

為提升我國制造企業的設計研發和生產能力，滿足我國既有鐵路提速對鐵路線路維護的需要，根據鐵道部統一規劃部署，武漢鐵路局向襄樊金鷹軌道車輛廠（簡稱襄樊金鷹）采購了我國首臺DXC-500型大修列車。該車是襄樊金鷹和Harsco Track Technologies ，Harsco Co rpo ration（簡稱HTT）在對HTT既有TRT909型大修列車進行聯合優化設計的、符合我國鐵路線路需求的新車型，具有在營業線上機械換軌換枕綜合作業的功能。武漢大型養路機械運用檢修段作為第一個接收該車型的單位，通過參與現場安裝、調試、試生產到規模化生產，目前已經基本掌握DXC-500型大修列車的換枕施工工藝，并通過優化設備性能，實現了大修列車規模化上線生產能力，扭轉了武漢鐵路局既有線路換枕作業單一人工模式，解放了生產力，適應了機械化生產發展需要。

1 工作原理及技術參數

DXC-500型大修列車可同時進行更換鋼軌和軌枕作業，也可以單獨更換鋼軌或軌枕，同時，也可拆除扣件、舊軌，直接回收舊軌枕于平板車上，并可以同步平整道床、鋪設新鋼軌（含無縫線路、普通線路）和新軌枕。整車由龍門吊、軌枕運輸車、扣件車、作業車、動力車、材料車等部分組成。機器控制部分由3個系統組成：液壓驅動系統、電氣輔助控制系統和空氣驅動制動系統。作業裝置可分為扣件拆卸部位、扣件回收裝置、軌枕輸送裝置、收枕機構、鋪軌機構等部分。DXC-500型大修列車采用“Jup ite r 2000”控制系統。主計算機位于主司機室內，可通過各終端節點與大修列車上各傳感器、開關和閥件建立連接，形成基于CAN協議的網絡，使大型養路機械施工作業效率高、作業質量好，達到手工和半機械化作業所不能達到的效果。DXC-500型大修列車還具有正常運行、調車作業、施工作業3種運行速度，其中最大聯掛運行速度為100 km/h，最大自行速度為5 km/h，最大作業運行速度為1.1 km/h；允許的最小線路運行半徑為180 m，最小作業曲線半徑為250 m，作業允許最大超高為150 mm、最大坡度為26‰。鋪設新軌枕的軌枕間距可以自動控制，調節范圍在500～750 mm。適合工作溫度范圍為-10～+50 ℃，照明裝置配備齊全，可全天候作業。

2 換枕作業關鍵技術改進

大修列車自接車組裝到規模化上線生產，歷時一年半，是一個從無到有的艱難消化過程，期間經歷了3個階段的試驗和試生產，每個階段重點不同，但主要圍繞如何通過設備性能、施工組織、人員配置等方面的優化和改進，提高設備生產效率。

2.1 設備改造及性能優化

第一階段：襄北基地接車調試階段。主要工作是作業車調試和職工操作培訓。期間向襄樊金鷹提出64條改進意見。對設備重點做了下面幾項改造。

（1）龍門吊框架改造。最初試驗階段，新枕連續出現卡枕，不能保證換枕的連續性。經分析原因并現場測量發現，龍門吊框架歪斜，龍門吊放在新枕輸送帶上的新枕往一邊偏斜，軌枕在順新枕輸送帶下送過程中卡在并不連續的壓枕機構上。及時向廠家提出這一問題，并配合廠家對龍門吊框架進行了校正。

（2）新枕鋪設機構改造。對新枕鋪設壓枕機構連接部位進行改造，使新枕卡枕機率大大降低，減少了卡枕處理時間，有效換枕時間得到相應增加。

（3）切軌作業空間改造。大修列車換枕施工的特點決定了在切出時必須二次切軌才能使鋼軌完全落槽，在切軌地點和切軌空間的選擇上，主司機室下方是最合適的地點，但主司機室下方沒有足夠的空間作切軌操作。為解決這一問題，向廠家提出將膠墊盒向動力間方向挪動50 cm安裝，并取消座椅，騰出切軌空間，使大修列車二次切軌具備可操作性。

通過改造，大修列車從無法作業到可實現基本的換枕功能。

第二階段：雞楊線試車階段。本階段的目的是檢驗第一階段大修列車改造后的使用情況和操作人員現場操作能力，主要測試大修列車在小半徑曲線和大坡道線路上的換枕能力。對設備重點做了下面幾項改造。

（1）曲線作業功能改造。在第一個換枕施工點，線路曲線半徑400 m，大修列車施工險些脫軌，主要原因是大修列車未能實現曲線復制，整條曲線向下股最大偏移量達140 mm，下股無扣件限位，5 m范圍內形成“S”彎，鋼軌無法落槽，連續壓壞7根軌枕的螺紋道釘，軌距增大，造成脫軌險情。通過計算，重新定位作業小車橫移油缸位置，實現了大修列車曲線復制功能，大修列車才具備曲線換枕功能。

（2）走行履帶改造。小曲線半徑試驗結束后，整條走行履帶基本都已壓變形，大部分鏈節已經出現裂紋、斷裂現象。廠家更換一次履帶，增加了鏈節材料強度，材料韌性降低，每個施工點結束后，保養時都發現有鏈節斷裂現象，必須更換。通過第三次更換履帶，在履帶鏈節材料的強度和韌性都得到保證的情況下，暫時還未發現履帶斷裂現象。但現在使用的履帶在多次施工后，鏈節有一定變形，拆卸檢查非常困難。

（3）舊枕輸送裝置改造。試驗中發現OT1與上方橫向支撐梁之間間隙過小，舊枕通過時經常卡枕。車間提出建議上移支撐梁位置，增加舊枕通過空間，后經廠家檢算，方案可行，提高支撐梁安裝位置。

（4）舊枕拾取機構改造。雞楊線試驗期間，由于磁性滾筒皮帶跑偏、擺動皮帶機卡扣件，舊扣件無法實現自動回收。車間配合廠家調平皮帶，并改造擺動皮帶機，實現舊扣件自動回收功能，節省了線下勞力使用。

（5）牽引動力升級。雞楊線施工最大坡度15.4‰，進返區間動力為4臺軌道車，動力明顯不足，為使以后施工能正常進行，車間建議必須租用內燃機車作為牽引動力。

通過努力，大修列車終于在雞楊線實現180 m in換枕110 m并正點開通。

第三階段：襄渝線試生產階段。主要檢驗大修列車在正線隧道、橋梁的換枕能力。對設備重點做了下面幾項改造。

（1）動力犁結構改造。動力犁上端空間原來沒有封閉，在正線石砟量大的情況下，大量石砟流入動力犁中間，必然擠壞推砟器油缸，施工無法進行。后經車間建議，廠家將動力犁上端封閉，問題得到解決。

（2）龍門吊夾鉗改造。大修列車一直沒有嘗試過更換橋枕，在襄渝線第一次試驗換橋枕時，發現龍門吊夾鉗框架與橋枕護軌螺栓干涉，通過改造龍門吊夾鉗，實現大修列車更換橋枕功能。

（3）鋼軌連接夾板改造。大修列車切入過程中有連接鋼軌夾板這一步驟，使用普通夾板需要十多分鐘才能連接好，后經車間研究，根據現場鋼軌連接夾角設計了折疊夾板，使用折疊夾板后，這一步驟只需1～2 m in就可完成，使夾板連接時間節省約10 m in。

2.2 施工組織關鍵點流程優化

2.2.1 切入攏口作業組織優化

由于大修列車換枕過程中鋼軌會向前串動10～15 cm，因此，切入口需配軌恢復線路。優化后的作業流程為：大修列車駛離切入攏口，切入攏口組安裝特制短軌頭，安裝緊固夾板扣件組安裝扣件—封砟組封砟—搗固車進入作業斷面進行搗固—切入攏口組打開夾板，進行配軌作業。此流程保證了在大作業量情況下整個施工各斷面保持連續順暢，有助于把握時間節點，為扣件組、封砟組增加了20 m in作業時間，提高了整個施工流程的作業效率（見圖1）。

2.2.2 換枕作業組織優化

換枕過程扣件車下內燃扳手無法正常拆卸小螺帽扣件，襄渝線施工初期，小螺帽問題平均單點占用10 m in左右的作業時間。為提高作業效率，后期雇傭大量勞動力對每個扣件進行預松，對小螺帽進行更換，此方法解決了小螺帽影響作業效率的問題，卻增加了施工成本，京九線施工中針對0號扣件進行重點預松，其余扣件在慢行45 km/h拆卸扣件時進行處理，減少了大量勞動力。

施工初期在慢行45 km/h時扣件拆卸采用隔2留1方式，點內隔8留1。此方式在運行區間較長時尚可，如遇到運行區間短，作業車需在作業區間外等待扣件拆卸到位，影響了作業效率。后期施工點內拆卸扣件采用隔5留1方式，減少了點內大修列車進入前的作業量。以300組扣件為例，原有方式大修列車進入前需拆卸60組，采用現有方式只需拆卸40組，如大修列車進入后扣件仍未拆卸完畢，立即停止作業，快速向前推進，越過對位里程后，所有人員機具下道避車，等機車駛離后再繼續作業。未完成的部分地段由扣件車下人員完成。

2.2.3 切出攏口作業組織優化

雞楊線施工時，按美方提供的作業流程組織施工，切入口線路兩側需準備2條長6 m、寬0.6 m、深0.6 m的溝槽用來儲存扒鏈扒出的道砟，此流程作業繁瑣，且在隧道、橋梁上無法實施。為增加凈作業時間，切出口改用短軌枕支墊，此方式大修列車無需后退，消除了安全隱患，切出時間壓縮至30 m in，為換枕作業提供了更加充裕的時間。以往施工切出口在封鎖點內大修列車到達前提前切割，此作業方式暴露出弊端：（1）受設備穩定性影響，無法準確確定當日換枕長度，導致每日施工計劃較保守；（2）大修列車遇到緊急切出時必須重新開口，增加了接頭數量及作業成本。后期在300 m后每50 m開挖一個切出基坑，切出作業改在扣件車下作業，應用此作業方式后，京九線集中修過程中未浪費一個切口，降低了施工成本。流程優化前后時間節點對比見圖2。

由圖2可以看出，流程優化后共節約41 m in，以每分鐘更換8根軌枕計算，共可增加更換328根，即196.8 m，大大提高了作業效率。

2.3 大修列車人員配置優化

大修列車號位定置及崗位職責見表1。

3 施工節點及作業效率分析

施工的最終結果反映在時間節點上，通過對雞楊線、襄渝線及京九線施工節點進行梳理，整理出一系列的時間節點（見表2）。

對以上時間節點對比分析，可以用一個公式估算對封鎖時間的要求：

t=[ S/V機車+T1+（L-42）/ V+T2+T3]×K （K＜1） ， （1）

表1 大修列車號位定置及崗位職責班組 號位 崗位名稱 定員 崗位職責工長 1 負責指揮整個大修列車工區的工作副工長 1 負責監控龍門吊運枕和輔助工長指揮1 軌枕運輸班班長 1 負責指揮軌枕運輸班作業2 1#、2#龍門吊司機 2 負責操作1#、2#龍門吊操作軌枕3 1#、2#龍門吊監控 2 負責監控防護指揮1#、2#龍門吊運輸班4 墊木調整（勞務工） 6 負責調整平板墊木5 大修列車前端防護 1 負責摘掛機車和機車聯絡、清理前方未下道人員、清理路障6鼓風機 2 負責操作、保養鼓風機，捆綁鼓風機材料棚1班長 1 全面監控各個號位操作，負責整個斷面故障應急7扣件收集 1 扣件收集機構操作、開啟泵站、檢查是否有遺漏扣件、切出時拆除鋼軌夾板及大過橋2舊枕拾取 1 操作象牙犁、p2控制線、動力犁機構，配合攏枕平臺攏枕5 5#夾鉗 2 盯控軌枕下面有無道釘、負責OT1與OT2翻枕、切入時連接鋼軌夾板舊枕6 3#、4#夾鉗 2 操作3#、4#夾鉗，勾取舊膠墊，攏枕平臺翻枕，切出時協助拆除鋼軌夾板拾取班4履帶小車1 操控履帶走行方向、切入時協助鋼軌連接夾板、協助處理OT1和OT2翻枕拖掛3攏枕平臺 1 攏枕、作業完成后拆大過橋8電動扳手 1 盯控勞務工松扣件、處理沒松掉的扣件、切出時拆除鋼軌夾板及大過橋9肩砟犁 2 操作肩砟犁、協助防護作業斷面的操作人員10 松卸扣件（勞務工） 6 松卸扣件1 新枕鋪設班班長 1 負責新枕鋪設斷面工作的協調及排障2主司機 2 負責作業車運行，新枕鋪設機構的操作；副司機負責防護鄰線來車3 8#夾鉗對軌 2 8#夾鉗的操作、護輪距離測量輪的收放；輔助鋼軌落槽、夾板拆裝新枕4 6#、7#、10#夾鉗 2 負助方責枕6#、，7新#、枕1鋪0設#夾故鉗障的時操輔作助，處履理帶導向（升降）的操作，新枕下方傾斜時輔鋪設班5 新枕位移測量 1 測量新枕間距、新枕橫移并調節連接夾板處軌縫6回砟犁 2 回砟犁的操作，切入時輔助拆裝夾板，回收短軌頭7大膠墊擺放2 放置大膠墊，拆裝夾板，軌枕傾斜時方枕，新枕鋪設故障時輔助處理（勞務工）合計 46

式中：t為封鎖時間，m in；S為封鎖區間距離，m；V機車為機車在區間平均運行速度，km/h ；T1為切入時間，m in；L為換枕距離，m；V為平均換枕速度，km/h；T2為大型養路機械切出時間，m in；T3為線路恢復時間，m in；K為考慮不確定因素和大型養路機械故障停車頻率而擬定的一個安全系數。根據武漢鐵路局實際情況，兩站之間距離基本都在20 km左右，因此取S=20 km、V機車=60 km/h（1 km/m in）、T1=20 m in、T2=30 m in、T3=30 m in、V=4.8 m/m in（8根枕/m in），K擬定為1.1。可以代入各參數并繪出對應曲線，封鎖時間與換枕距離對比見圖3。

這時可以很方便地估計出需要的封鎖時間，如計劃400 m，則封鎖時間要求約為192 m in，從圖3可以方便地找出。當然也可以反過來在確定封鎖時間情況下估計出能作業的里程數，從而合理制定施工計劃。當只有在單位封鎖時間超出180 m in時才能充分發揮大修列車的施工能力。根據運輸繁忙程度，大修列車組可以采用跟蹤點前最后一趟車進區間的方式，這樣爭取195～210 m in的封鎖點，發揮大修列車良好的經濟效益及對封鎖時間的最基本要求。

表2 時間節點min流程 純作序號 切入前 線路 總計 故障 業時 換枕速度/切入 作業 切出 返回 時間 間 （根·m in-1）準備 恢復雞楊線 28.8 52.2 85.2 118.8 79.0 35.7 399.7 61.2 24.0 6.5襄渝線1 24.2 33.3 50.1 48.8 52.7 23.7 232.8 14.9 35.2 6.5襄渝線2 14.1 25.2 45.9 33.4 35.0 26.5 180.1 11.9 34.1 5.8京九線上 24.9 26.1 63.3 45.1 28.6 10.1 198.1 12.6 50.7 6.9京九線下 12.6 22.3 93.1 36.6 23.9 4.1 192.6 23.3 72.8 7.3

通過對時間節點分析，可以總結出以下經驗：

（1）幾乎每個施工點都有設備故障，處理設備故障浪費了大量有效換枕時間。而且每一階段的施工都有多次因設備故障緊急切出。這說明當前困擾生產效率的最大因素是設備穩定性問題。設備穩定，公式（1）中的安全系數K也可適當降低，可實現單點400 m常態化。

（2）從現場實際情況來看，換枕速度主要取決于龍門吊的運枕速度?，F在龍門吊的運枕速度最快在8根/m in左右，在余家湖測試的極限運枕速度可達到10.2根/m in。因此，提高龍門吊運枕速度是提高整個換枕效率的方法之一。

（3）京九線淮濱大橋下行進返區間時間比上行都短，主要是改變了返回方式。當換枕地段離進區間站近，離下一站遠時，采用分兩頭返回的方式。大修列車返回下一站，維修車組恢復完線路后返回進區間站。這樣節省了大修列車等待線路維修和區間運行的時間，增加了有效作業時間。

（4）第一次襄渝線試生產第2個施工點以后的切入切出時間明顯變短，主要是施工流程中切入口改用短軌枕頭支墊的方式，切入切出共節省約35 m in，使有效換枕時間大幅增加，單點換枕效率大大提高。

4 大修列車換枕作業效果及建議

截至2012年9月，大修列車已在武漢鐵路局管內多條營業線上完成14.17 km換枕任務。通過在隧道、橋梁、單線別、雙線別等不同作業環境條件下的檢驗，大修列車已具備上道作業的生產能力，并在京九線180 m in封鎖點內連續突破單點換枕300 m、400 m、500 m的生產任務。但是，由于設備故障高頻發生而導致的施工延點還未能完全杜絕，要真正發揮大修列車的生產力，還需從以下方面繼續改進：

（1）完善管理體系，明晰大修列車各項作業標準；

（2）健全應急機制，提升大修列車故障應急處置能力；

（3）優化施工流程，減少輔助作業時間，盡可能增加純作業時間；

（4）加強職工技能培訓，減少誤操作，提高大修列車的應用水平；

（5）大修列車設備改造還要持續進行，使其性能更穩定，施工進度常態化；

（6）積極探索，尋找大修列車可持續發展的道路。