鐵路內燃液壓軌枕更換機的研發與應用

摘要：鐵路內燃液壓軌枕更換機是根據鐵路工務換枕工作實際而研制的一項快速換枕裝置。最大的技術難題是解決更換軌枕作業中，換枕全工序工藝相結合的完整式換枕機，不僅能將舊枕抽出，新枕送進并定位，做到一機多用，功能齊全。

關鍵詞：內燃液壓；鐵路軌枕；更換機

中圖分類號：U213 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0099-02

隨著鐵路運量的不斷提高，列車軸重的逐年加大，列車對鋼軌及線路設備的破壞也越來越大。特別是高速重載列車對路基產生的不斷沖擊，使線路翻漿冒泥、軌枕破裂損壞、接頭掉塊等線路病害及鋼軌傷損日益嚴重，給列車運行帶來了極大的安全隱患。對于軌枕病害這個問題的處理，一直有效的做法是盡多更換更重、新型軌枕，加強搗固，以減輕車輪對砼枕的破壞沖擊。但隨著列車軸重的加大，運行速度的提高，更換軌枕已經成為工務部門經常需要面對的繁重勞動，同時民工強勞動力的要求及工費的遞增，民工施工人員的增多，民工管理強度的加大，存在嚴重的綜合費用提高問題和安全隱患。據鐵道部有關部門統計，全國鐵路局每年用于更換軌枕的費用高達2～3億元人民幣，由此可見仍靠人工更換軌枕既不經濟、更不高效、也不安全。為了實現更換軌枕機械化，達到快捷、高效、經濟、安全的目標，研制鐵路快速換枕機，減輕換枕工作給鐵路發展帶來的沖擊和壓力，解決鐵路工人養路中最大量、最繁重的體力勞動，提高鐵路養護機械化水平是當務之急，所以研制鐵路內燃液壓軌枕更換機是非常必要的。

1 技術方案

2008年初，確定了“鐵路內燃液壓軌枕更換機”項目科研成果研究小組，并得到上級專業技術部門和有關廠家的支持。經多方查尋資料，設計方案，確定了技術方案。

1.1 設計要求

能夠快捷的更換損壞的軌枕，尤其是在運營中的線路上，和內燃路搗固機配合，完成利用列車的運行間隙封鎖點或天窗點，進行更換軌枕的全部作業，減少要點造成的施工延誤。該機質量可靠，上下道靈活，易操作，用途廣泛，使用安全。動力強勁，可將路基下或亂石中的鋼軌、軌枕、轍叉心快速拉至目的地。

1.2 基本原理

1.2.1 系統組成。該裝置由主機架，內燃機，液壓馬達，繩輪，支撐架，夾持部分液壓多路換向閥，手壓泵，上、下道架組成。結構簡單，使用方便，易操作，故障效率低，性能可靠，可連續作業，上、下道便捷，前后運動推行自如，運行效果良好。是軌枕更換作業的一種專用設備，使用該設備將會節省大量的人力、物力，使效率提高，勞動強度降低，換枕速度加快。

1.2.2 技術原理。內燃液壓軌枕更換機主要是利用內燃機作為動力源，內燃機輸出的動力通過液壓馬達帶動輪軸上的鋼絲繩運動，鋼絲繩一端的環扣套在枕木的螺栓上，操縱桿的前進與后退控制著輪軸的轉動，從而帶動鋼絲繩運動，鋼絲繩通過導輪產生前后運動，來帶動軌枕移動，完成更換枕木的目的。

1.2.3 技術參數：（1）最大拉力：1500kg；（2）最大拉動距離：150cm；（3）振整機重量：460kg；整機尺寸325×107×123cm；（4）發動機功率：3.6kW；（5）大工作臂長110cm；小工作臂長53cm。

2 研制和試驗

2.1 研制

2.1.1 調研及設計。按照預定的實施計劃，科研小組于2008年5月開始調研，對現場情況及存在的問題進行了詳細的調查，經過論證和深入分析，確定了設計方案及要實現的功能。

隨著鐵路運量的不斷提高，列車軸重的逐年加大，列車對鋼軌、軌枕及線路設備的破壞性也越來越大。特別是對軌枕的破壞日益嚴重，由于枕木的損壞造成線路不良、三角坑等線路病害及鋼軌傷損日益嚴重，給列車運行帶來了極大的安全隱患。

更換軌枕是一項繁重的體力勞動，需要動用大量的人員、民工，并且時間長，勞動強度大，容易造成工作人員的傷害，發生碰手、碰腳的工傷糾紛。采用先進的生產機械設備，不但能提高勞動效率，縮短施工時間，還能有效地減少工傷的發生，因此軌枕更換機是工務部門急需的一種先進生產機械設備，市場推廣前景廣闊。

2.1.2 實施。

基本思路：我們要研制的鐵路內燃液壓軌枕更換機，能將舊枕推出，新枕送進并定位，功能齊全，是一種非常合適我國國情的鐵路養護專用機械設備。

創新點：（1）利用起道小車，在不提升鋼軌有效高度的前提下，由人工換枕改為機械換枕，極大地減輕養路工人的勞動強度，并提高了換枕效率；（2）采用直線形移動裝置，可快速將舊枕推出，新枕送進；（3）采用擺式杠桿機構，可準確地將舊枕撥出原位，將新枕定入枕位；（4）采用快速上、下鐵路線傳動滾輪，可提高養路時的安全性；（5）采用特種輕質高強度復合新材料制做架體，具有重量輕、搬運方便、絕緣性能優良等特點。

2.2 試驗

首先研制一臺換枕機，進行使用、檢驗，對不足之處提出改進，得出最佳方案、結果，然后再改進生產、安裝，達到技術要求，實現創新與推廣使用。

2009年，經過廣泛調研，聽取航天航空部機電研究所、西安電務器材廠、興平工務器材機械廠、北京等有關專家意見，對設計理念進行了調整，重新定型設計。首先必須明白設計內燃液壓軌枕更換機是為了減輕工務部門換枕木的勞動強度，所以設計出來的機具應具有使用、安裝方便，并且動力強勁，能夠在松動的石碴中輕松的抽出和送入枕木。

因為工務作業全部是在野外，為了便于使用，減少攜帶的器具種類，設計為內燃機提供動力，這樣可以不用再攜帶發電機等笨重的設備。少量的更換軌枕一般是在運營中的線路上進行，因此，如何能快速的安裝和拆卸機具就顯得十分重要，經過多次試驗、改進、提高，最終的內燃液壓軌枕更換機由液壓馬達、繩輪、支撐架、夾持部分組成。結構簡單、使用方便、易操作、故障效率低、性能可靠，是軌枕更換作業一種較好的專業設備，使用該設備將會節省大量的人力，效率提高，勞動強度降低，換枕速度加快。

2.2.1 抽枕：（1）將抽換機放置在鋼軌上；（2）啟動起道小車將機器固定在鋼軌上；（3）操縱液壓馬達操縱桿，使離合器處于分離狀態（將操縱桿置于中間位置）；（4）拉動鋼絲繩，經導向輪從兩根鋼軌下穿過后將鋼絲繩環扣掛在軌枕最外端螺柱根部；（5）發動機怠速穩定時將液壓馬達操縱桿向上推，控制機器油門大小；（6）確認鋼絲繩環扣與軌枕螺柱根部扣掛好后可使發動機逐步加速，直至將軌枕抽出。

2.2.2 入枕：（1）將抽換機移一端鋼絲繩經機器大梁底部環繞另一端支架的導輪上；（2）啟動小車將機器固定在鋼軌上；（3）操縱液壓馬達操縱桿，使離合器處于分離狀態（將操縱桿置于中間位置）；（4）拉動鋼絲繩，經導向輪從兩根鋼軌下穿過后將鋼絲繩環扣掛在軌枕最外端螺柱根部；（5）發動機怠速穩定時將液壓馬達操縱桿向上推，控制機器油門大小；（6）確認鋼絲繩環扣與軌枕螺柱根部扣掛好后可使發動機逐步加速，直至將軌枕抽出。

3 應用

內燃液壓軌枕更換機是為了適應現在列車速度快，運行密度大，造成工務施工不便的現狀而研制的，在使用的過程中可以大大縮短更換砼枕的時間，原來需要五六個人同時作業的工作，現在兩個人就可以輕松地完成，由于減輕了勞動強度，過去施工中碰手碰腳的現象已被杜絕。內燃液壓軌枕更換機使用方便，提高了工作效率。侯馬北工務段重點維修車間在侯西線清澗站陽光4道更換寬枕板、運城機場線冷庫門處（1.7km處）、南同蒲下行線張禮站1道（628km+800m處）更換砼枕共計約1000余根。使用內燃機做為整機動力來源，動力強勁，能夠適應運營區段的區間作業。操作方便，適合各種作業環境。提高工作效率，縮短施工時間，適合運輸繁忙的干線區段。減少施工人員人數，產生了一定經濟效益。根據實際調查，更換混凝土枕3分鐘/根（包含回填石碴）。現場反映情況良好。

4 效果

該裝置由抽送軌枕、挖砟回填兩部分組成，實現了機械抽換軌枕、挖砟回填的功能，可降低勞動強度；軌枕更換部分利用液壓傳動原理，通過鋼絲繩、導輪產生往復運動，移動軌枕，完成更換軌枕的目的。

5 不足

建議加強現場操作使用，進一步提高換枕的速度，優化結構設計。

參考文獻

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作者簡介：馮漢卿（1970—），男，山西運城人，大秦鐵路股份有限公司侯馬北工務段線路科工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：文 森）