線路搗固穩定車

常士家

【摘 要】為了解決道岔及其附近區域平順性、平穩性問題，介紹了一種線路搗固穩定車。搗固穩定車既能對正線區段高效連續搗固穩定，又能完成道岔區的高效搗固和穩定，即正線區段，高效、高精度連續式雙枕搗固穩定；道岔區步進高效搗固（雙枕），并適時進行動力穩定。搗固穩定車集各種先進技術于一身，主要在搗固裝置，穩定裝置和電氣控制系統等方面取得突破性進展。

【關鍵詞】搗固穩定車；搗固裝置；穩定裝置；數字網絡電氣控制

1 背景介紹

隨著我國高速線路運營里程的迅速擴大，對線路養護維修的效率和質量提出了更高要求。提出了重點解決清篩、道岔和檢測作業不足的問題，即“清篩是瓶頸，道岔是短板，檢測是缺口”的現狀。 所謂“道岔短板”，主要是指道岔及其附近區域平順性、穩定性不能有效保證。

尋求道岔區及其臨近區域養護維修作業解決方案，成為鐵路工務技術的急需。也是我國迅速發展的有砟高速線路和客運專線急需解決的瓶頸問題。

要解決道岔及其附近區域平順性、平穩性問題，必須研究開發線路搗固穩定車。該機型應具有：（1）正線區段，高效、高精度連續式雙枕搗固穩定；（2）道岔區步進高效搗固（雙枕），并適時進行動力穩定。即實現一機多能，既能對正線區段高效連續搗固穩定，又能完成道岔區的高效搗固和穩定。

2 搗固穩定車

線路搗固穩定車是一種用于搗固和穩定由鋼軌和軌枕組成的軌道的機械。通過搗固鋼軌兩側的道砟，以提高軌枕底部道砟的密實度，同時配合起撥道裝置消除軌道的偏差，使軌道平順和穩定；通過穩定裝置將軌枕底部道砟進一步夯實，以提高鐵道線路整體穩定性，確保列車高速安全運行[1]。

線路搗固穩定車利用鉸聯機構鉸接在一起的、利用轉向架能在軌道上走行的主車架和穩定車架。其中主車架上有一個能相對支承在轉向架上的機架縱向移動的工作小車，此工作小車配備有利用驅動機構調節高度、利用驅動機構能夠橫移和旋轉的搗固裝置和一套沿搗固方向位于搗固裝置前面、帶輔助起道裝置的起撥道裝置，穩定車架配備有穩定軌道用的穩定裝置，整車動力系統也布置在穩定車架上。其結構如圖1所示。

線路搗固穩定車作為具有正線高效搗固、正線動力穩定、道岔搗固、道岔動力穩定等多種功能于一體的新型正線道岔搗固穩定綜合作業車，采用了許多關鍵技術。主要包括：

2.1 雙枕正線道岔搗固裝置技術

每臺線路搗固穩定車有4片搗固框架，每片搗固框架上安裝2臺搗固裝置，共8臺搗固裝置，對稱安裝在搗固車主車的工作車上。每臺搗固裝置有4把搗鎬，共32把搗鎬，每片搗固框架可單獨移動，每臺搗固裝置可單獨進行搗固作業。通過搗固框架相連的伸縮裝置的操作，可根據線路情況對正線或道岔線進行雙枕、單枕，雙鎬、單鎬，雙側、單側等組合搗固作業。作業時，搗鎬可以成對或單獨插入道床向軌枕方向夾持，提高軌枕下石砟的密實程度，從而提高軌道的穩定性。

線路搗固穩定車搗固裝置四片搗固框架組成，每一片搗固框架都由左右兩片搗固裝置實現單枕、雙枕、道岔搗固作業。針對目前線路普遍采用的Ⅲ型軌枕和60kg/m配置，也可以兼顧其他配置軌枕。其結構如圖2所示。

在正線時，四片框架上的左右兩側搗固裝置可以通過控制系統分別控制，進行下插、搗固、提升，以實現任意單枕連續搗固，也可同時下插進行雙枕連續搗固。

在岔區作業時根據線路情況，可翹起八把搗搞中的六把僅用中間兩把鎬進行步進式搗固作業。當然，也可以自由選擇翹起幾把鎬進行作業，以適應不同情況。為使搗固區域更加接近軌枕，外鎬臂回轉可以向內偏轉12°；在道岔區作業時，無法下插的鎬臂可以向外偏轉81°（翹鎬），如圖3所示。

考慮到減小下插阻力，外鎬臂與石砟垂直；內鎬臂由于結構限制，與石砟呈7.6°下插。搗固裝置充分考慮到線路的各種情況，以往的道岔區搗固作業均為單枕式作業，而該搗固裝置在岔區部分線路也可進行雙枕搗固，大大提高了搗固效率。

2.2 正線道岔穩定裝置技術

穩定裝置通過激振器產生水平同步振動，并通過走行輪沿鋼軌進行低速走行；借助于組合油缸來改變撐軌狀態，實現走行輪之間的距離調整，如圖4所示。正線作業時，組合油缸撐軌裝置使走行輪緊貼在兩條鋼軌頭的內側，用夾鉗油缸把穩定裝置兩側的夾鉗輪分別夾緊在軌頭的外側，使穩定裝置與軌排形成一個整體，激振力通過兩條鋼軌傳遞到道砟上，道砟在此力的作用下受迫振動，相互移動、充填和密實，同時垂直油缸通過走行輪對鋼軌產生一定的下壓力，從而實現了穩定功能。走行輪借助于撐軌裝置壓靠著軌頭內側而消除了輪緣與鋼軌之間的間隙，但是，這種穩定裝置由正線到達道岔時，其撐軌裝置需改變工作方式使輪距減小，以防止撐開的走行輪在轍叉尖區域出現脫軌或入錯線的危險。

2.3 道岔穩定方法

在道岔區進行穩定作業時，位于兩個鋼軌外側的夾鉗有足夠的夾持空間，穩定裝置進行雙軌夾持的穩定作業；在道岔區段遇到一側夾鉗沒有足夠空間夾持住鋼軌時，夾鉗向上翹起，撐軌油缸動作，使帶緣滾輪與鋼軌的軌頭內緣離開一定的間隙，穩定裝置進行單軌夾持的穩定作業。穩定道岔區的作業方法分為五個階段（如圖5）：

第Ⅰ階段，穩定裝置的左右兩個夾鉗緊緊夾住軌頭外側，撐軌油缸的兩活塞桿外伸，帶緣滾輪撐住軌頭內側，進行正線區段的穩定作業（如圖6）；

第Ⅱ階段，在尖軌附近，道岔開始分離的階段，穩定裝置右側的夾鉗在夾持油缸的驅動下繞軸線向上翹起，同時啟動撐軌油缸，使活塞桿完全內縮；左側帶緣滾輪緊貼軌頭內側，左側夾鉗緊緊夾住軌頭外側，由于兩條鋼軌通過軌枕、扣件連接，這就使得兩條鋼軌與穩定裝置成為一個整體，因此就通過穩定裝置與左側鋼軌的連接傳遞了水平方向的振動，而右側帶緣滾輪與右側鋼軌的軌頭內緣離開一定的間隙，穩定裝置進行單軌夾持穩定作業（如圖7）；

第Ⅲ階段，道岔已經分離至轍叉之間，經過尖軌的彈性可彎部分的階段，夾鉗有足夠的夾持空間，穩定裝置沿直線分支運行，右側夾鉗繞軸線向下擺動，再次夾住右側鋼軌的軌頭外側，同時具有較長行程的左側活塞桿向外伸出，帶緣滾輪撐住軌頭內側，此時與正線穩定作業方式相同；

第Ⅳ階段，穩定裝置到達轍叉區域時的階段，右側夾鉗再次翹起，活塞桿再次完全縮回，穩定裝置通過左側鋼軌與軌排形成一個整體，進行單軌夾持穩定作業；

第Ⅴ階段，穩定裝置離開轍叉區域后的階段，穩定裝置的左右兩個夾鉗緊緊夾住軌頭外側，撐軌油缸的兩活塞桿外伸，帶緣滾輪撐住軌頭內側，進行正線區段的穩定作業；

兩活塞桿伸出長度取決于軌距，帶緣滾輪的輪距寬度是該處軌道的軌距，帶緣滾輪總是壓靠在鋼軌的軌頭內側，對道岔區進行分段穩定，分段依據是夾鉗是否足夠的夾持空間。

2.4 全數字網絡電氣控制技術

數字網絡電氣控制系統是在軌道大型養路機械的搗固穩定系列車型上的電氣控制系統，Digital Network Control System簡稱為DNCS。該系統根據傳感器反饋和動作順序邏輯等并利用對PLC和邏輯計算電路板等進行編程來實現的，數據交換通過三個現場總線（Profibus）網絡和一個工業以太（Ethernet）網絡連接在一起來實現的。各種數據信息和動作都可以由上位機觸摸屏上的用戶界面上獲得和操作，該系統實現了對整車作業系統和走行系統等有效控制。系統還增加了無線數據傳輸、視頻監視畫面分屏顯示和遠程診斷功能。其技術優于PLASSER公司模擬控制系統。系統采用模塊化設計，提高系統可靠性和可維修性。

3 結論

線路搗固穩定車解決有砟高速線路和客運專線道岔及其附近區域平順性、平穩性的有效途徑，實現一機多用，既能對正線區段高效連續搗固穩定，又能完成道岔區的高效搗固和穩定，無需反復調用幾種車型進行作業，提高了道岔及其附近區域平順性、平穩性，減少了工作人員數量，降低了勞動強度，顯著提高了道岔區域的作業效率。

通過各單項技術和整機集成技術的突破和提升，逐步形成全面系統的、面向有砟線路的大型養路機械技術體系，并將單項技術模塊化和系列化，從而支撐開發具有完全自主知識產權的系列化的大型養路機械。

【參考文獻】

[1]韓志青，唐定全.抄平起撥道搗固車[M].中國鐵道出版社，2006：36-56.

[責任編輯：朱麗娜]