鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

岳紅強(qiáng)，商文杰，劉 博，劉青松

（北京拓博爾軌道維護(hù)技術(shù)有限公司，北京 100085）

0 引言

近年來，隨著我國地鐵和鐵路的大規(guī)模興建，鋼軌的維護(hù)和保養(yǎng)越來越被鐵路運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)部門重視。鋼軌銑磨車是專門鋼軌維護(hù)的重大智能裝備，能有效修復(fù)鋼軌波浪磨耗、魚鱗紋等損傷，延長鋼軌使用壽命，被越來越廣泛地應(yīng)用于鐵路的維護(hù)中。

在將鋼軌銑磨車進(jìn)行國產(chǎn)化時(shí)，需要搭建鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)，模擬作業(yè)線路工況、開展銑削試驗(yàn)、開展銑后效果分析和指標(biāo)檢測等，用于自產(chǎn)鋼軌銑削作業(yè)單元的出廠前功能檢測及性能檢測，也可作為其他鋼軌銑削作業(yè)單元的標(biāo)準(zhǔn)檢測平臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)檢測服務(wù)。本文提出了一種鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路

1.1 需要考慮的技術(shù)問題

在設(shè)計(jì)鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，要考慮的技術(shù)問題主要包括：

（1）要模擬鋼軌銑磨車作業(yè)線路：包括軌型、軌距、軌縫、坡道、彎道以及各種鐵軌病害（如邊緣肥邊、邊緣磨耗、波浪磨耗等）。

（2）要模擬鋼軌銑磨車作業(yè)工況：使銑削作業(yè)單元能夠按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)速度低恒速走行，滿足銑削刀盤作業(yè)要求，同時(shí)速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

（3）要模擬銑削作業(yè)單元的固定及安裝：根據(jù)真實(shí)銑削作業(yè)單元的工作原理設(shè)計(jì)安裝固定方式，保證銑削作業(yè)過程的可靠性。

（4）要模擬銑削作業(yè)操作流程：設(shè)計(jì)與真實(shí)鋼軌銑磨車作業(yè)操作環(huán)境一致的試驗(yàn)平臺(tái)，使操作人員通過該試驗(yàn)平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)操作流程的訓(xùn)練。

（5）要進(jìn)行銑削作業(yè)效果評(píng)估：該試驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)娤髯鳂I(yè)單元的作業(yè)效果作為可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行性能指標(biāo)評(píng)判。

1.2 總體解決思路

針對(duì)上述待解決的技術(shù)問題，本文提出的鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)的總體解決思路是：

（1）模擬真實(shí)鋼軌銑磨車作業(yè)線路：依照鐵路標(biāo)準(zhǔn)在地面鋪設(shè)一定長度的標(biāo)準(zhǔn)60kg軌道，達(dá)到真實(shí)鐵路線路標(biāo)準(zhǔn)，滿足試驗(yàn)平臺(tái)作業(yè)線路要求，同時(shí)，鐵軌為分段鋪設(shè)，可以將中間區(qū)段根據(jù)需要換成帶有特定病害（如邊緣肥邊、邊緣磨耗、波浪磨耗等）的鐵軌，更換鐵軌有標(biāo)準(zhǔn)成熟作業(yè)流程，簡單方便。

（2）模擬鋼軌銑磨車作業(yè)工況：根據(jù)銑削作業(yè)單元重量、刀盤銑削力及作業(yè)速度要求設(shè)計(jì)開發(fā)移動(dòng)平車，移動(dòng)平車速度可調(diào)且滿足低恒速要求，可模擬機(jī)車載著銑削作業(yè)單元在鐵軌上走行，移動(dòng)平車設(shè)計(jì)有銑削作業(yè)單元的固定安裝接口，且預(yù)留電控柜、操作面板等所需安裝空間及接口，移動(dòng)平車所用輪對(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)鐵路機(jī)車輪對(duì)，精確模擬鋼軌銑磨車在軌道上的走行環(huán)境。

（3）銑削作業(yè)單元的固定及安裝：銑削作業(yè)單元與試驗(yàn)平臺(tái)的固定與安裝，參照銑削作業(yè)單元與鋼軌銑磨車的固定和安裝，并根據(jù)試驗(yàn)情況做出優(yōu)化，銑削作業(yè)單元與試驗(yàn)平臺(tái)的固定方式采用與鋼軌銑磨車相同的固定方式即螺栓連接固定，對(duì)安裝方式進(jìn)行了優(yōu)化，鋼軌銑磨車在安裝銑削作業(yè)單元時(shí)采用的是銑削作業(yè)單元固定的方式，而試驗(yàn)平臺(tái)安裝銑削作業(yè)單元時(shí)采用的是試驗(yàn)平車固定的方式，安裝便捷，占用空間小。

（4）模擬銑削作業(yè)流程：銑削作業(yè)環(huán)境基本與實(shí)際鋼軌銑磨車一致，操作人員即可通過太平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)操作訓(xùn)練，同時(shí)調(diào)試人員也可對(duì)作業(yè)單元功能、性能開展優(yōu)化工作。

（5）銑削作業(yè)效果評(píng)估：銑削作業(yè)單元移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)銑削作業(yè)單元在鐵軌上模擬鋼軌銑磨車低恒速運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)鐵軌進(jìn)行銑削作業(yè)，由于作業(yè)環(huán)境基本與實(shí)際一致，可以對(duì)銑后精度進(jìn)行檢測，并作為銑削作業(yè)單元性能的評(píng)估依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)成

本文提出的鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)，總體構(gòu)成如圖1所示。

圖1 鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成圖Fig.1 Composition diagram of the test platform for rail milling device

鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)主要由移動(dòng)平車、實(shí)驗(yàn)軌道、銑削作業(yè)單元、銑削作業(yè)控制柜和作業(yè)操作臺(tái)5部分組成。分別介紹如下：

2.1 移動(dòng)平車

移動(dòng)平車由變頻電機(jī)、減速器、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪等部件構(gòu)成，變頻電機(jī)和減速器為移動(dòng)平車提供輪對(duì)牽引力。

移動(dòng)平車采用《TB/T449-2016》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LM型車輪輪對(duì)，與鋼軌銑磨車實(shí)際線路走行一致。同時(shí)，移動(dòng)平車為銑削作業(yè)單元、作業(yè)控制柜、操作平臺(tái)等功能部件提供安裝基礎(chǔ)，在軌道上負(fù)載走行，速度在0.3～1.8km/h范圍內(nèi)可調(diào)，滿足銑削作業(yè)過程恒速要求。在移動(dòng)平車上還設(shè)有操作手柄負(fù)載平臺(tái)以及輔助設(shè)備等零部件。

移動(dòng)平車上設(shè)有銑削作業(yè)單元連接板，該連接板是試驗(yàn)平臺(tái)的重要連接部件，其經(jīng)過精加工處理后的安裝面，能夠很好地安裝并支撐銑削作業(yè)單元。

2.2 實(shí)驗(yàn)軌道

實(shí)驗(yàn)軌道采用標(biāo)準(zhǔn)鋼軌連接，本論文中，實(shí)驗(yàn)軌道鋪設(shè)長度為30米（實(shí)驗(yàn)軌道長度可根據(jù)事情情況調(diào)整），軌道上安裝有可更換連接的鋼軌。

2.3 銑削作業(yè)單元

銑削作業(yè)單元是是試驗(yàn)平臺(tái)的核心單元，通過螺栓連接固定在銑削作業(yè)單元連接板上。銑削作業(yè)單元采用仿型加工的原理設(shè)計(jì)，其上安裝有仿標(biāo)準(zhǔn)鋼軌型面的銑刀盤，能夠根據(jù)銑削控制系統(tǒng)的指令對(duì)病害鋼軌進(jìn)行銑削加工。

2.4 銑削作業(yè)控制柜

銑削作業(yè)控制柜固定放置在移動(dòng)平車上，作業(yè)控制柜內(nèi)有銑削作業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集鐵軌病害數(shù)據(jù)和操作臺(tái)作業(yè)指令，運(yùn)行智能控制算法，實(shí)時(shí)進(jìn)行鋼軌銑削修復(fù)作業(yè)。

2.5 作業(yè)操作臺(tái)

作業(yè)操作臺(tái)固定安裝于移動(dòng)平車上，作業(yè)操作臺(tái)內(nèi)安裝有銑削作業(yè)單元作業(yè)狀態(tài)監(jiān)視器、作業(yè)操作按鈕面板及移動(dòng)平車操作面板，方便操作人員進(jìn)行銑削作業(yè)操作。

3 結(jié)論

鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)解決了模擬鋼軌銑磨車銑削作業(yè)時(shí)路基不穩(wěn)、鋼軌振動(dòng)、易損傷刀片等問題，保證銑削作業(yè)線路穩(wěn)定的同時(shí)，還可以針對(duì)性更換特定病害鋼軌，使銑削作業(yè)單元調(diào)試、檢測更準(zhǔn)確便捷。

移動(dòng)平車采用標(biāo)準(zhǔn)鐵路機(jī)車輪對(duì)，模擬鋼軌銑磨車恒速作業(yè)工況，在試驗(yàn)廠房即可實(shí)現(xiàn)，解決了實(shí)際線路上銑削作業(yè)所需空間大、試驗(yàn)條件苛刻、試驗(yàn)窗口短、牽扯人員多等問題。使調(diào)試更加方便，提高調(diào)試效率，節(jié)約調(diào)試成本，將銑削作業(yè)單元、作業(yè)控制柜、液壓系統(tǒng)及作業(yè)操作臺(tái)等機(jī)構(gòu)合理布置，模擬實(shí)際作業(yè)環(huán)境，解決了作業(yè)操作人員培訓(xùn)困難、培訓(xùn)條件復(fù)雜、場地不便等問題。使得人員培訓(xùn)更有效率，方便針對(duì)性設(shè)計(jì)培訓(xùn)科目，培訓(xùn)空間便利，安全性更高。

鋼軌銑削作業(yè)單元試驗(yàn)平臺(tái)通過鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)鋼軌、設(shè)計(jì)低恒速移動(dòng)平車，構(gòu)建了一種通用型銑削單元檢測平臺(tái)，可以作為通用檢測平臺(tái)對(duì)銑削作業(yè)單元進(jìn)行功能、性能指標(biāo)檢測，進(jìn)一步可作為認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)檢測機(jī)構(gòu)。