焊軌基地裝備創新發展的探討

張愛民 朱林榮 中國鐵路上海局集團有限公司上海工務大修段

中國鐵路上海局集團有限公司蕪湖北焊軌基地（上海工務大修段焊軌車間）是為了滿足中國高鐵建設和發展的需要于2009年建成投產，是集團公司唯一具備高鐵長軌焊接加工能力的長鋼軌焊接加工基地。在十多年的基地應用過程中，蕪湖北基地在焊軌裝備的創新道路上不斷探索，試圖通過裝備性能的提升，提高長軌焊接質量的穩定性，保障高鐵運行安全。通過努力，基地長軌焊接加工機控能力不斷加強、設備自動化程度不斷提高，計算機控制技術不斷得到應用。長軌焊接質量穩定性、生產作業效率不斷提高，作業環境和作業勞動強度不斷改善。

1 基地裝備創新發展的目標

基地裝備創新應以裝備性能的提升，保障長軌焊接加工質量的穩定，實現生產效率的提高為基本要求。利用既有裝備為基礎條件，結合基地裝備的特點，依托裝備大修改造、更新計劃和科研項目，開展基地設備創新。按裝備自動化、智能化的要求，利用既有綜合監控系統，優化提升對應崗位模塊功能，實現長軌焊接加工過程關鍵數據的自動采集、裝備智能聯網和數據共享。只有這樣才能既兼顧當前高鐵建設長軌需求，又可通過裝備創新，逐步實現基地長軌“智造”的最終目標。

2 基地裝備的分析

焊軌基地的建設是在10年前依據總公司“七統一”要求投資建設的，受當時投資、技術研發能力、對高鐵長軌焊接認識等影響，導致基地裝備性能越來越不能滿足高鐵長軌焊接質量要求、高鐵建設效率要求、安全生產要求、作業環境要求、勞動強度要求。

2.1 焊軌裝備的概況

為滿足高鐵長軌焊接要求，焊軌基地配置的主要裝備有百米軌成組吊運設備、鋼軌焊前除銹設備、鋼軌焊接設備、鋼軌焊縫初加工設備、鋼軌焊后熱處理設備、鋼軌焊接接頭矯直設備、鋼軌焊縫精加工設備、鋼軌焊縫探傷設備、500（100）m鋼軌組合吊裝設備、鋼軌輸送輥道裝置以及綜合監控設備（數據采集）等。這些裝備不是鋼軌焊接專用設備，就是利用通用設備改造后的專用組合裝備。為了保證高鐵長軌焊接質量全壽命、可追溯，基地還配備了具有信息化功能的綜合監控系統。

2.2 綜合監控系統的簡介

綜合監控系統以局域網的形式，將長軌焊接加工各作業崗位的關鍵數據采集后，在對應崗位終端保存，并上傳至服務器；管理人員能通過各自管理終端查閱操作層數據，判斷和確認鋼軌焊接質量；系統具備產品合格證生成等一些管理功能。作業崗位采集的數據來自人工測量后錄入數據或裝備自動采集的數據。

2.3 基地裝備的特點

（1）裝備涉及技術領域寬廣，大多集機械、電氣、液壓（氣動）、測控、計算機控制技術于一體。同時受鋼軌母材外觀精度與焊接接頭外觀精度要求的影響，對焊接裝備提出了更高的精度要求；增加了裝備創新發展的技術難度。

（2）制造標準和技術要求不完善；受鋼軌焊接裝備市場限制，各類裝備制造標準通常以制造廠商的企業標準或裝備采購技術要求作為制造標準和驗收指標，有些甚至僅以加工后鋼軌焊接接頭外觀質量標準作為驗收條件。

（3）通用設備與專用裝備存在巨大區別，如百米軌成組吊運設備是在通用門式起重機基礎上為了滿足百米軌吊裝技術要求，通過對4臺20 t通用門式起重機控制系統的專門設計，最后演變成可用于同時起吊7根（最多）百米鋼軌的百米軌成組吊運的專用裝備。

（4）裝備的自動化、智能化水平不夠，長軌焊接加工局限于半自動或手動狀態，長軌焊接加工生產效率受限。

3 基地裝備創新的實踐

近年來，蕪湖北焊軌基地利用設備大修、科研項目的機遇，結合焊軌裝備特點，充分利用既有資源和技術，通過對部分裝備的創新實踐，實現焊軌裝備的技術突破；朝著設備自動化、智能化的方向不斷邁進。

3.1 鋼軌組合吊機和立體貨位管理系統

基地配置鋼軌組合吊機用于將單支100 m原軌或500 m長軌吊運轉場的作業，基地共配置2套500 m鋼軌組合吊機，1套100 m鋼軌組合吊機?；亟Y合生產，開展組合吊機及立體貨位管理的研究，對組合吊機進行創新改造，在成功實現組合吊機創新改造和立體貨位管理系統項目的基礎上，結合組合吊機大修改造，先后完成了配軌場及成品場鋼軌組合吊機、立體貨位管理系統的推廣應用。

推廣應用過程中，結合配軌場、成品場組合吊機吊裝作業特點，優化改進了綜合監控系統配軌場吊裝崗位模塊，實現部分設備聯網和部分崗位數據共享功能。

創新后的裝備能實現自動依據軌場堆放情況等綜合數據，分析、判斷后續鋼軌吊運方案，為軌場的鋼軌吊運作業人員提供吊運策略；配軌場組合吊機能依據百米軌外觀檢測數據崗位數據，實現待焊軌自動配對建議；成品場組合吊機能依據上道工位數據，自動判別長軌軌條號、軌種、時速等入庫鋼軌狀態數據，軌場鋼軌貨位數據，為作業提供吊裝建議，并依據管理崗位裝車數據實現全自動裝車等智能化功能?？刂葡到y人機界面見圖1，500 m長鋼軌組合吊機見圖2。

圖1 控制系統人機界面

圖2 500 m長鋼軌組合吊機

3.2 SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備

鋼軌焊后熱處理裝備用于改善焊接接頭的綜合性能、降低焊接過程帶來的接頭不良影響，確保焊接接頭更可靠?；亟Y合老裝備的應用，分析了存在問題，提出了研發方案。結合裝備大修改造和課題研發，成功完成了智能化焊后熱處理裝備的創新。

智能化設備SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備實現一鍵操作功能（或在外部信號控制下實現全自動無人作業），具備有限條件下的智能化功能；實現與既有綜合監控系統網絡通訊及裝備動態遠程監控；可實現自動查找鋼軌焊縫位置、跟蹤、自動調整感應線圈和噴風冷卻器與鋼軌間隙及姿態的功能。取消了人工操作的工藝項點，改善了鋼軌焊縫加熱溫度均勻性和冷卻速度控制，提高了熱處理工序質量的穩定性。創新熱處理裝備見圖3。

圖3 SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備

3.3 鋼軌走行輥道線

鋼軌走行輥道線看似一個簡單而龐大的系統。在支撐基礎上均勻分布安裝電動輥、被動輥、導向裝置和可調導向裝置；鋼軌擱置在諸多滾筒上，電動機驅動輥筒轉動，利用摩擦力驅動鋼軌前行或后退；用于將前道工序加工或檢測完成后的鋼軌（含焊接接頭）輸送下道工序。

為了提高生產效率，減小輥道線裝備對長軌焊接質量的影響，保障焊軌生產安全有序進行，在分析研究輥道狀態的前提下，結合輥道大修改造，對輥道的主動輥配置、各類導向裝置結構進行創新改造，在確保安全、平穩的基礎上將鋼軌走行速度從40 m/min提升至50 m/mim；規范了控制系統的數據接口，實現了輥道線控制系統與綜合監控系統的聯網。鋼軌走行輥道線見圖4。

圖4 鋼軌走行輥道線

4 基地裝備創新成效

近年來，蕪湖北焊軌基地在裝備創新上做了不少嘗試，創新項目見表1。通過裝備創新，裝備性能得到了有效提升，裝備自動化、智能化水平不斷提高，安全技防功能不斷得到強化。

表1 裝備創新主要項目統計表

5 結束語

近年來，蕪湖北焊軌基地以科研項目、科技成果推廣應用、設備大修改造、合建技改、新材料應用及進口配件國產化等為平臺，積極開展裝備創新，通過裝備創新的探索和實踐，有效提升設備性能，提高長軌焊接質量的穩定性，保障高鐵運行安全。提高焊軌生產作業效率；并為基地裝備創新目標的實現，提供了技術支撐。還為管理創新中的勞動組織優化提供的有利條件，為“節支降耗”提供了技術上的支持。