楊 斌，王發(fā)燈，王 鵬

(1．昆明中鐵大型養(yǎng)路機(jī)械集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650215;2．中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

側(cè)切式清篩技術(shù)分析及應(yīng)用展望

楊 斌1，王發(fā)燈2，王 鵬2

(1．昆明中鐵大型養(yǎng)路機(jī)械集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650215;2．中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

分析并總結(jié)了我國線路清篩作業(yè)的現(xiàn)狀和需求，介紹了國內(nèi)外清篩技術(shù)的研究和應(yīng)用，提出側(cè)切式清篩技術(shù)是一個(gè)新的發(fā)展方向，最后探討了側(cè)切式清篩機(jī)在不同線路上的作業(yè)模式。研究表明，側(cè)切式清篩機(jī)可以適用于各種形式的道岔清篩，能應(yīng)用于雙線隧道的清篩，在輔以撥道作業(yè)的情況下，還能解決部分單線直墻襯砌隧道清篩作業(yè)這一難題，具有良好的應(yīng)用前景。

側(cè)切式清篩技術(shù) 道岔 隧道 作業(yè)模式

在我國，鐵路線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)現(xiàn)有的大中型養(yǎng)路機(jī)械并不能完全滿足線路養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場作業(yè)需求。尤其是在隧道內(nèi)，清篩作業(yè)環(huán)境差，效率低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大且作業(yè)質(zhì)量難以保證。側(cè)切式清篩機(jī)能夠完成隧道內(nèi)道砟清篩作業(yè)，國外已經(jīng)研制使用了相關(guān)技術(shù)。因此，研究和分析側(cè)切式清篩機(jī)技術(shù)，有助于提高我國鐵路線路維修質(zhì)量及養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)裝備水平。

1 國內(nèi)線路清篩技術(shù)現(xiàn)狀

保持道床彈性和排水良好是清篩作業(yè)的主要目的。國內(nèi)鐵路線路形式多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，正線、邊坡、道岔、橋梁、隧道清篩作業(yè)環(huán)境和要求迥異［1］，給清篩技術(shù)帶來很大的難題，需要不同的清篩機(jī)來滿足不同線路的清篩作業(yè)需求。中型、大型清篩機(jī)，邊坡清篩機(jī)和現(xiàn)有道岔清篩機(jī)只能清篩正線和部分道岔區(qū)線路，主要機(jī)型有奧地利普拉塞的 FRM 80S型邊坡清篩機(jī)、HRM2004CH型高效清篩機(jī)，美國KERSHAW公司和LORAM公司的邊坡清篩機(jī)，以及昆明中鐵自主研發(fā)的BS-550 邊坡清篩機(jī)［2］。

1983年7月，原鐵道部引進(jìn)奧地利普拉塞公司的RM76型清篩機(jī)。1987年昆明中鐵率先在國內(nèi)試制成功QQS-300型全斷面道砟清篩機(jī)。自此我國開始了鐵路線路機(jī)械化清篩作業(yè)的歷史進(jìn)程。隨后，昆明中鐵通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、消化吸收再創(chuàng)新，打破國外技術(shù)壁壘，全面掌握了國外先進(jìn)技術(shù)，積累了一批自有技術(shù)和核心技術(shù)，開發(fā)了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，如國產(chǎn)化RM80型道砟清篩機(jī)、QQS-550型全斷面清篩機(jī)、QQS-450型全斷面清篩機(jī)等［3］。

除昆明中鐵以外，我國各鐵路局還自行研制了多種清篩機(jī)械，如分別用于鐵路單線和復(fù)線地段道床清篩作業(yè)的XZQ-S(XZQ-S2)型單(雙)變小型枕底清篩機(jī)和QQS-300型中型清篩機(jī)。這兩種機(jī)械無作業(yè)走行驅(qū)動(dòng)裝置，區(qū)間運(yùn)行依靠軌道車或機(jī)車牽引。此外，還自行研制了大型軌行式全斷面清篩機(jī)，如柳州鐵路局LZ-80型、上海鐵路局ND-80型、沈陽鐵路局雙扒鏈型、濟(jì)南鐵路局JQY-1型清篩機(jī)等。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)和二次創(chuàng)新，我國已形成以大型清篩機(jī)械為主的機(jī)械化清篩新格局。我國大型清篩機(jī)械不但在裝備水平上而且在運(yùn)用技術(shù)上均獲得了重大進(jìn)展，對(duì)減輕線路工人作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高道砟清篩質(zhì)量和作業(yè)效率起到了積極作用［4］。然而，目前國內(nèi)隧道清篩工作基本上還是采用人工作業(yè)，國內(nèi)外專屬隧道清篩機(jī)械尚屬空白［5］。岔區(qū)線路繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，清篩技術(shù)的應(yīng)用也處于起步階段。

2 側(cè)切式清篩技術(shù)分析

2.1 側(cè)切式清篩機(jī)介紹

側(cè)切式清篩機(jī)是在側(cè)切式挖掘技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的清篩機(jī)，雖然整機(jī)結(jié)構(gòu)不同，基本原理均是采用刀板挖掘裝置進(jìn)行道床枕底挖掘［6］。國外目前有兩種技術(shù)較為成熟的側(cè)切式清篩機(jī)。一種是美國HARSCO公司生產(chǎn)的 GO4S-Ⅲ-C型邊坡、道岔一體式清篩機(jī)(圖1)，它采用斗輪與底切挖掘裝置相配合的清篩作業(yè)方法。該清篩機(jī)的挖掘裝置設(shè)計(jì)了懸臂支撐梁，用來控制斗輪挖掘機(jī)構(gòu)與刀板挖掘機(jī)構(gòu)在挖掘作業(yè)時(shí)的左右橫移和上下升降。

圖1 GO4S-Ⅲ-C型清篩機(jī)

另一種是奧地利普拉塞公司的URM700型道岔清篩機(jī)(圖2)。它裝備了旋轉(zhuǎn)式的枕底挖掘裝置，左右對(duì)稱布置一組扒鏈?zhǔn)降倪吰峦诰蜓b置。在進(jìn)行道岔挖掘時(shí)，先用邊坡挖掘裝置開挖出一條溝槽，然后將側(cè)切刀板放下，從枕底切入，進(jìn)行枕底挖掘，實(shí)現(xiàn)連續(xù)清篩作業(yè)，可節(jié)省清篩作業(yè)的準(zhǔn)備工作時(shí)間。該清篩機(jī)還在側(cè)切刀板遠(yuǎn)端設(shè)置了定位加強(qiáng)裝置，能夠很好地解決刀板遠(yuǎn)端切削強(qiáng)度不足的問題。

圖2 URM700道岔清篩機(jī)

中國鐵道科學(xué)研究院與昆明中鐵正在聯(lián)合研制的CQS-300型側(cè)切式全斷面道床清篩機(jī)如圖3所示。該清篩機(jī)主要由前后司機(jī)室、挖掘裝置、道砟輸送裝置、篩分裝置、污土輸送裝置、車架和兩個(gè)三軸轉(zhuǎn)向架等部件組成。它采用刀板枕底挖掘與斗輪挖掘提升相結(jié)合的方式作業(yè)。挖掘裝置通過刀板切入枕底，將枕底道砟挖掘并排出至邊坡處，然后利用斗輪挖掘裝置將道砟挖掘提升至道砟輸送裝置，通過輸送帶將道砟傳送到篩分裝置，道砟經(jīng)過篩分后，干凈的道砟回填至道床，污土通過主污土帶傳送到車體后方并拋出道床外面。

圖3 CQS-300型側(cè)切式清篩機(jī)

2.2 側(cè)切式清篩技術(shù)特點(diǎn)

側(cè)切式清篩技術(shù)主要用于解決多種形式、復(fù)雜地段道岔的清篩作業(yè)問題，可適用于正線、邊坡，兼顧橋梁和隧道清篩，具備高效、穩(wěn)定、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，詳述如下:

1)輔助作業(yè)時(shí)間短、輔助施工人員較少，不需人工預(yù)先開挖工作斷面;

2)可單邊獨(dú)立作業(yè)(道岔清篩)或雙邊同時(shí)作業(yè)(邊坡清篩);

3)作業(yè)方式靈活快速、不需要拆除轉(zhuǎn)轍機(jī)等設(shè)備，能適應(yīng)多種形式道岔的清篩;

4)可方便地為大型全斷面枕底清篩機(jī)挖掘安裝底梁用的攏口;

5)能適應(yīng)部分橋梁和隧道地段清篩。

3 側(cè)切式清篩技術(shù)應(yīng)用展望

3.1 道岔清篩作業(yè)

我國鐵路岔區(qū)線路復(fù)雜，要求道岔清篩機(jī)的作業(yè)模式能適應(yīng)多樣的道岔形式。

1)單渡線施工作業(yè)模式

單渡線是鐵路運(yùn)營線路最為普遍的一種道岔形式［7］(圖4)。側(cè)切式道岔清篩機(jī)由于左右對(duì)稱各布置一組斗輪挖掘裝置和刀板式枕底挖掘裝置，可通過2次施工全面覆蓋整組道岔，且工作裝置不侵入鄰線，不影響鄰線運(yùn)營。施工時(shí)整機(jī)無需調(diào)頭。

圖4 單渡線道岔施工(單位:mm)

2)站線施工作業(yè)模式

我國典型站線布局如圖5所示，線路建設(shè)時(shí)未考慮大型養(yǎng)路機(jī)械施工要求，1，3號(hào)道岔或2，4號(hào)道岔的距離較近，傳統(tǒng)道岔清篩機(jī)的展寬有限，不能全部覆蓋三線施工，需要拆接4次，施工相對(duì)繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大。側(cè)切式道岔清篩機(jī)采用直股單向的作業(yè)模式。清篩機(jī)沿著作業(yè)方向始終行駛在直股線路上，進(jìn)入4號(hào)道岔時(shí)，沿著作業(yè)方向左側(cè)的挖掘裝置進(jìn)行挖掘作業(yè)，挖掘刀板從左至右切入枕底;進(jìn)入2號(hào)道岔時(shí)，沿著作業(yè)方向右側(cè)的挖掘裝置進(jìn)行挖掘作業(yè)，挖掘刀板從右至左切入枕底。同樣的作業(yè)模式適用于1，3號(hào)道岔，從而完成全部4組道岔清篩。

圖5 站線施工模式

3)交叉渡線、對(duì)稱道岔等施工作業(yè)模式

在駝峰編組場內(nèi)主要采用雙開對(duì)稱道岔和對(duì)稱三開道岔。而我國在站場設(shè)計(jì)中，還常將交叉渡線與復(fù)式交分道岔組合使用，如圖6、圖7所示。這些道岔的道床維護(hù)保養(yǎng)多采用人工及小型機(jī)具輔助施工模式，作業(yè)效率較低［8］。側(cè)切式道岔清篩機(jī)左右對(duì)稱的挖掘裝置，通過類似于前述站線作業(yè)模式，可以有效地解決此類型道岔及道岔組合的機(jī)械化清篩問題。

圖6 交叉渡線道岔(單位:mm)

圖7 復(fù)雜道岔(單位:mm)

3.2 正線清篩作業(yè)

側(cè)切式清篩機(jī)進(jìn)行正線清篩作業(yè)時(shí)，出入施工現(xiàn)場不需配備輔助人員，施工組織模式相對(duì)簡單，對(duì)需要臨時(shí)清篩的道床可做到及時(shí)處理并快速離開。傳統(tǒng)清篩機(jī)作業(yè)前需要預(yù)先開挖工作端面，以便將扒鏈穿入連接成整體才能進(jìn)行施工作業(yè)，如圖8(a);側(cè)切式清篩機(jī)作業(yè)時(shí)無需人工開挖工作端面，利用斗輪挖出溝槽放下刀板，刀板切入枕底便直接進(jìn)入施工狀態(tài)，更適宜我國開“天窗”的作業(yè)模式，如圖8(b)。

3.3 道床邊坡清篩作業(yè)

側(cè)切式清篩機(jī)兩側(cè)均布挖掘裝置，可根據(jù)工務(wù)施工需要進(jìn)行單側(cè)或雙側(cè)邊坡清篩作業(yè)，如圖9所示。

圖8 正線清篩作業(yè)前

圖9 邊坡清篩

3.4 橋隧道床清篩作業(yè)

我國鐵路橋梁、隧道形式多樣，數(shù)量較多，現(xiàn)有的清篩機(jī)因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，不能進(jìn)行有效的清篩作業(yè)。橋梁的作業(yè)條件優(yōu)于隧道，多數(shù)的橋梁可以采用現(xiàn)有的清篩機(jī)作業(yè)，若設(shè)備能應(yīng)用于隧道清篩作業(yè)，則適用于橋梁。

TB 10003—2005《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》［9］中第8.0.4條規(guī)定，軌枕端頭至側(cè)溝、電纜槽間的道砟寬度不應(yīng)小于200 mm，靠近道床一側(cè)的側(cè)溝墻身應(yīng)增設(shè)構(gòu)造鋼筋。即隧道設(shè)計(jì)建造時(shí)，軌枕端頭至側(cè)溝、電纜槽間的道砟寬度≥200 mm就符合標(biāo)準(zhǔn)要求。而國內(nèi)現(xiàn)有清篩機(jī)，以QS650型為代表，其挖掘機(jī)構(gòu)輸砟導(dǎo)槽寬度尺寸最小為550 mm，如要進(jìn)行清篩作業(yè)，枕木端頭距各種鐵路設(shè)施的距離要大于550 mm。

復(fù)線隧道枕木端至側(cè)溝或電纜槽距離小于400 mm，如使用QS650型清篩機(jī)進(jìn)行清篩作業(yè)，需多次撥道。側(cè)切式清篩機(jī)采用自兩線間用刀板切入枕底的方式進(jìn)行枕底挖掘，不必進(jìn)行撥道作業(yè)，可有效解決復(fù)線隧道清篩作業(yè)問題，如圖10所示。

圖10 復(fù)線隧道側(cè)切式清篩機(jī)施工示意(單位:mm)

單線直墻襯砌隧道如圖11(a)所示［10］，其最小凈寬b=4 900 mm，若軌枕采用Ⅱ型軌枕(長2 500 mm)，則軌枕頭距兩側(cè)障礙物距離分別為500，900 mm;若軌枕采用Ⅲ型軌枕(長2 600 mm)，則軌枕頭距兩側(cè)障礙物最小距離分別為450，850 mm。側(cè)切式清篩機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輔以撥道作業(yè)，用刀板切入枕底的方式進(jìn)行枕底挖掘，可有效解決此類型的隧道清篩作業(yè)問題，如圖11(b)所示。

圖11 單線直墻襯砌隧道斷面及側(cè)切式清篩機(jī)作業(yè)示意

4 結(jié)語

我國鐵路隧道內(nèi)清篩作業(yè)環(huán)境差，效率低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大且作業(yè)質(zhì)量難以保證，國內(nèi)現(xiàn)有的大中型養(yǎng)路機(jī)械并不能滿足現(xiàn)場作業(yè)需求。

側(cè)切式清篩機(jī)是在側(cè)切式挖掘技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的清篩機(jī)，它采用刀板枕底挖掘與斗輪挖掘提升相結(jié)合的方式進(jìn)行作業(yè)。致力于解決多種形式、復(fù)雜地段道岔的清篩作業(yè)問題，具備高效、穩(wěn)定、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

側(cè)切式清篩機(jī)采用自兩線間用刀板切入枕底的方式進(jìn)行枕底挖掘，不必進(jìn)行撥道作業(yè)，可有效地解決復(fù)線隧道清篩作業(yè)問題;若輔以撥道作業(yè)，可進(jìn)行單線直墻襯砌隧道內(nèi)的道砟清篩作業(yè)。

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U216．63+2

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．07．37

1003-1995(2015)07-0130-04

2015-03-20;

2015-04-25

中國鐵道科學(xué)研究院基金項(xiàng)目(2014YJ021)

楊斌(1970— )，男，云南昆明人，高級(jí)工程師。

(責(zé)任審編 李付軍)