大型养路机械在桥梁清筛中的应用

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高贵军

国家能源集团铁路装备公司 河北省 沧州市 061000

摘要

随着铁路技术的高速发展,大型养路机械在铁路维护作业中的应用程度迅速提升。大型养路机械在困难地段的使用,解决了山区小半径曲线地段桥梁的机械清筛问题,提升了线路维护的效率和质量。


关键词

小半径曲线桥梁 大型养路机械 桥梁清筛车 施工方法 探讨

正文


   随着我国铁路高速、重载、轨道重型化的发展,大型养路机械得到广泛应用。通过大型养路机械能够对铁路线路进行精确的捣固、清筛等作业,使轨道的几何尺寸保持在规定范围内,保障列车运行时轨道的稳定性,减少因轨道不平顺而导致的列车晃动和脱轨风险。通过大型养路机械对线路的维护,提高轨道的平顺性和舒适度,减少列车运行阻力,从而提高列车的运行速度和运输效率。良好的线路维护是铁路可持续发展的重要保障,确保铁路在未来能够继续为经济社会发展提供高效、安全的运输服务。朔黄铁路原平分公司管内正线可机械清筛的桥梁共计120座,按照清筛周期,2023年安排给我单位10km的桥梁清筛任务,上下行共28座桥梁。我车间以QSZ-400桥梁清筛车为基础捣固车3台,轨道车、物料车、洒水车共7台大机车组,负责该桥梁大型养路机械清筛任务。施工掐尖,针对作业地段为山区小半径曲线桥梁较多,作业困难,通过改进施工工艺,优化施工流程,采用新设备,按期优质高效的完成了清筛任务。

 

1、大型养路机械作业前期准备

1.1、大机车组的组成及分工大机车组共7辆,捣固车3+捣固车2+清筛车+物料车+平板车+轨道车+捣固车1。其中QSZ-400桥梁清筛车1台,负责道床的机械清筛作业;捣固车1负责清筛前的起道和拨道作业;轨道车的平板车负责给线路洒水降尘作业和物料车的牵引;物料车负责接受清筛车产生的道床旧料的收集和排放;捣固车2和捣固车3负责清筛后的线路恢复工作。

1.2、QSZ-400桥梁清筛车的性能:上升导槽通过宽度350mm,下降侧通过宽度300mm,通过深度200mm及以上,起道能力30mm,拨道能力±30mm,起道和拨道作业能力较弱。

1.3、通过线路调查发现的问题:

1.3.1、小半径曲线桥梁地段,枕木头至挡砟墙的宽度大约是150-200mm;桥头桥位普遍进行了梁架的加固,加固螺栓超长,造成枕木头至桥台的宽度大约是150mm左右。QSZ-400桥梁清筛车的上升导槽通过宽度350mm,下降侧通过宽度300mm,不能满足QSZ-400桥梁清筛车通过宽度、

1.3.2、小半径曲线桥梁地段枕下底砟厚度在150-200mm,梁端接茬处因梁端盖板的存在,底砟厚度在150左右mm,不满足清筛车底梁的通过深度。

1.3.3在朔黄铁路山区小半径曲线桥梁机械清筛,存在因桥梁枕木头至挡砟墙的宽度不足和底砟厚度不足影响桥梁清筛车通过的问题

2、改进的措施

2.1 针对小半径曲线桥梁枕木头至挡砟墙的宽度不足问题采取了了2种作业办法

2.1.1 人工方枕作业

宽度不足地段清筛前进行人工方枕作业,待清筛车通过后恢复。优点是人工作业在给点后开始,不影响整体的机械车组作业时间。缺点是人工方枕劳动强度大,效率低。方枕较多时候需求人员较多,及容易影响清筛进度。

2.1.2 捣固车拨道

对作业量大的地段,捣固车进行拨道作业。捣固车拨道具有拨道量大、速度快、作业效率高的优点,但捣固车拨道需要影响清筛车对位,减少了纯清筛作业时间。对拨道量较大的地段(大于100㎜),受枕木头外侧石砟影响,道床阻力大,回弹量较大,捣固车需要2次拨道。

为减少道床阻力,需要对枕木头外侧石砟进行犁边作业,以较少道床阻力。拨道距离较短地段采用人工犁边,作业速度快,车组到达现场前就能完成,不占用整体作业时间。针对拨道距离长,犁边距离长的问题,发明了铁路维护专用犁砟车,结合机械车组的动力,具有犁边效果好,速度快,节省大量人工的特点,缺点是需要动力的配合,占用了整体的作业时间。

2.2曲线拨道方法

2.2.1精确拨道法

根据桥梁的曲线特点,按曲线拨道量计算表进行精确拨道作业(以长32.6m梁为例)。

线桥位置关系:红实线为线路中心线;红虚线为圆曲线的一条弦,长度等于梁长(梁两端缝中心距离);黑实线为32.6m,宽3.9m的上行梁体;黑虚线为梁中心线;绿线为中矢。

 

 

 

1

 

由于梁体本身为直线型,圆曲线不能完全与梁中心线重合,导致过车时梁体局部受力偏心,图2所示。当梁中心线平分中矢时,梁整体受力较均匀,受力状态较稳定,此时线路的偏心值为设计偏心值。

 

 

2

 

 


 

32.6m梁长任意半径桥上曲线拨道量计算表

输入曲线半径(mm):

500000

输入右侧导槽与左侧导槽宽度差
(右-左)(mm):

100

说明:
1.线路偏心值以小里程往大里程方向,左偏为正,右偏为负。拨道量以小里程往大里程方向,左拨为正,右拨为负。
2.表中所有数值的单位均为mm。
3.表中黄色单元格需要手动输入数据(纯数字,不带单位)。
4.表中白色单元格为基础数据不需要任何操作,其数值将根据输入的黄色单元格数据自动计算并显示。

标记点编号

标记点位置

标记点距梁端的距离

标记点坐标

设计偏心值

筛前实际偏心值

筛前设计拨道量

筛后实际偏心值

筛后设计拨道量

备注

辅助计算列

X

Y

1

梁端缝中心

0

-16300

-133

-133

-133

183

50

-183


中矢

265.69

2


1207

-15093

-95

-95

-95

145

50

-145


X+

0

3


2414

-13886

-60

-60

-60

110

50

-110


Y+

499867.155

4


3621

-12679

-28

-28

-28

78

50

-78




5

线路中心线与梁中心线重合点

4775

-11525

0

0

0

50

50

-50




6


4828

-11472

1

1

1

49

50

-49




7


6035

-10265

27

27

27

23

50

-23




8


7242

-9058

51

51

51

-1

50

1




9


8449

-7851

71

71

71

-21

50

21




10


9656

-6644

89

89

89

-39

50

39




11


10863

-5437

103

103

103

-53

50

53




12


12070

-4230

115

115

115

-65

50

65




13


13277

-3023

124

124

124

-74

50

74




14


14484

-1816

130

130

130

-80

50

80




15


15691

-609

132

132

132

-82

50

82




16

梁中心

16300

0

133

133

133

-83

50

83




17


16898

598

132

132

132

-82

50

82




18


18105

1805

130

130

130

-80

50

80




19


19312

3012

124

124

124

-74

50

74




20


20519

4219

115

115

115

-65

50

65




21


21726

5426

103

103

103

-53

50

53




22


22933

6633

89

89

89

-39

50

39




23


24140

7840

71

71

71

-21

50

21




24


25347

9047

51

51

51

-1

50

1




25


26554

10254

28

28

28

22

50

-22




26


27761

11461

1

1

1

49

50

-49




27

线路中心线与梁中心线重合点

27825

11525

0

0

0

50

50

-50




28


28968

12668

-28

-28

-28

78

50

-78




29


30175

13875

-60

-60

-60

110

50

-110




30


31382

15082

-95

-95

-95

145

50

-145




31

梁端缝中心

32600

16300

-133

-133

-133

183

50

-183




 

优点:在曲线作业时利用该种作业方法,能精确计算出桥上每处的拨道量,可以在桥上进行精确拨道,作业后的线路比较圆顺、可靠,后续车辆能顺利通过。

缺点:对测量人员和测量数据要求比较高,捣固车需全程作业,拨道变化频繁,对捣固车要求较高,任务量比较大。

2.2.2最小距离拨道法

根据探挖的数据,按宽度最窄和底砟最薄的位置设计起拨道方案,捣固车按照设计的方案进行起拨道作业。以97#桥起拨道方案为例:

①调查数据:210km705m桥台最小宽度为270mm,210km835m位置桥台最小宽度为140mm。清筛机右侧导槽最小通过宽度350mm,210km705m需要向线路左侧拨道80mm210km835处向左拨道210mm才能满足清筛条件。





②拨道方案


 

③捣固车拨道量

 

 

 

1车拨道数据(向左拨道)

5m顺坡长度 拨道量(mm)

距离m

0

5

10

15

16

21

26

31

32


拨道量

0

25

50

75

80

55

30

5

0

(mm)















1车拨道数据(向左拨道)

5m顺坡长度 拨道量(mm)

距离m

104

109

114

119

124

129

134

139

144

146


拨道量

0

25

50

75

100

125

150

175

200

210

(mm)















距离m

146

151

156

161

166

171

176

181

186

188


拨道量

210

185

160

135

110

85

60

35

10

0

(mm)

总结:该桥桥头一次拨道位,桥尾分两次拨道

优点:作业速度快,能将不满足清筛条件的地段直接拨到位,作业效率高。

缺点:作业后的线路状态差,后续车辆通过需要检查线路状态具备通过能力再续行。

2.3 针对小半径曲线桥梁枕木底部底砟厚度不够清筛车底梁通过问题采取了了2种作业办法。

2.3.1 人工方枕作业

厚度不足地段清筛前进行人工方枕作业,待清筛车通过后恢复。优点是人工作业在给点后开始,不影响整体的机械车组作业时间。缺点是人工方枕劳动强度大,效率低。方枕较多时候需求人员较多,及容易影响清筛进度。

2.3.2 捣固车起道

对作业量大的地段,捣固车进行起道作业。捣固车拨道具有起道量大、速度快、作业效率高的优点,但捣固车起道作业有时需要影响清筛车对位,减少了纯清筛作业时间。

3.具体应用

3.1桥梁数据:112#桥引岗渠中桥 全长62.5m;60kg/m,II型桥枕,橡胶步行板,水泥挡砟板;型号:2-24m-预应力钢筋混凝土桥,枕木1840根/公里,枕木间距0.55m,50kg/m护轨。桥头239km369m,桥尾239km431m;梭头239km359m和441m, 

序号

里程

桥长

枕下深度(mm)

轨枕头至梁边距离(mm)

备注

中间


1

k239+284

直缓






现场核对数据

2

k239+359

梭头







3

k239+369

桥头

300


310

700

100

起道50,宽150mm

4

桥台
螺栓





90

起道50,宽170mm

5





100

可切20

6





120

可切20

7





140

可切30

8





160


9

k239+376

梁端

190


140

430

330

方枕

10

k239+388

梁中

360


250

430

420


12

k239+400

梁端

230


160

500

390


13

k239+411

梁中

420


270

300

430

250,宽410

14

k239+425

梁端

370


190

450

240

方枕前3后2

15

桥台
螺栓



130


100

起道50,宽210mm

16



130


70

起道50,宽170mm

17






现场再挖

18






现场再挖

19



90


100


20

k239+431

桥尾







21

k239+441

梭头







21

曲线数据

曲线旋向:右旋    起始里程:239.279  终点里程:239.896   全长616.85
曲线半径:600     缓长:130      超高: 75

3.2起拨道方案

3.2.1.调查数据:239km369m桥台最小宽150mm,239km427m位置桥台最小宽度为170mm。

3.2.2.清筛机右侧导槽最小通过宽度350mm,239km369m需要向线路左侧拨道200mm,239km427处向左拨道180mm才能满足清筛条件。

 





 


3.3.作业程序

1)需人工挖开239km350m-453m左侧枕木石砟,共103米,挖开深度200mm,宽度300mm。

2)捣固车在239km364m-434m处按上图起道50mm,起道前后按照10进行顺。捣固车拨不到位的地方清筛机进行拨道,清筛机对起道位置做好落道。

3)回拨方案:捣2按照测量组测量后数据进行拨道,捣3车按照测量后数据进行精确拨道。

2车拨道数据(向左拨道)

5m顺坡长度 拨道量(mm)

距离m

0

5

10

15

20

25

30

35

38

43

48

53

58

拨道量

0

40

80

120

160

200

160

120

100

100

100

100

100

(mm)















2车拨道数据(向左拨道)

5m顺坡长度 拨道量(mm)

距离m

63

68

74

79

82

87

92

97

102

107

112

118


拨道量

100

100

100

150

180

155

130

105

80

55

30

0


(mm)

 

3.4方案总结:该桥桥头拨道200mm,桥尾拨道180mm。实际桥头起道40mm,拨道175mm,桥尾拨道200mm,起道40mm,清筛机通过桥台时宽度不够,通过移动大臂,起道和拨道通过;梁中位置两线间有钢梁,拨完道宽度270mm,清筛机右拨30mm通过。该桥整体起道50mm,清筛机进行落道,捣固车捣固完毕整体高20mm左右。

4.取得的成效

经过2023621日至11月中旬的40个天窗点的施工验证,成功完成了朔黄铁路原平分公司管内10km的桥梁清筛任务,有效的、完美地解决了600米小半径曲线桥梁机械化清筛问题,共完成上、下行共 28 座桥梁,保障了铁路的正常运行和国家能源供应通道的畅通。通过改进施工工艺、优化施工流程和采用新设备,解决了山区小半径曲线桥梁地段作业困难的问题,提高了线路维护的效率和质量。针对小半径曲线桥梁枕木头至挡砟墙宽度不足和底砟厚度不够的问题,采取人工方枕作业和捣固车拨道、起道等多种作业办法,有效保障了清筛车的顺利通过。发明铁路维护专用犁砟车,提高了犁边作业效率,节省了大量人工。在曲线作业中采用精确拨道法和最小距离拨道法,能够根据不同情况进行精确拨道,使作业后的线路比较圆顺、可靠,提高作业速度和效率。

5.需要进一步探索的方向

继续探索降低人工方枕作业劳动强度、提高效率的方法,减少对清筛进度的影响。进一步优化捣固车拨道和起道作业流程,减少对清筛车对位的影响,增加纯清筛作业时间。对铁路维护专用犁砟车进行改进和完善,提高其性能和适应性,减少对整体作业时间的占用。深入研究测量技术和数据处理方法,提高测量人员的专业水平,为精确拨道法提供更准确的测量数据。探索更加高效、可靠的机械清筛施工工艺和技术,使大型养路机械适应不同地形和线路条件下的桥梁机械清筛任务。

 


...


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