自制长钢轨偏卸装置在营业线卸轨施工中的应用

赵文栋,姚海,吴国春

摘要：乌将铁路扩能改造工程乌甘、准将段铺轨施工中，需要先利用既有营业线途卸长钢轨，然后再将长钢轨横向拨移到新线完成铺设。营业线人工拨移500米长轨，劳动强度大（俗称“翻山”）、安全隐患多、工效低。为此，中铁一局集团新运工程有限公司乌将铁路扩能改造项目部自行设计加工长钢轨偏卸装置，实现了从营业线上直接将500米钢轨卸落在新线上，在营业线天窗点施工中，圆满完成2小时卸长轨4对（2km）的既定目标。

关键词：自制长钢轨偏卸装置、营业线、途卸长钢轨

一、使用背景  

乌将铁路扩能改造工程乌北站至甘泉堡站、准东站至将军庙站区间，新线与既有线并行建设，具备直接偏卸条件。营业线为货运线，为便于新线施工，在距离既有线线路中心1.5米位置设置高1.5米临时围网，作为新线施工硬隔离。营业线车流密集，铺轨工期紧，天窗施工即要求效率又要绝对确保营业线运输、设备安全，施工组织及管理难度大。采用常规途卸钢轨、人工拨移方式，需先拆除硬隔离，拨移完钢轨再次安装硬隔离，存在大量人员上道作业，安全隐患大，作业效率低，需要天窗时间长等困难。为了解决以上问题，项目部提出不拆除硬隔离，一次偏卸方案，目标定在每小时卸1Km钢轨，天窗3个小时扣除设备进出时间，卸长轨4对（2km）的目标。

二、工作原理

自制长钢轨偏卸装置固定安装在铁路平板车上，由导向滚筒及支座、伸缩导向架、升降导向架、液压油缸、液压泵站、发电机等组成。通过长钢轨普平运输车将一列500m长钢轨运输至预定作业地点，由长钢轨推送车（WZ500E）逐对将长钢轨推送至长钢轨偏卸装置导向滚筒龙口内，继续推送长钢轨依次通过伸缩导向架和升降导向架龙口，操作液压泵站调节伸缩导向架和升降导向架伸出长度，使长钢轨偏卸装置内长钢轨偏出铁路平板车一定距离，再操作液压泵站调节升降导向架使长钢轨前端落在地面上（新铺线路路基或轨枕上），用卸轨卡固定长钢轨与地锚，利用机车牵引长轨列车完成长钢轨途卸。

三、机构布置

乌将铁路扩能改造工程新铺线路与既有营业线线间距为4.2m，安全硬隔离距既有营业线线路中心1.5m，高度超出轨面约0.8m。所使用的铁路平板车（N17）宽度为3m、高度1.2m，故：将长钢轨偏移出铁路平板车侧面1.5m即可通过营业线并跨越安全硬隔离卸到新铺线路路基上，为保证个别地段硬隔离设置不规范，设计钢轨偏移线路中心2米，实测偏移量达2.2米仍能正常使用。

使用5辆铁路平板车（N17，换长1.3）安装长钢轨偏卸装置，可以将既有营业线长轨列车上的长钢轨偏移到新铺线路上。

图3.1长钢轨偏卸装置布置模型图

图3.2长钢轨偏卸装置安装布置

表3.1长钢轨偏卸装置各机构组成明细

机构名称	编号	组件名称	材料	规格尺寸	数量	备注
导向 滚筒组	1#～5#	底座	槽钢	16#A型，长度3m	5根
		滚筒		Φ90mm*200mm	2件*5组
伸缩 导向架	1#	底座板	钢板	厚度10mm，0.5*3m	1块
		支撑架	方管	150*150mm，壁厚6mm，长度2m	2根
			方管	130*130mm，壁厚6mm，长度2.5m	2根
		滚筒		Φ90mm*180mm	2件
		液压油缸		5T，行程1000mm	1件
	2#～3#	底座板	钢板	厚度12mm，0.75*3m	1块*2组
		支撑架	方管	180*180mm，壁厚12mm，长度2.5m	2根*2组
			方管	150*150mm，壁厚12mm，长度3m	2根*2组
		滚筒		Φ90mm*180mm	2件*2组
		液压油缸		5T，行程1200mm	1件*2组
升降 导向架	1#～2#	底座板	钢板	厚度16mm，0.75*3m	1块*2组
		支撑架	方管	180*180mm，壁厚12mm，长度2.5m	2根*2组
			方管	150*150mm，壁厚12mm，长度3m	2根*2组
		升降架	方管	140*140mm，壁厚6mm，长度1m	2根*2组
			方管	120*120mm，壁厚6mm，长度1.2m	2根*2组
		滚筒		Φ90mm*180mm	2件*2组
		液压油缸		8T，行程1500mm	1件*2组
		液压油缸		10T，行程800mm	1件*2组

四、机构承载力计算

由图3.1所示，导向滚轮组1#～5#安装在铁路平板车板面上，按装载加固方案进行加固可满足要求。伸缩导向架1#伸出铁路平板车侧面最大距离为0.5m，伸缩导向架2#伸出铁路平板车侧面最大距离为1m，伸缩导向架3#伸出铁路平板车侧面最大距离为1.5m，升降导向架1#～2#伸出铁路平板车侧面最大距离为2m。按导向架伸出铁路平板车侧面最大距离2m计算验证机构是否满足需要，结果如下：

已知升降导向架（悬臂梁）悬出距离为2000mm，梁截面为矩形钢管，2根钢管组成1个悬臂梁结构。钢管宽b=150mm，高h=150mm，壁厚12mm，钢管惯性矩Ix=1922.61cm4  ,抗弯模量W=313.26cm3  ,钢管截面塑性发展系数γx=1.15，弹性模量E=206GPa，安全系数K=2,集中载荷拉力9

0000N（每根钢轨自重30吨，全部为滚动摩擦，因长轨扭曲变形，个别滚轮卡滞等，经验拉力需3吨（30000N）左右，两根钢轨需60000N，加1.5倍安全余量，拉力按照90000N计算），拉力与水平方向夹角20度，向下拉力32757N，跨距L=2000mm，许用应力215N/mm2,计算如下:

    悬臂梁为双钢管结构，按照两个独立悬臂梁计算应力。

每根钢管最大弯矩M=32757/2*2=32757N.m

σ=K*M/W=2*32757/313.26=209.14﹤215

挠度y=PL^3/（3*E*Ix）=(32.757/2*23*109)/(3*206*109*1922.61*104)=0.01mm

允许挠度为L/500=2000/500=4mm，满足需要。

五、工作流程

长钢轨偏卸装置在营业线卸轨施工过程中，其主要的工作流程：

图5.1自制长钢轨偏卸装置在营业线卸轨施工流程图

六、主要工作流程操作要点

6.1.施工准备

根据长轨列车运行方向和卸轨方向确定自制长钢轨偏卸装置安装方向。

6.2自制长钢轨偏卸装置组装

铁路平板车（N17，换长1.3）7辆连挂，按设计距离依次将长钢轨顺坡架（1辆）、长钢轨推送车（1辆）、钢轨偏移导向滚筒（2辆）、伸缩钢轨导向架（2辆）、升降钢轨导向架（1辆）吊装到位，配套连接液压油缸、液压泵站、发电机。将两块配重分别吊装到两个升降钢轨导向架固定一端，按装载加固方案要求完成各设备及机构装载加固。

图6.1长钢轨偏卸装置组装

6.3列车编组及长钢轨装车运输

长轨列车进入基地后按轨节表配对装车，装车完成后与长钢轨偏卸装置平板车编组（长轨列车尾车与长钢轨顺坡架平板车连挂）运输至施工现场。

6.4长轨列车就位

长轨列车组运行至尾车距卸轨起点50m处一度停车，以3km/h速度牵出对位，尾车越过卸轨起点约10m位置停车。

6.5偏卸装置调节

将两个钢轨升降导向架翻转并安装紧固法兰螺栓，调节升降油缸使钢轨导向轮处于落轨适当位置，调节各伸缩导向架使钢轨导向轮偏移出平板车适当位置（在场内试验时在伸缩臂上标记好位置便于现场对位）。

6.6推送车推送对位

（1）长轨解锁（2）牵引并推送长轨进入钢轨偏卸装置导向滚筒（3）继续推送长钢轨依次通过伸缩导向架和升降导向架滚筒。

图6.2长钢轨通过升降导向架

6.7偏卸装置偏移顺坡长钢轨

调节伸缩导向架和升降导向架，使长钢轨弯曲曲线圆顺，继续推送将钢轨前端落在地面上（新铺线路路基或轨枕上）。 

图6.3偏卸装置偏移顺坡长钢轨

6.8长钢轨端头地锚固定

在铺轨起点位置安装地锚；长钢轨前端安装钢轨牵引卡，打紧斜楔，用Φ22mm短钢丝绳与地锚连接。

图6.4长钢轨端头地锚固定

6.9引导长轨列车牵出

确认长钢轨与地锚连接牢固后，松开推送车夹紧滚轮，引导机车缓慢牵出，将长钢轨从长轨列车上拖拉出来，完成一对长钢轨途卸。

图6.5引导长轨列车牵出完成卸轨

6.10完成长钢轨途卸

重复以上步骤，完成整列长钢轨途卸。操作液压泵站收起伸缩导向架和升降导向架至铁路平板车安全限界内锁紧，长轨列车返回基地。

七、作业注意事项

7.1普平长轨列车每层钢轨整体锁定拆除后，按要求安装单根锁定装置。

7.2用偏卸装置横向或竖向顺弯钢轨时，钢轨应平滑过度，避免出现急弯损伤钢轨。

7.3为保证施工及行车安全，行车组织时必须满足行规及技规的要求。

结束语

综上所述，采用长钢轨偏卸装置铺设长钢轨的施工技术与传统工艺相比，施工设备简单、适用性强，节省劳动力，安全性较高。在乌将铁路扩能改造施工中，天窗点内顺利完成了3小时卸长轨4对（2km）的既定目标。