中國研發自動鋪軌設備 大幅提升鐵路修建效率

人們應用自動鋪軌車的歷史已有幾十年。

它類似於一種複雜的門式起重機，伴隨著鐵路線的延伸而向前運行。它可以在人的操縱下將幾十噸重的混凝土底板和鋼軌精確地放置在指定位置，相比起人工鋪設，大大提高了施工效率。

傳統的鋪軌車雖然鋪設效率很高，但為它服務卻需要大量的資源和工期，其中最麻煩之處就在於，鋪軌車本身也要依靠軌道才能行進。它的專用軌道雖然無需像鐵路主線上的鐵軌那樣精密，但仍然需要事先專門修建。

在本就十分狹窄的地下鐵路隧道中修建專門軌道，施工難度高，工序極其繁瑣。

（傳統鋪軌車的施工現場）

此外，由於傳統鋪軌車必須依託鐵軌進行移動，因此根本沒有自主的轉場能力。要想運輸它，只能先行拆卸，送到施工現場再進行組裝。這極大增加了現場的工程量，佔用了大量的勞動力，而且拖延了工期。

（地鐵的施工環境十分狹小，限制了工程設備的展開）

為了提高生產力，工程師們急需一種使用靈活、轉場方便、自動化水平更高的鋪軌車。

（二）地鐵隧道里的「變形金剛」？中國研發輪式鋪軌車

正是在這種迫切需求的驅動下，中鐵四局八分公司成功研製出了輪胎式鋪軌車和多功能運輸車兩個配套鋪軌設備。

這種鋪軌設備的四組輪胎能夠如變形金剛一般進行多角度摺疊，從而實現在平地和隧道管壁上自如穿行，極大提高了鋪軌的效率和質量。

（平地運行的輪式鋪軌車）

（隧道管壁上運行的混凝土運輸車）

輪胎式鋪軌車採用八輪四驅動設計，無需沿著軌道行進，可以隨意行駛在圓弧形、馬蹄形和矩形等隧道斷面上。它的最大起重量達16噸，最大內凈空環3.3米，高3.1米。輪胎可以在0-45°擺角間自如活動以適應不同工作環境。

當隧道截面發生變化時，鋪軌車只需要自動支起，就可以使輪胎懸空並快速變換形狀與新截面吻合，全過程僅需幾分鐘即可完成。

（工作中的輪胎式鋪軌車）

自由擺動的車輪並不容易實現，它必須在可以自由變形的同時還能夠安全地支撐起整個設備的自重和負重，同時還能保質保量地實現設備的正常運行。

為了實現這一功能，設備安裝有自動變化系統、多角度輪胎行走系統、車載影像系統、紅外防撞系統、管片安全保護裝置、防傾翻裝置、支腿鎖定裝置、擺角鎖定裝置、三維調整裝置以及安全制動提升裝置等多重監測、控制系統。

鋪軌車的作業盲區可以受到持續的觀測，鋪軌車與隧道管片、其它鋪軌車輛及其它施工機械、施工人員之間都設置有安全距離，一旦進入安全距離後即自動開始報警，保障施工安全。

可見，看起來靈活簡便的機械背後是高端而精密的系統工程。

（輪式鋪軌車的核心科技——自由擺動的車輪）

由於涉及到混凝土的凝結硬化，現代化鐵路鋪軌的流程較為繁瑣，通常需要先綁紮底層鋼筋籠，澆築混凝土，再鋪設隔離層土工布和自密實層，隨後鋪設預製板和鋼軌。在前一層向上逐級鋪設時，後一級要繼續向前推進，因此整個施工過程相當於幾步同時進行。

（現代高速鐵路的結構）

輪胎式鋪軌車可以根據隧道內的具體施工條件分段進行鋪軌，它的施工組織更加靈活，有利於施工進度的提高。

此外，由於採用了三維調整裝置，橫樑採用滑動式布置，可實現左右橫向位移。鋪軌車上的四個獨立吊裝點可實現單獨調整或兩點、四點同時調整，極大提高了鋪軌作業的精度。

（正在進行鋪軌施工的輪式鋪軌車）

由於隧道內空間狹小，地面不平，因此物料、機械和人員的運輸始終是一個很難的課題。與輪式鋪軌車配套研發的多功能運輸車即是考慮到了隧道曲面、基底和車站平面、軌道、走形軌道等多種不同工況，並考慮到了預製板、軌排、混凝土等多種待運輸物料的一種萬用運輸平台。

（多功能運輸車）

走行多功能平板運輸車可用於預製板和軌排的運輸，它可載重30噸，採用獨立車輛自由組合裝置，在輪胎擺角、自動控制等方面採用了與輪式鋪軌車相同的技術。

這種萬能運輸車可以在各種形狀、型號的隧道當中自由穿行，車輛之間還可以自由組合，以實現大型構件、特種構件的運輸。

多功能立體式混凝土運輸車則用於新拌混凝土的運輸，它不僅可以採用輪胎，還可以根據現場的不同需求換用標準輪軌或走形軌輪軌，適用面極廣。

（換裝了標準軌輪軌的多功能立體式混凝土運輸車）

（三）輪式施工車輛家族到底優越在哪裡？

與傳統地鐵鋪軌設備相比，輪胎式鋪軌設備具有很大的優勢。

傳統鋪軌車在投入使用前需要預先安裝走形軌，平均每千米需要120個工日，在修建完成後拆除時也需要大量的工日。而輪式施工車輛則可以完全省去走形軌的安裝與拆除這兩道工序，設備拉來就能在隧道中直接行走。

這不僅節約了時間，還一舉解決了很多工程中由於隧道偏移而無法安裝走形軌支墩及無法打孔的問題。它不僅大大減少了人工、周轉料的使用，降低了成本，還避免了各種工序間的干擾，大大加快了施工速度。

由於不需要在隧道壁上打孔安裝走形軌支墩，因此輪式鋪軌車的使用也避免了對隧道結構的損壞，很好實現了隧道管片成品質量保護的目的。

（為安裝走形軌支墩而在管壁上打孔，破壞管壁）

而且，將輪胎式鋪軌車和多功能運輸車配合使用，可實現全區間單項工序的一次性施工，甚至可以實現全線的無軌施工。

傳統鋪軌車的走行速度為1~1.5km/h，而輪胎式鋪軌車則可以達到2km/h，無論是施工還是轉場，效率都比傳統鋪軌車快上很多。經測算，傳統鋪軌車每天完成鋪軌33.9米（含基底施工），而輪胎式鋪軌車每天則可以完成50米，這對於縮短工期、節約項目總開支的意義十分重大。

此外，輪胎式鋪軌車的靈活性也遠遠優於傳統鋪軌車。

相比起只能進行上下調整的傳統鋪軌車，輪胎式鋪軌車可以進行三維調整。它不需要人工輔助設備，就可以實現自動一體式變跨，大大減少了設備周轉時間。其受力結構、自動控制等方面也比傳統鋪軌車更為精密，因此安全性能比傳統鋪軌車更高。

（輪胎式鋪軌車採用的液壓制動系統）

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