线路捣固稳定车

常士家

【摘 要】为了解决道岔及其附近区域平顺性、平稳性问题，介绍了一种线路捣固稳定车。捣固稳定车既能对正线区段高效连续捣固稳定，又能完成道岔区的高效捣固和稳定，即正线区段，高效、高精度连续式双枕捣固稳定；道岔区步进高效捣固（双枕），并适时进行动力稳定。捣固稳定车集各种先进技术于一身，主要在捣固装置，稳定装置和电气控制系统等方面取得突破性进展。

【关键词】捣固稳定车；捣固装置；稳定装置；数字网络电气控制

1 背景介绍

随着我国高速线路运营里程的迅速扩大，对线路养护维修的效率和质量提出了更高要求。提出了重点解决清筛、道岔和检测作业不足的问题，即“清筛是瓶颈，道岔是短板，检测是缺口”的现状。 所谓“道岔短板”，主要是指道岔及其附近区域平顺性、稳定性不能有效保证。

寻求道岔区及其临近区域养护维修作业解决方案，成为铁路工务技术的急需。也是我国迅速发展的有砟高速线路和客运专线急需解决的瓶颈问题。

要解决道岔及其附近区域平顺性、平稳性问题，必须研究开发线路捣固稳定车。该机型应具有：（1）正线区段，高效、高精度连续式双枕捣固稳定；（2）道岔区步进高效捣固（双枕），并适时进行动力稳定。即实现一机多能，既能对正线区段高效连续捣固稳定，又能完成道岔区的高效捣固和稳定。

2 捣固稳定车

线路捣固稳定车是一种用于捣固和稳定由钢轨和轨枕组成的轨道的机械。通过捣固钢轨两侧的道砟，以提高轨枕底部道砟的密实度，同时配合起拨道装置消除轨道的偏差，使轨道平顺和稳定；通过稳定装置将轨枕底部道砟进一步夯实，以提高铁道线路整体稳定性，确保列车高速安全运行[1]。

线路捣固稳定车利用铰联机构铰接在一起的、利用转向架能在轨道上走行的主车架和稳定车架。其中主车架上有一个能相对支承在转向架上的机架纵向移动的工作小车，此工作小车配备有利用驱动机构调节高度、利用驱动机构能够横移和旋转的捣固装置和一套沿捣固方向位于捣固装置前面、带辅助起道装置的起拨道装置，稳定车架配备有稳定轨道用的稳定装置，整车动力系统也布置在稳定车架上。其结构如图1所示。

线路捣固稳定车作为具有正线高效捣固、正线动力稳定、道岔捣固、道岔动力稳定等多种功能于一体的新型正线道岔捣固稳定综合作业车，采用了许多关键技术。主要包括：

2.1 双枕正线道岔捣固装置技术

每台线路捣固稳定车有4片捣固框架，每片捣固框架上安装2台捣固装置，共8台捣固装置，对称安装在捣固车主车的工作车上。每台捣固装置有4把捣镐，共32把捣镐，每片捣固框架可单独移动，每台捣固装置可单独进行捣固作业。通过捣固框架相连的伸缩装置的操作，可根据线路情况对正线或道岔线进行双枕、单枕，双镐、单镐，双侧、单侧等组合捣固作业。作业时，捣镐可以成对或单独插入道床向轨枕方向夹持，提高轨枕下石砟的密实程度，从而提高轨道的稳定性。

线路捣固稳定车捣固装置四片捣固框架组成，每一片捣固框架都由左右两片捣固装置实现单枕、双枕、道岔捣固作业。针对目前线路普遍采用的Ⅲ型轨枕和60kg/m配置，也可以兼顾其他配置轨枕。其结构如图2所示。

在正线时，四片框架上的左右两侧捣固装置可以通过控制系统分别控制，进行下插、捣固、提升，以实现任意单枕连续捣固，也可同时下插进行双枕连续捣固。

在岔区作业时根据线路情况，可翘起八把捣搞中的六把仅用中间两把镐进行步进式捣固作业。当然，也可以自由選择翘起几把镐进行作业，以适应不同情况。为使捣固区域更加接近轨枕，外镐臂回转可以向内偏转12°；在道岔区作业时，无法下插的镐臂可以向外偏转81°（翘镐），如图3所示。

考虑到减小下插阻力，外镐臂与石砟垂直；内镐臂由于结构限制，与石砟呈7.6°下插。捣固装置充分考虑到线路的各种情况，以往的道岔区捣固作业均为单枕式作业，而该捣固装置在岔区部分线路也可进行双枕捣固，大大提高了捣固效率。

2.2 正线道岔稳定装置技术

稳定装置通过激振器产生水平同步振动，并通过走行轮沿钢轨进行低速走行；借助于组合油缸来改变撑轨状态，实现走行轮之间的距离调整，如图4所示。正线作业时，组合油缸撑轨装置使走行轮紧贴在两条钢轨头的内侧，用夹钳油缸把稳定装置两侧的夹钳轮分别夹紧在轨头的外侧，使稳定装置与轨排形成一个整体，激振力通过两条钢轨传递到道砟上，道砟在此力的作用下受迫振动，相互移动、充填和密实，同时垂直油缸通过走行轮对钢轨产生一定的下压力，从而实现了稳定功能。走行轮借助于撑轨装置压靠着轨头内侧而消除了轮缘与钢轨之间的间隙，但是，这种稳定装置由正线到达道岔时，其撑轨装置需改变工作方式使轮距减小，以防止撑开的走行轮在辙叉尖区域出现脱轨或入错线的危险。

2.3 道岔稳定方法

在道岔区进行稳定作业时，位于两个钢轨外侧的夹钳有足够的夹持空间，稳定装置进行双轨夹持的稳定作业；在道岔区段遇到一侧夹钳没有足够空间夹持住钢轨时，夹钳向上翘起，撑轨油缸动作，使带缘滚轮与钢轨的轨头内缘离开一定的间隙，稳定装置进行单轨夹持的稳定作业。稳定道岔区的作业方法分为五个阶段（如图5）：

第Ⅰ阶段，稳定装置的左右两个夹钳紧紧夹住轨头外侧，撑轨油缸的两活塞杆外伸，带缘滚轮撑住轨头内侧，进行正线区段的稳定作业（如图6）；

第Ⅱ阶段，在尖轨附近，道岔开始分离的阶段，稳定装置右侧的夹钳在夹持油缸的驱动下绕轴线向上翘起，同时启动撑轨油缸，使活塞杆完全内缩；左侧带缘滚轮紧贴轨头内侧，左侧夹钳紧紧夹住轨头外侧，由于两条钢轨通过轨枕、扣件连接，这就使得两条钢轨与稳定装置成为一个整体，因此就通过稳定装置与左侧钢轨的连接传递了水平方向的振动，而右侧带缘滚轮与右侧钢轨的轨头内缘离开一定的间隙，稳定装置进行单轨夹持稳定作业（如图7）；

第Ⅲ阶段，道岔已经分离至辙叉之间，经过尖轨的弹性可弯部分的阶段，夹钳有足够的夹持空间，稳定装置沿直线分支运行，右侧夹钳绕轴线向下摆动，再次夹住右侧钢轨的轨头外侧，同时具有较长行程的左侧活塞杆向外伸出，带缘滚轮撑住轨头内侧，此时与正线稳定作业方式相同；

第Ⅳ阶段，稳定装置到达辙叉区域时的阶段，右侧夹钳再次翘起，活塞杆再次完全缩回，稳定装置通过左侧钢轨与轨排形成一个整体，进行单轨夹持稳定作业；

第Ⅴ阶段，稳定装置离开辙叉区域后的阶段，稳定装置的左右两个夹钳紧紧夹住轨头外侧，撑轨油缸的两活塞杆外伸，带缘滚轮撑住轨头内侧，进行正线区段的稳定作业；

两活塞杆伸出长度取决于轨距，带缘滚轮的轮距宽度是该处轨道的轨距，带缘滚轮总是压靠在钢轨的轨头内侧，对道岔区进行分段稳定，分段依据是夹钳是否足够的夹持空间。

2.4 全数字网络电气控制技术

数字网络电气控制系统是在轨道大型养路机械的捣固稳定系列车型上的电气控制系统，Digital Network Control System简称为DNCS。该系统根据传感器反馈和动作顺序逻辑等并利用对PLC和逻辑计算电路板等进行编程来实现的，数据交换通过三个现场总线（Profibus）网络和一个工业以太（Ethernet）网络连接在一起来实现的。各种数据信息和动作都可以由上位机触摸屏上的用户界面上获得和操作，该系统实现了对整车作业系统和走行系统等有效控制。系统还增加了无线数据传输、视频监视画面分屏显示和远程诊断功能。其技术优于PLASSER公司模拟控制系统。系统采用模块化设计，提高系统可靠性和可维修性。

3 结论

线路捣固稳定车解决有砟高速线路和客运专线道岔及其附近区域平顺性、平稳性的有效途径，实现一机多用，既能对正线区段高效连续捣固稳定，又能完成道岔区的高效捣固和稳定，无需反复调用几种车型进行作业，提高了道岔及其附近区域平顺性、平稳性，减少了工作人员数量，降低了劳动强度，显著提高了道岔区域的作业效率。

通过各单项技术和整机集成技术的突破和提升，逐步形成全面系统的、面向有砟线路的大型养路机械技术体系，并将单项技术模块化和系列化，从而支撑开发具有完全自主知识产权的系列化的大型养路机械。

【参考文献】

[1]韩志青，唐定全.抄平起拨道捣固车[M].中国铁道出版社，2006：36-56.

[责任编辑：朱丽娜]