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轨道自动胶接技术打造无缝铁路

     

提起胶粘,人们往往想到的是壁纸、鞋子、纸张等物体,其实,在铁路上也需要用到胶粘技术——轨道胶接。钢轨在轨道中以连续梁的形式直接承受着机车车辆传来的荷载,为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面,而钢轨接头在构造上破坏了钢轨的连续性,降低了轨道的承载强度,增加了列车的阻力和冲击力,在荷载作用下接头范围内钢轨、轨枕、道床所受的力及变形较其它部位都成倍增加。

现有待改进环节

由于高速铁路对钢轨接头质量的严苛要求,传统缓慢的作业模式已无法满足日益繁忙的铁路运营要求。目前轨道胶接多为人工操作,精度无法满足要求,对轨效率低;轨道夹板及加热箱完全采用人工搬运,劳动强度大;轨道螺栓拧紧为人工操作施工效率低。

1)接头平直度控制完全靠人工反复调节,对轨效率较低,对轨质量受员工水平影响较大。

2对轨工装变形大,精度低

a.侧顶平台功效下降;侧顶平台因制作精度、安装精度及频繁的使用磨耗后,功效下降,部分平台晃动较大,以至于绞动丝杆会影响接头平直度。

b.钢轨上下料采用天车吊运,天车繁忙时,不能及时吊运轨件。

c.夹板上料完全采用人工搬运,单块夹板约35kg,劳动强度大

d.加热箱人工抬上抬下,既危险又费力。单个胶接轨需要搬运4次加热箱加热箱频繁搬运容易导致损坏。

e.胶接轨螺栓拧紧为人工,最大扭矩1100N·m劳动强度大单个胶接轨6个螺栓,单班8根总需要拧紧48个螺栓总时间约35min,难以满足使用效率。

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1 人工生产车间现状

自动化胶接改进目标

经过用户慎重调研,从铁建系统内合格供应商中选择北钢联作为技术顾问,这得益于在钢铝复合轨自动化生产线、轨排自动化装配线、预埋槽智能焊接生产线等轨道型精密项目的实施经验。经过北钢联工程团队的调研,决定先帮助用户确定改造目标,再完成项目执行。

1改进线体结构,一体式改为支座式;结构刚度在3吨重钢轨的微碰撞作用下不发生明显变形。

2增加自动化对正系统,主要用于接头对正轨缝控制。接头轨顶面及侧面直线度小于0.2mm/m

3)钢轨从上料打砂、吊运至胶接区、胶接后卸轨等全过程实现自动化搬运。

4)加热箱、夹板搬运装置,用于夹持夹板放入钢轨胶接面、夹持加热箱合箱、开箱等。

5)配置螺栓自动化拧紧装置

6)配置钢轨与夹板自动除锈清洗装置。

自动化胶接解决方案

轨道自动化胶接线主要分为原料及成品工件库、抛丸处理区、轨道胶接处理区四大工序区段,包括转运行车、抛丸上料轨道、夹板工装、自动靠模机、固定式/移动式动力辊道机、加热器安装小车、夹板安装小车、下料辊道、机械手及生产线控制系统等,示意图如下。

 

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2 自动化胶接车间示意图


主线构成

线体由两台自动靠膜机、两台固定式动力辊道机、6台移动式辊道机构成。自动靠膜机可实现钢的自动靠,旋转编码器记米轮可以确保两侧轨间距精度

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3 自动靠模机示意图

加热器、夹板安装小车

夹板及加热器安装小车的夹紧结构均设计为剪刀式结构,小车在6条胶接线之间流转,两侧夹板可同时就位,实现高效组装。

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4夹板/加热器安装小车侧视图

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5 胶接工艺流程图

依据轨道胶接车间自动化改造项目的实施经验,中铁集团将在全段范围内开展无缝铁路、智能胶接试点工作。随着近年来铁路设计电算仿真化、新型胶接材料、高性能铁轨构件、电子测试和精确控制技术的发展,对铁轨工厂运维作业提出了更高要求,经过实际验证,轨道自动胶接技术拼装质量可靠、建造效率显著提高、人员大幅节省、施工安全有效保证,是我国铁路工厂化运维的发展方向之一。

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