摘要：在城市轨道交通工程不同区间铺轨施工中，利用控制系统根据检测装置反馈检测到的走行轨距变化数据信息，控制变跨电机驱动上横梁导套相对导柱滑动，带动支腿框架伸缩的方法，研制了行进过程自动边跨铺轨机，实现了行进过程自动变跨不间断铺轨施工，改变铺轨作业的操作模式，使城市轨道交通施工产生一个质的飞跃，推动了行业的发展。
关键词：城市轨道交通；铺轨机；行进过程；自动变跨；铺轨施工
1 前言
城市地铁轨道工程正线无碴轨道施工主要有铺设轨排、道床混凝土浇筑、无缝线路制作三道工序组成。铺轨是首道工序，铺轨的质量和效率直接影响整个工程的质量和工期，这决定了其在整个工程的重要作用。正线无碴轨道主要采用机铺法工艺铺轨施工，铺轨机是机铺法工艺的核心设备，铺轨机的性能决定着铺轨的质量和效率。隧道内铺轨工况复杂，限界要求严格，主要有正线进退场、正线进入作业面变跨、隧道区间铺轨、通过车站作业变跨、车站区间铺轨、铺轨作业面转移、长途转场运输等环节。其中最为关键的环节在于正线与作业面进退场变跨和通过车站变跨。铺轨机快速变跨性能直接影响着铺轨的施工效率。
目前地铁铺轨中采用的铺轨机主要有简易型铺轨机、支腿滑移变跨铺轨机、液压辅助变跨铺轨机、双上横梁变跨铺轨机等四种，均需要停止铺轨施工，利用辅助机具空载进行变跨作业，减少了有效作业时间，增加人工和机具投入，工效低下。
中铁上海工程局集团华海工程有限公司利用控制系统根据检测装置反馈检测到的走行轨距变化数据信息，控制变跨电机驱动上横梁导套相对导柱滑动，带动支腿框架伸缩的方法，研制了行进过程自动边跨铺轨机，实现了行进过程自动变跨不间断铺轨施工，在南京地铁宁和城际轨道施工中取得良好的效果，形成了行进过程自动变跨施工技术。
2 技术原理
铺轨机运行过程中，控制系统根据检测装置反馈检测到的走行轨距变化数据信息，控制变跨电机驱动上横梁导套相对导柱滑动，带动支腿框架伸缩，实现行进过程自动变跨作业。铺轨机完成铺轨后，通过顶升电机驱动支腿导柱相对导套滑动，将整机总高度降至最低位置，将上横梁导柱加长节、操作平台、电缆卷筒、控制柜等旋转收起使整机外形控制在最小状态，实现整机免解体转移及长途转场运输。
3 行进过程自动变跨铺轨施工流程及操作要点
3.1 行进过程自动变跨铺轨施工流程
施工流程图具体参见图1所示。
3.2行进过程自动边跨铺轨施工操作要点
3.2.1正线自动变跨行进至区间进场
（1）长途运输汽车将铺轨机组运输进入铺轨基地，用基地龙门吊卸车，并随同引导过渡轨、连接挂运附件从基地下料口吊运至正线轨道上。
（2）将减速机调整至空载转运位置，用牵引连接装置将铺轨机组连接，最后一台铺轨机与轨道车或平板车尾端连接。
（3）将引导过渡轨随同装车，采用铺轨机组在前、轨道车在后的推送方式将铺轨机组推运至走行轨起点前方。
（4）安装引导过渡轨连接正线和区间走行轨，展开操作平台、电缆卷筒、控制柜等。接通铺轨机电源，将减速机调整至铺轨运行位置。将铺轨机切换至自动变跨模式，操作铺轨机通过引导过渡轨自动变跨行进至区间走行轨，拆除引导过渡轨运回铺轨基地。
3.2.2区间铺轨施工
（1）轨道车推运装载于两辆平板车上的轨排到达区间作业面位置就位。
（2）两台铺轨机沿区间走行轨同步运行至预吊轨排上方，依次降落钳型吊具自动装夹轨排，点动预吊可靠。
（3）两台铺轨机同步起吊轨排，轨排上装载调轨支架，确认安全可靠后，吊运轨排运行至安装位置。
（4）两台铺轨机同步降落轨排至就位上方20cm处，搬运调轨支架摆放到调轨位置，纵向调整与已安装轨排接缝到位并安装临时夹板固定后安装就位。
（5）运行单台铺轨机至调轨支架处，依次起吊并调整轨排的中心位置及标高，调轨支架固定到位，完成轨排安装。
3.2.3行进自动变跨进站铺轨
将铺轨机切换至自动变跨模式，操作铺轨机从隧道内载运轨排平板车上起吊轨排，吊运轨排按设定速度沿预先铺设的梯形走行轨运行。铺轨机电气控制系统会根据走行轨距检测装置所检测的走行轨矩变化信号，及时发出指令，行进中控制横移变跨机构自动改变铺轨机跨距，实现行进自动变跨进站铺轨。
注：在隧道区间内，由于圆形截面的工况因素，走行轨距为3800m，而在矩形车站范围内，走行轨距则为3000mm。为了使铺轨机顺利完成从3800mm轨距到3000mm轨距的变跨作业，需要在矩形车站与隧道区间交界的工作井范围内铺设20m左右长度的连续变跨梯形走行轨。铺轨机组可两台同时进行自动变跨铺轨，在手动操作模式下，可根据实际情况，分别对两台铺轨机进行遥控操作。
3.2.4行进自动变跨出站铺轨
将铺轨机切换至自动变跨模式，操作铺轨机从车站内载运轨排平板车上起吊轨排，吊运轨排按设定速度沿预先铺设的梯形走行轨运行。铺轨机电气控制系统会根据走行轨距检测装置所检测的走行轨矩变化信号，及时发出指令，行进中控制横移变跨机构自动改变铺轨机跨距，实现行进自动变跨出站铺轨施工。
图1 施工流程图
3.2.5区间自动变跨行进至正线退场
（1）铺轨施工完成后，安装引导过渡轨连接区间走行轨和正线。将铺轨机切换至自动变跨模式，操作铺轨机通过引导过渡轨自动变跨行进至正线轨道。
（2）解除铺轨机电源，将减速机调整至空载转运位置，旋转收起操作平台、电缆卷筒及控制柜，用牵引连接装置将铺轨机组连接，最前一台铺轨机与轨道车或平板车尾端连接。拆除引导过渡轨。
（3）将引导过渡装在平板车上，采用铺轨机组在后、轨道车在前的牵引方式将铺轨机组挂运至铺轨基地下料口。
（4）用基地龙门吊将铺轨机及引导过渡轨、连接挂运附件从正线轨道吊运至铺轨基地装车并绑扎牢固，进行整机免解体长途转场运输至存放基地或下一个施工项目。
4 现场施工效果及效益分析
4.1现场施工效果
行进过程自动变跨铺轨机施工应用实现了负载行进过程自动变跨零耗时连续铺轨施工，整机免解体进退场、转移作业面、长途转场运输，手动和遥控控制铺轨施工，即时激光检测走行轨距变化数据信息，自动收放电缆，自动装夹和半自动卸落轨排，缩短了铺轨工期，减少了劳动力和隧道内辅助变跨机具投入，降低了人工作业强度，提高了施工安全性，提高了铺轨施工效率。
4.2经济效益分析
南京地铁宁和城际轨道交通一期工程轨道施工铺轨项目，地下段12座车站，施工时开展6个工作面，每个工作面需要铺轨机1组（2台），共计12台，铺轨作业时间为10个月，过站变跨零耗时节约成本120万元，铺轨机免解体整机长途运输节约成本16.14万元，操作人工减少节约成本72万元，共计节约成本208.14万元。
4.3环保效益分析
行进过程自动边跨铺轨机采用电机作为走行、变跨、顶升等动力来源，实现全动作电气化，淘汰了传统的铺轨机作业中需要进行人工拆卸、敲打等过程，减少了零部件油污以及噪声对环境的危害。另外，内藏式驱动机构将链轮链条、传动齿轮等机构隐藏设置在走行梁内部，也大大地减少了润滑油脂泄漏对环境造成的污染。
5 结论
行进过程自动变跨铺轨施工技术的应用，改变了铺轨作业的操作模式，使城市轨道交通铺轨施工进入机械化、自动化时代，在城市轨道工程铺轨施工行业具有广阔的应用前景。行进过程自动变跨铺轨技术可为类试地下狭窄空间工程施工提供借鉴，推动轨道工程施工行业及其它地下工程施工行业施工技术快速发展。
参考文献：
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[4]范富国，张鹏.地铁隧道内整体道床长轨排法一次铺设施工技术[J].城市轨道交通研究，2004，7（3）：83-84.
论文作者:陈付平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/30
标签：作业论文; 轨距论文; 过程论文; 区间论文; 轨道论文; 操作论文; 工程局论文; 《基层建设》2019年第4期论文;