铁路内燃液压轨枕更换机的研发与应用

摘要：铁路内燃液压轨枕更换机是根据铁路工务换枕工作实际而研制的一项快速换枕装置。最大的技术难题是解决更换轨枕作业中，换枕全工序工艺相结合的完整式换枕机，不仅能将旧枕抽出，新枕送进并定位，做到一机多用，功能齐全。

关键词：内燃液压；铁路轨枕；更换机

中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0099-02

随着铁路运量的不断提高，列车轴重的逐年加大，列车对钢轨及线路设备的破坏也越来越大。特别是高速重载列车对路基产生的不断冲击，使线路翻浆冒泥、轨枕破裂损坏、接头掉块等线路病害及钢轨伤损日益严重，给列车运行带来了极大的安全隐患。对于轨枕病害这个问题的处理，一直有效的做法是尽多更换更重、新型轨枕，加强捣固，以减轻车轮对砼枕的破坏冲击。但随着列车轴重的加大，运行速度的提高，更换轨枕已经成为工务部门经常需要面对的繁重劳动，同时民工强劳动力的要求及工费的递增，民工施工人员的增多，民工管理强度的加大，存在严重的综合费用提高问题和安全隐患。据铁道部有关部门统计，全国铁路局每年用于更换轨枕的费用高达2～3亿元人民币，由此可见仍靠人工更换轨枕既不经济、更不高效、也不安全。为了实现更换轨枕机械化，达到快捷、高效、经济、安全的目标，研制铁路快速换枕机，减轻换枕工作给铁路发展带来的冲击和压力，解决铁路工人养路中最大量、最繁重的体力劳动，提高铁路养护机械化水平是当务之急，所以研制铁路内燃液压轨枕更换机是非常必要的。

1 技术方案

2008年初，确定了“铁路内燃液压轨枕更换机”项目科研成果研究小组，并得到上级专业技术部门和有关厂家的支持。经多方查寻资料，设计方案，确定了技术方案。

1.1 设计要求

能够快捷的更换损坏的轨枕，尤其是在运营中的线路上，和内燃路捣固机配合，完成利用列车的运行间隙封锁点或天窗点，进行更换轨枕的全部作业，减少要点造成的施工延误。该机质量可靠，上下道灵活，易操作，用途广泛，使用安全。动力强劲，可将路基下或乱石中的钢轨、轨枕、辙叉心快速拉至目的地。

1.2 基本原理

1.2.1 系统组成。该装置由主机架，内燃机，液压马达，绳轮，支撑架，夹持部分液压多路换向阀，手压泵，上、下道架组成。结构简单，使用方便，易操作，故障效率低，性能可靠，可连续作业，上、下道便捷，前后运动推行自如，运行效果良好。是轨枕更换作业的一种专用设备，使用该设备将会节省大量的人力、物力，使效率提高，劳动强度降低，换枕速度加快。

1.2.2 技术原理。内燃液压轨枕更换机主要是利用内燃机作为动力源，内燃机输出的动力通过液压马达带动轮轴上的钢丝绳运动，钢丝绳一端的环扣套在枕木的螺栓上，操纵杆的前进与后退控制着轮轴的转动，从而带动钢丝绳运动，钢丝绳通过导轮产生前后运动，来带动轨枕移动，完成更换枕木的目的。

1.2.3 技术参数：（1）最大拉力：1500kg；（2）最大拉动距离：150cm；（3）振整机重量：460kg；整机尺寸325×107×123cm；（4）发动机功率：3.6kW；（5）大工作臂长110cm；小工作臂长53cm。

2 研制和试验

2.1 研制

2.1.1 调研及设计。按照预定的实施计划，科研小组于2008年5月开始调研，对现场情况及存在的问题进行了详细的调查，经过论证和深入分析，确定了设计方案及要实现的功能。

随着铁路运量的不断提高，列车轴重的逐年加大，列车对钢轨、轨枕及线路设备的破坏性也越来越大。特别是对轨枕的破坏日益严重，由于枕木的损坏造成线路不良、三角坑等线路病害及钢轨伤损日益严重，给列车运行带来了极大的安全隐患。

更换轨枕是一项繁重的体力劳动，需要动用大量的人员、民工，并且时间长，劳动强度大，容易造成工作人员的伤害，发生碰手、碰脚的工伤纠纷。采用先进的生产机械设备，不但能提高劳动效率，缩短施工时间，还能有效地减少工伤的发生，因此轨枕更换机是工务部门急需的一种先进生产机械设备，市场推广前景广阔。

2.1.2 实施。

基本思路：我们要研制的铁路内燃液压轨枕更换机，能将旧枕推出，新枕送进并定位，功能齐全，是一种非常合适我国国情的铁路养护专用机械设备。

创新点：（1）利用起道小车，在不提升钢轨有效高度的前提下，由人工换枕改为机械换枕，极大地减轻养路工人的劳动强度，并提高了换枕效率；（2）采用直线形移动装置，可快速将旧枕推出，新枕送进；（3）采用摆式杠杆机构，可准确地将旧枕拨出原位，将新枕定入枕位；（4）采用快速上、下铁路线传动滚轮，可提高养路时的安全性；（5）采用特种轻质高强度复合新材料制做架体，具有重量轻、搬运方便、绝缘性能优良等特点。

2.2 试验

首先研制一台换枕机，进行使用、检验，对不足之处提出改进，得出最佳方案、结果，然后再改进生产、安装，达到技术要求，实现创新与推广使用。

2009年，经过广泛调研，听取航天航空部机电研究所、西安电务器材厂、兴平工务器材机械厂、北京等有关专家意见，对设计理念进行了调整，重新定型设计。首先必须明白设计内燃液压轨枕更换机是为了减轻工务部门换枕木的劳动强度，所以设计出来的机具应具有使用、安装方便，并且动力强劲，能够在松动的石碴中轻松的抽出和送入枕木。

因为工务作业全部是在野外，为了便于使用，减少携带的器具种类，设计为内燃机提供动力，这样可以不用再携带发电机等笨重的设备。少量的更换轨枕一般是在运营中的线路上进行，因此，如何能快速的安装和拆卸机具就显得十分重要，经过多次试验、改进、提高，最终的内燃液压轨枕更换机由液压马达、绳轮、支撑架、夹持部分组成。结构简单、使用方便、易操作、故障效率低、性能可靠，是轨枕更换作业一种较好的专业设备，使用该设备将会节省大量的人力，效率提高，劳动强度降低，换枕速度加快。

2.2.1 抽枕：（1）将抽换机放置在钢轨上；（2）启动起道小车将机器固定在钢轨上；（3）操纵液压马达操纵杆，使离合器处于分离状态（将操纵杆置于中间位置）；（4）拉动钢丝绳，经导向轮从两根钢轨下穿过后将钢丝绳环扣挂在轨枕最外端螺柱根部；（5）发动机怠速稳定时将液压马达操纵杆向上推，控制机器油门大小；（6）确认钢丝绳环扣与轨枕螺柱根部扣挂好后可使发动机逐步加速，直至将轨枕抽出。

2.2.2 入枕：（1）将抽换机移一端钢丝绳经机器大梁底部环绕另一端支架的导轮上；（2）启动小车将机器固定在钢轨上；（3）操纵液压马达操纵杆，使离合器处于分离状态（将操纵杆置于中间位置）；（4）拉动钢丝绳，经导向轮从两根钢轨下穿过后将钢丝绳环扣挂在轨枕最外端螺柱根部；（5）发动机怠速稳定时将液压马达操纵杆向上推，控制机器油门大小；（6）确认钢丝绳环扣与轨枕螺柱根部扣挂好后可使发动机逐步加速，直至将轨枕抽出。

3 应用

内燃液压轨枕更换机是为了适应现在列车速度快，运行密度大，造成工务施工不便的现状而研制的，在使用的过程中可以大大缩短更换砼枕的时间，原来需要五六个人同时作业的工作，现在两个人就可以轻松地完成，由于减轻了劳动强度，过去施工中碰手碰脚的现象已被杜绝。内燃液压轨枕更换机使用方便，提高了工作效率。侯马北工务段重点维修车间在侯西线清涧站阳光4道更换宽枕板、运城机场线冷库门处（1.7km处）、南同蒲下行线张礼站1道（628km+800m处）更换砼枕共计约1000余根。使用内燃机做为整机动力来源，动力强劲，能够适应运营区段的区间作业。操作方便，适合各种作业环境。提高工作效率，缩短施工时间，适合运输繁忙的干线区段。减少施工人员人数，产生了一定经济效益。根据实际调查，更换混凝土枕3分钟/根（包含回填石碴）。现场反映情况良好。

4 效果

该装置由抽送轨枕、挖砟回填两部分组成，实现了机械抽换轨枕、挖砟回填的功能，可降低劳动强度；轨枕更换部分利用液压传动原理，通过钢丝绳、导轮产生往复运动，移动轨枕，完成更换轨枕的目的。

5 不足

建议加强现场操作使用，进一步提高换枕的速度，优化结构设计。

参考文献

[1] 冉卉军，闫国棋.铁路大修换枕机方案的探讨[J].成铁科技，2008，（3）.

[2] 邱仕辉，刘克明.P95大修列车更换大瑶山隧道宽枕板施工技术[J].铁道建筑，2009，（11）.

[3] 徐凤生.运用大型养路机械进行线路综合施工[J].铁道标准设计，2004，（5）.

[4] 吴有松，熊杰，李俊，卫星，李小珍.轨枕摆放运输机的研制与应用[J].成都铁道建筑，2006，（4）.

作者简介：冯汉卿（1970—），男，山西运城人，大秦铁路股份有限公司侯马北工务段线路科工程师，研究方向：土木工程。