摘 要： 针对委内瑞拉铁路所采用的美国AREMA标准的132RE钢轨，创新设计了导轨自动化回送系统，实现了导轨自动回送任务的功能目标，解决了现有设备人工回送劳动强度大、效率低等问题，取得了显著的经济效益和社会效益。
关键词： 轨排铺轨机； 导轨自动回送； 顶轨分轨； 顶轨分轨同步
1 引言
随着我国铁路事业的快速发展，我国铁路施工技术和施工设备得到了世界各国的认可。我公司出口南美地区的铁路为采用美国AREMA标准的重载钢轨，铺轨作业需满足如下要求：具备铺设75 kg/m、长25 m钢轨和2.6 mⅢ型钢筋混凝土枕轨排的能力，同时具备铺设25 m宽轨枕板轨排的能力和分块铺设混凝土轨枕道岔的功能；铺轨机设置副滑道，保证能装铺8层长25 m、60 kg/m钢轨和Ⅲ型钢筋混凝土枕轨排的能力；满足4 m线间距铺轨作业要求。为此，我公司研制出的PG32型拆分式铁路铺轨机，填补了国内现有铺轨设备无法满足此施工要求的空白。PG32铺轨机导轨自动回送系统，解决了人工回送劳动强度大、作业效率低等问题。
2 轨排铺轨机结构与功能
PG32铁路铺轨机是铺设轨排的专用设备，为提高铺设效率，轨排以轨排垛(5～8层)的方式进行装车，通过列车运输到工地，倒装放置在辅机的导轨上。辅机运输轨排垛与主机对接，通过主机的拖拉机构，把辅机上的轨排垛运送到主机上。主机进行铺轨作业，当轨排垛铺设完毕，导轨应回送到辅机上[1]。轨排铺轨机示意图见图1。
图1 轨排铺轨机示意图
主机前后支柱采用三套柱结构，机臂多级连续变化的升降幅度达到2 688 mm，适于各种工况下的重心要求；导轨回送机构实现了铺轨自动化，吊轨扁担采用4点起吊3点平衡原理使轨排受力平衡，提高了铺轨效率。主机由机臂、车体、柴油发电机组、吊轨小车、吊轨扁担、起升与运行机构、轨排拖拉机构、顶分轨机构、液压支腿、横梁、转向架、司机室、液压系统、电气系统和空气制动系统等组成，其中，车体和机臂分3段制作，对接部位采用联接板加强，高强螺栓联结[2]。辅机由柴油发电机组、拖拉系统、导轨回送装置、顶分轨机构，前、后封车装置，转向架、司机室、液压系统、电气系统和空气制动系统等组成。
铺轨机上设有2组导轨(每组2根)、主托辊和副托辊。主托辊是轨排垛的载体，副托辊是回送导轨的载体，前面的2组导轨回送的同时，后面2组导轨可继续向前输送轨排。传统的铺设通常采用人工进行施工回送，劳动强度大、作业人员易受伤、操作效率低。采用PG32铺轨机导轨自动回送系统，能很好地解决这些问题。
3 自动回送系统设计与实现
为了达到该机构同步顶升和同步下降的目的，利用图5的原理对本机构采用4种不同安装方法组合(即左右对称和上下对称)，实现同步顶升和同步下降的功能。
南美重载铁路轨排铺轨机的轨排输送导轨自动化回送系统设计，采用顶轨分轨同步机构、自行加压的导轨锁紧装置和设有橡胶轮的回送驱动机构，完成导轨回送任务。图2为导轨自动回送系统组成示意图，图3为顶轨分轨同步机构组成示意图。
图2 系统主要组成示意图
图3 顶轨分轨同步机构示意图
铺轨机主机车体和辅机车体上分别至少安装2套顶轨分轨同步机构、2套导轨锁紧装置、2套回送驱动装置和2套封车装置。
3.2 轨排铺轨机导轨自动回送系统工作原理
3.2.1 轨排铺轨机导轨自动回送系统工作过程
(1)启动封车装置，通过封车油缸带动封车挡块解锁导轨，通过顶轨油缸把主机主托辊上的导轨顶起，分轨油缸通过滑块把导轨移到副托辊上方，顶轨油缸下降，导轨落在副托辊上。
3.1 轨排铺轨机导轨自动回送系统构成
(3)启动封车装置，封车油缸带动封车挡块锁定导轨实现了导轨回送的机械自动化。
主机顶轨分轨动作为：顶轨油缸顶动支架，滑块支起主托辊上的导轨，分轨油缸带动滑块移轨到副托辊位，顶轨油缸回位，分轨油缸回位。
轨排运载平车顶轨分轨动作为：顶轨油缸顶动支架，滑块支起付托辊上的导轨，分轨油缸带动滑块移轨到主托辊位，顶轨油缸回位，分轨油缸回位。
3.2.2 顶轨分轨机构同步原理
顶轨时，若左右两边不同步，会出现高度差，导致导轨倾斜，可能发生导轨倾翻的安全事故，所以在系统设计中针对顶轨分轨同步做了重点考虑。
顶轨同步原理如下：如图4A所示，当左侧滑轮上升(或下降)1刻度右侧滑轮不动作时，左侧刻度盘会上升(或下降)2刻度。当右侧滑轮上升(或下降)1刻度左侧滑轮不动作时，左侧刻度盘会下降(或上升)2刻度。当左侧滑轮与右侧滑轮同时上升(或下降)时，刻度盘保持原状，不会上升也不会下降。
现把刻度盘改为固定约束点，在右侧上下2个滑轮之间加设张紧机构，让钢丝绳有一定的调整范围，如图4B所示，当左侧顶轨油缸顶升工作时，左侧顶升时右侧必需同步顶升，才能动作。
图4 同步原理示意图
(2)锁紧油缸，通过反扣轮连杆驱动反扣轮，反扣轮下压导轨，通过驱动马达带对驱动橡胶轮，把导轨从主机副托辊上移到辅机副托辊上，解锁锁紧油缸，再通过顶轨油缸把辅机副托辊的上导轨顶起，分轨油缸把导轨移到主托辊上方，顶轨油缸下降，导轨落在主托辊上。
图5 组合后同步原理示意图
分轨同步利用PLC采集4个拉线式位移计的信号，对信号进行比较，分别控制4个分轨油缸的电磁阀(11DT、12DT、13DT、14DT)的动作，实现同步，设定位移之差达到5 mm时进行纠偏。
4 结语
该轨排铺轨机导轨自动回送系统在委内瑞拉Tinaco-Anaco铁路得到成功应用，提供了一种用于铁路铺轨机导轨回送的机械化作业模式，改变了以往的人工施工工法，降低了施工作业人员劳动强度，同时提高了作业的安全性和作业效率。
