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摘要：南美地区铁路采用美国AREMA标准的132RE重载钢轨，国内现有铺轨设备无法满足施工要求。本文研究的南美地区重载铁路轨排铺轨机，采用主机铺设轨排，辅机运送轨排，液压换装架换装轨排的作业方式，机臂连续多级变化，满足各种工况下的重心变化要求；吊轨扁担采用四点起吊三点平衡原理以及起吊报警装置的应用，保证了施工的安全性；导轨回送机构实现了铺轨作业的自动化、智能化；整机运输方便快捷，进一步提高了铺轨机的性能。
关键词：铺轨机；南美地区；国铁标准
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.099
南美地区铁路采用美国AREMA标准的132RE重载钢轨，国内现有铺轨设备无法满足施工要求，研究新的钢轨更换和铺设施工技术及其装备迫在眉睫。南美地区重载铁路轨排铺轨机采用主机铺设轨排，辅机运送轨排，液压换装架换装轨排的作业方式，能高效快捷地完成美国AREMA标准132RE重载钢轨的铺设施工作业。
1南美地区重载铁路軌排铺轨机主要结构型式
南美地区重载铁路轨排铺轨机由主机、辅机和液压换装架三部分组成。
1.1车体设计
南美地区重载铁路铺轨机车体由三个纵横向节段拼装而成，每个节段均为焊接箱型结构。各节段之间采用销轴连接。为保证箱型结构的稳定性，箱梁设有加强筋和隔板，并在箱梁内部有加强结构。
车体总成是铺轨机的基础承载结构，为侧梁、枕梁、牵引梁、端梁及各横梁组焊的框架结构，具有良好的刚性和强度。各梁均为四边形箱形截面，由低合金结构钢钢板焊接而成。侧梁采用鱼腹形变截面形式（主机、辅机侧梁鱼腹部位截面高度均为900mm），端梁配装加宽型冲击座，牵引梁内装标准13B（下作用）车钩及MT-3型缓冲器。在主机车体总成1、2位端部设置有液压支腿，用于改善铺轨机作业时转向架的受力状态。主机车体总成两侧梁2位端配装有12t平衡重铁。
1.2走行装置设计
五轴构架式转向架是由从动轮对、基础制动装置、主动轮对、旁承装置、构架组成、轴箱组成等构成的有机整体。构架组成是联结各部件的结构基础，由侧梁、横梁、心盘梁、加强梁等组焊而成。五轴构架式转向架采用心盘牵引、旁承承载方式。心盘作为相对运动的回转中心，同时传递牵引力。上、下心盘间通过螺栓进行联结。旁承装置为油浴式滑动摩擦旁承，四点布置，横向间距2280mm、纵向间距1250mm。借用DF4型内燃机车旁承装配之球头、球头座等部件。轴箱组成采用353130B紧凑型滚动轴承，轴箱体采用承载鞍结构、跨装在滚动轴承外圈上。轴箱弹簧为内、外圆组合弹簧，并通过均衡梁确保各轮对承载均匀。轴箱组成采用导框定位方式，轴箱体与导框横向间隙两侧之和为：1、5位16mm，2、3、4位30mm， 轴箱体与导框纵向间隙前后之和为：1、5位20mm，2、3、4位10mm。1位轮对左侧轴箱体上可根据用户要求加装测速装置，以便于对运行状态进行监控。基础制动装置采用1、2和4、5位轮对闸瓦踏面单侧制动方式，由制动梁组成、中拉杆、下拉杆、杠杆和固定杠杆支点等构成。
1.3制动系统设计
南美地区重载铁路铺轨机主机及辅机制动系统包括空气制动系统和手制动装置。空气制动系统采用JZ-7型空气制动机，由自动制动阀、单独制动阀、均衡风缸、中继阀、分配阀、空气继动阀（作用阀）、制动缸及总风缸等组成。总风缸压力及容积可满足在长大坡道上连续制动的使用要求。手制动装置，主机安装在四轴转向架端；辅机安装在五轴转向架端，保证手制动和空气制动分别使用时不产生相互干涉。
1.4机臂设计
南美地区重载铁路铺轨机机臂采用材料为Q345C的焊接箱形结构梁，综合DPK32和PG28的优点，机臂全长较原两种机型均短，全长为34.6米，由三个纵横向节段拼装而成，单节最大重量为10t（含其它不拆除的部件）。各节段之间采用接头体通过销轴连接。为保证箱型结构的稳定性，箱梁设有加强筋和隔板，并在箱梁内部有加强结构。机臂中部开设立柱横梁通过孔，尾部为起重小车牵引机构。机臂是铺轨机的主干结构，纵贯铺轨机主机。轨排铺设时机臂起承受和传递载荷的作用。机臂采用变盖板厚度钢箱梁结构，机臂下部安装吊轨小车行车轨道。
1.5前后立柱设计
前支柱中心在前转向架中心前方1米，前、后支柱相距10m，每组支柱由柱根、一级柱身、二级柱身、柱销、升臂油缸、侧梁及横梁等组成门式结构。侧梁安装在柱身上方，用以支承横梁，横梁与侧梁通过螺栓连接。油缸为下爬式，油缸下部沿柱根向上爬行。支柱与车体通过栓接，在连接法兰上设有剪力销轴。支柱内净空满足铺设8层60kg/m钢轨与Ⅲ型钢筋混凝土枕组成的25米轨排的要求。
1.6液压系统设计
主机液压系统用于控制机臂的升降、前后支腿的升缩及顶轨分轨机构的动作。该系统由一台15kw的电机带动一个双联油泵供油，系统的额定压力为20Mpa，机臂升降及支腿油缸的伸缩由手动换向阀控制，顶轨分轨动作由电磁阀控制。辅机（或轨排运载平车）液压系统用于控制封车装置及顶轨分轨机构的动作。该系统由一台5.5kw的电机带动一个油泵供油，系统的额定压力为6Mpa，由电磁阀控制动作的实施。
1.7电气系统设计
电气系统由柴油发电机组、直流牵引和交流电气三大部分组成。直流牵引包括车辆走行控制、吊轨小车的运行、轨排拖拉。交流电器用于控制吊轨（吊梁）起升、机臂的摆头及油泵电机、空压机电机的开启与停止等。
吊轨小车拖拉、轨排拖拉采用无级调速，可实现重载慢速、空车快速，提高了工作效率。四个吊轨小车起升变频电动葫芦可分别单动与联动，最大限度地满足了施工需要。铺轨机作业所有动作由司机室操作。
1.8起重小车设计 两台起重小车联体采用机构动力一体化，起重小车下挂于机臂下耳梁的纵行轨道上。每台起重小车重为2.5t。每台由车架、双速电动葫芦、滑轮组、均衡架及走行轮等组成。每台小车有两台5t电动葫芦。通过调整起升倍率，单台小车的额定起重量为30t，两台联合起重量不小于54t。
1.9吊重扁担设计
吊重扁担为专用吊具，由箱型梁、板钩（夹轨钳）、滑轮组等组成。吊重扁担的前滑轮组为均衡机构，实现四点起吊，三点平衡的功能。吊重扁担的承载能力不小于28t，前后两吊点间距为13.8m。
1.10摆头机构设计
摆头机构为液力传动摆头机构，安装在靠近后横梁的机臂外侧，它由液压油缸、滑轮组、牵引钢丝绳等组成。摆头机构重约为1t。摆头机构在后立柱处横移量为±900mm，起重小车运行到机臂最前端时，吊重扁担前端摆动量为± 2000mm。
1.11顶分轨机构设计
顶轨分轨机构由顶轨油缸，分轨油缸，滑道，滑道梁，滑块，支架等组成。主机顶轨分轨动作：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：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。
1.12液压换装架设计
液压换装架成套设备是由2台液压换装架，2台安装架部分组成，主要用于配合铺设轨排工作。该设备集成了各种换装架的优点，在长途运输满足机车车辆限界的条件下，内净空有所增大，可换装八层轨排，同時，考虑了用户的特殊要求，增加了轨排横移机构，便于在特殊线段倒装轨排。
2作业程序
（1）龙门吊将轨排从运轨列车上吊起后，运轨列车退出龙门吊。
（2）辅机进入龙门吊，轨排在辅机上，辅机运轨排。
（3）辅机将轨排运送到铺轨工地与主机对位。
（4） 轨排垛拖拉机构将轨排向前，从辅机上运送至主机上。
（5）两台吊重小车就位后，挂好挂钩同时最上方的一片轨排。共同前进落轨排就位，主机推进重复架设第二片轨排。
3总结
适应美国国铁标准的南美地区重载铁路铺轨机可以采用汽车、火车将分体式结构运输到工地，不超限、不超重，就地安装，方便快捷，大大提高了时间、经济效益；机臂连续多级变化，满足各种工况下的重心变化要求；吊轨扁担采用四点起吊三点平衡原理以及起吊报警装置的应用，保证了施工的安全性；导轨回送机构实现了铺轨作业的自动化、智能化，进一步提高了铺轨机的性能。该装备的研制成功，将进一步提升中国铁路施工装备研发水平，填补适应全球铁路建设标准的空白。
参考文献
[1]董平华.基于ANSYS Workbench的PG32铁路铺轨机机臂优化设计[J].建设机械技术与管理，2014，（12）：12.
关键词：铺轨机；南美地区；国铁标准
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.099
南美地区铁路采用美国AREMA标准的132RE重载钢轨，国内现有铺轨设备无法满足施工要求，研究新的钢轨更换和铺设施工技术及其装备迫在眉睫。南美地区重载铁路轨排铺轨机采用主机铺设轨排，辅机运送轨排，液压换装架换装轨排的作业方式，能高效快捷地完成美国AREMA标准132RE重载钢轨的铺设施工作业。
1南美地区重载铁路軌排铺轨机主要结构型式
南美地区重载铁路轨排铺轨机由主机、辅机和液压换装架三部分组成。
1.1车体设计
南美地区重载铁路铺轨机车体由三个纵横向节段拼装而成，每个节段均为焊接箱型结构。各节段之间采用销轴连接。为保证箱型结构的稳定性，箱梁设有加强筋和隔板，并在箱梁内部有加强结构。
车体总成是铺轨机的基础承载结构，为侧梁、枕梁、牵引梁、端梁及各横梁组焊的框架结构，具有良好的刚性和强度。各梁均为四边形箱形截面，由低合金结构钢钢板焊接而成。侧梁采用鱼腹形变截面形式（主机、辅机侧梁鱼腹部位截面高度均为900mm），端梁配装加宽型冲击座，牵引梁内装标准13B（下作用）车钩及MT-3型缓冲器。在主机车体总成1、2位端部设置有液压支腿，用于改善铺轨机作业时转向架的受力状态。主机车体总成两侧梁2位端配装有12t平衡重铁。
1.2走行装置设计
五轴构架式转向架是由从动轮对、基础制动装置、主动轮对、旁承装置、构架组成、轴箱组成等构成的有机整体。构架组成是联结各部件的结构基础，由侧梁、横梁、心盘梁、加强梁等组焊而成。五轴构架式转向架采用心盘牵引、旁承承载方式。心盘作为相对运动的回转中心，同时传递牵引力。上、下心盘间通过螺栓进行联结。旁承装置为油浴式滑动摩擦旁承，四点布置，横向间距2280mm、纵向间距1250mm。借用DF4型内燃机车旁承装配之球头、球头座等部件。轴箱组成采用353130B紧凑型滚动轴承，轴箱体采用承载鞍结构、跨装在滚动轴承外圈上。轴箱弹簧为内、外圆组合弹簧，并通过均衡梁确保各轮对承载均匀。轴箱组成采用导框定位方式，轴箱体与导框横向间隙两侧之和为：1、5位16mm，2、3、4位30mm， 轴箱体与导框纵向间隙前后之和为：1、5位20mm，2、3、4位10mm。1位轮对左侧轴箱体上可根据用户要求加装测速装置，以便于对运行状态进行监控。基础制动装置采用1、2和4、5位轮对闸瓦踏面单侧制动方式，由制动梁组成、中拉杆、下拉杆、杠杆和固定杠杆支点等构成。
1.3制动系统设计
南美地区重载铁路铺轨机主机及辅机制动系统包括空气制动系统和手制动装置。空气制动系统采用JZ-7型空气制动机，由自动制动阀、单独制动阀、均衡风缸、中继阀、分配阀、空气继动阀（作用阀）、制动缸及总风缸等组成。总风缸压力及容积可满足在长大坡道上连续制动的使用要求。手制动装置，主机安装在四轴转向架端；辅机安装在五轴转向架端，保证手制动和空气制动分别使用时不产生相互干涉。
1.4机臂设计
南美地区重载铁路铺轨机机臂采用材料为Q345C的焊接箱形结构梁，综合DPK32和PG28的优点，机臂全长较原两种机型均短，全长为34.6米，由三个纵横向节段拼装而成，单节最大重量为10t（含其它不拆除的部件）。各节段之间采用接头体通过销轴连接。为保证箱型结构的稳定性，箱梁设有加强筋和隔板，并在箱梁内部有加强结构。机臂中部开设立柱横梁通过孔，尾部为起重小车牵引机构。机臂是铺轨机的主干结构，纵贯铺轨机主机。轨排铺设时机臂起承受和传递载荷的作用。机臂采用变盖板厚度钢箱梁结构，机臂下部安装吊轨小车行车轨道。
1.5前后立柱设计
前支柱中心在前转向架中心前方1米，前、后支柱相距10m，每组支柱由柱根、一级柱身、二级柱身、柱销、升臂油缸、侧梁及横梁等组成门式结构。侧梁安装在柱身上方，用以支承横梁，横梁与侧梁通过螺栓连接。油缸为下爬式，油缸下部沿柱根向上爬行。支柱与车体通过栓接，在连接法兰上设有剪力销轴。支柱内净空满足铺设8层60kg/m钢轨与Ⅲ型钢筋混凝土枕组成的25米轨排的要求。
1.6液压系统设计
主机液压系统用于控制机臂的升降、前后支腿的升缩及顶轨分轨机构的动作。该系统由一台15kw的电机带动一个双联油泵供油，系统的额定压力为20Mpa，机臂升降及支腿油缸的伸缩由手动换向阀控制，顶轨分轨动作由电磁阀控制。辅机（或轨排运载平车）液压系统用于控制封车装置及顶轨分轨机构的动作。该系统由一台5.5kw的电机带动一个油泵供油，系统的额定压力为6Mpa，由电磁阀控制动作的实施。
1.7电气系统设计
电气系统由柴油发电机组、直流牵引和交流电气三大部分组成。直流牵引包括车辆走行控制、吊轨小车的运行、轨排拖拉。交流电器用于控制吊轨（吊梁）起升、机臂的摆头及油泵电机、空压机电机的开启与停止等。
吊轨小车拖拉、轨排拖拉采用无级调速，可实现重载慢速、空车快速，提高了工作效率。四个吊轨小车起升变频电动葫芦可分别单动与联动，最大限度地满足了施工需要。铺轨机作业所有动作由司机室操作。
1.8起重小车设计 两台起重小车联体采用机构动力一体化，起重小车下挂于机臂下耳梁的纵行轨道上。每台起重小车重为2.5t。每台由车架、双速电动葫芦、滑轮组、均衡架及走行轮等组成。每台小车有两台5t电动葫芦。通过调整起升倍率，单台小车的额定起重量为30t，两台联合起重量不小于54t。
1.9吊重扁担设计
吊重扁担为专用吊具，由箱型梁、板钩（夹轨钳）、滑轮组等组成。吊重扁担的前滑轮组为均衡机构，实现四点起吊，三点平衡的功能。吊重扁担的承载能力不小于28t，前后两吊点间距为13.8m。
1.10摆头机构设计
摆头机构为液力传动摆头机构，安装在靠近后横梁的机臂外侧，它由液压油缸、滑轮组、牵引钢丝绳等组成。摆头机构重约为1t。摆头机构在后立柱处横移量为±900mm，起重小车运行到机臂最前端时，吊重扁担前端摆动量为± 2000mm。
1.11顶分轨机构设计
顶轨分轨机构由顶轨油缸，分轨油缸，滑道，滑道梁，滑块，支架等组成。主机顶轨分轨动作：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：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。
1.12液压换装架设计
液压换装架成套设备是由2台液压换装架，2台安装架部分组成，主要用于配合铺设轨排工作。该设备集成了各种换装架的优点，在长途运输满足机车车辆限界的条件下，内净空有所增大，可换装八层轨排，同時，考虑了用户的特殊要求，增加了轨排横移机构，便于在特殊线段倒装轨排。
2作业程序
（1）龙门吊将轨排从运轨列车上吊起后，运轨列车退出龙门吊。
（2）辅机进入龙门吊，轨排在辅机上，辅机运轨排。
（3）辅机将轨排运送到铺轨工地与主机对位。
（4） 轨排垛拖拉机构将轨排向前，从辅机上运送至主机上。
（5）两台吊重小车就位后，挂好挂钩同时最上方的一片轨排。共同前进落轨排就位，主机推进重复架设第二片轨排。
3总结
适应美国国铁标准的南美地区重载铁路铺轨机可以采用汽车、火车将分体式结构运输到工地，不超限、不超重，就地安装，方便快捷，大大提高了时间、经济效益；机臂连续多级变化，满足各种工况下的重心变化要求；吊轨扁担采用四点起吊三点平衡原理以及起吊报警装置的应用，保证了施工的安全性；导轨回送机构实现了铺轨作业的自动化、智能化，进一步提高了铺轨机的性能。该装备的研制成功，将进一步提升中国铁路施工装备研发水平，填补适应全球铁路建设标准的空白。
参考文献
[1]董平华.基于ANSYS Workbench的PG32铁路铺轨机机臂优化设计[J].建设机械技术与管理，2014，（12）：12.