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一线员工托举出高精度轨道板 每块轨道板都有“身份证”

2019年07月26日 04:22 来源:工人日报 参与互动 

  在高铁建设中,无砟轨道板直接承载轨道,其质量如何决定着日后高铁的运营安全和乘坐的舒适度——

  一线员工托举出高精度轨道板

  本报通讯员 孔祥文 高利红 孟凡瑞

  中国高铁飞驰,时速从200公里到300公里、350公里,甚至创造出了480多公里的新纪录。在高铁建设中,无砟轨道板直接承载轨道,其质量如何直接决定日后高铁的运营安全和乘坐的舒适度。

  CRTSⅢ型轨道板是我国自主研发的一项科技成果,其精度要求达到毫米级。如何生产出一块合格的CRTSⅢ型轨道板?笔者近日走进正在京沈高铁京冀段施工的巨各庄制板场,一探究竟。

  检测机器人让项目部“放了一颗卫星”

  CRTSⅢ型轨道板所采用的WJ-8型扣件对“同一承轨台两相邻套管中心距”的精度要求非常高,允许偏差为正负0.5毫米。

  中铁二十二局集团二公司京沈客专京冀段项目部经理秦飞介绍,此前CRTSⅢ型轨道板外形尺寸偏差的检测方法,主要采用智能型全站仪+检测工装进行逐点测量。该方法检测效率低下,检测一块轨道板的时间要40分钟以上,同时检测质量难以保证,不能满足精度要求。

  为在项目部所属的巨各庄制板场制出高精度的轨道板,该项目技术小组决定联合西南交通大学等单位,在检测方法上展开攻关。一开始,他们借助人工智能手段对轨道板进行检测。2017年7月,课题组提出协同控制机器人和三维成像仪。据介绍,这涉及两个不同领域,如何将机械设备和电子光学设备结合在一起,是轨道板自动化检测技术的关键。

  通过先后到机器人和三维成像仪生产厂家学习,他们把两种设备的工作原理、底层开发语言摸清吃透,课题组编写完善了交互控制机器人和三维成像仪的程序。接着,又针对机器人法兰盘前端坐标系与三维成像仪坐标系间相对关系如何精确标定进行攻关。基于科技处工程师叶昌尧提出的手眼标定方法,通过某计量研究院提供的标准件三维坐标,课题组最终建立了检测系统性能分析和精度评定体系。

  同时,课题组还实现了检测成果共享系统,使每块轨道板的检测时间由45分钟缩短至6分钟,并且检测精度优于正负0.15毫米。

  由中国工程院院士、武汉大学教授刘经南等11位专家组成的专家组论证后称,“集成智能机器人和三维成像仪的高速铁路CRTSⅢ型轨道板自动检测方法及应用”技术成果达到国际先进水平。这使得制板场在轨道板自动化检测技术方面“放了一颗卫星”。

  每块轨道板都有了“身份证”

  其实,在每道生产工序中,这里的一线科研人员都注重技术创新并屡有突破。

  在存放轨道板区,只见操作人员轻按按钮,一个类似淋浴大喷头的装备就喷出水来,让轨道板尽情“沐浴”。“这套轨道板养护自动喷淋系统,也是我们职工的发明创造。”项目部副经理闫立雄自豪地说。

  根据要求,轨道板生产之初要在水养池中养护三天,随后调运至存板区后覆盖土工布,其间仍需洒水养护。原来的做法是,工人爬上高高的轨道板存放区手持水管洒水养护,前后要7天时间。

  2016年8月,秦飞突发奇想:能否借鉴农业灌溉的喷淋系统进行养护?技术小组通过研究,很快设计了一种适用于轨道板养护的喷淋系统,在存板区设置输水管道和自动喷头。该系统可全方位进行喷淋养护,设定每小时喷洒15分钟,彻底解决了人工喷洒效率低、洒水不均匀、轨道板表面容易开裂等问题。

  轨道板大多长5.6米、宽2.5米、厚0.2米,由于施加双向预应力大,如此超薄的混凝土结构在施工中易发生“翘曲”现象,若处理不好,将直接影响日后高铁运营平稳性和旅客乘坐舒适度。

  为此,项目部副经理张晓星带领技术人员想出一个办法,让轨道板平整度合格率达到了100%,即在底模上设置反拱的方法来抵消轨道板的上拱变形,而在蒸汽养护过程中对轨道板进行恒温循环补水方式。

  在轨道板场,可以看到每块成品的轨道板一侧都贴有二维码,手机一扫,立即出现了该轨道板的各种技术参数信息,“它相当于轨道板的身份证。”秦飞说,轨道板场建成后,项目部提出通过生产信息化管理实现轨道板生产标准化。通过与一家软件开发商合作,技术小组优化了“铁路CRTSⅢ型轨道板生产管理信息系统”,使其有效地与试验室、拌和站、电子施工日志系统数据无缝连接,“储存了轨道板各项技术参数,实现了生产信息化管理,有利于今后轨道板的维护。”

  施工中的问题就是创新的突破口

  根据要求,轨道板在投产前先要进行轨道板静载抗裂性能试验。其他板场通常是从厂家购买液压轨道板静载抗裂试验机一体机,该设备价格昂贵,由于试验次数不多利用率较低。

  2016年6月,项目工程技术部长李超和技术人员经过反复论证,创造性地研制出一个结构简单、使用方便、造价低廉的轨道板静载抗裂试验架,节约成本40多万元。

  轨道板从车间生产水养后需调运存板区继续养护存放,此前多将轨道板平放于平板车方木上,然后运输到存板区。在车间时需将轨道板翻转平放,运至存板区时需再将轨道板翻转立放,而反复翻板易对轨道板的底边棱角造成损坏,且耗时费力、安全系数低。

  施工中的问题就是创新的突破口。于是,秦飞组织召开专题会,经过多次方案比对,最终决定在运输平板车上焊接工字钢结构,实现轨道板的立式运输,以避免翻板、立板操作,提升了运输效率和质量。

  轨道板张拉后,要进行混凝土浇筑和蒸汽养护。为确保轨道板蒸汽养护过程中千斤顶位置不变,需要机械锁将千斤顶锁闭以防止油缸回缩而导致的张拉控制力值变动。而板场一次生产8块轨道板,相互之间预应力钢丝采用连接杆进行连接,在停止蒸汽养护后,千斤顶锁闭的机械锁人工无法直接解开。

  张晓星和技术人员发现,很多板场采用在解锁时将千斤顶施加一定的力值或采用“锤击法”,其弊端是易造成已蒸养完成的轨道板内预应力钢丝有变动。为避免给设备带来伤害,他们发明了一种千斤顶式机械锁解锁设备,操作时采用该设备进行解锁,再进行同步放张,就可避免放张时千斤顶施加拉力超张现象,提高轨道板施工质量。

  一项项创新,保证了一块块高质量轨道板的诞生,并最终铺设到高铁道床,托起飞驰的中国高铁。在此过程中,巨各庄轨道板场先后申请专利12项、软件著作权1项,小改小革上百项。

【编辑:杨维思】
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