作者: Steve Cox,潘得路扣件系统技术总监

高速铁路底板和机器人组装创新 

打破成规,解决难题

高速列车的运行需要轨道的精确校准。在施工后可能存在大量沉降的地方,或可能发生地震活动的地方,对钢轨垂直和横向调整的范围和精度要求特别高。当轨道为非抛丸轨道形式时,通常必须在紧固系统中提供所有这些调整。考虑到可用于维护的时间较短,这些调整的准确性、方便性和速度是紧固系统的关键属性。

潘多罗运用其设计和开发能力,减少了调整所需的时间,减少了需要更换的零件数量,降低了这一重要维护操作的复杂性。

Pandrol Fastclip Baseplate很适合高速运转。调整是一个基本要求,有几个方面。在垂直和横向方向上可以进行调整的范围;可以进行调整的精度;调整的方便性和速度以及任何附加或更换部件的数量和复杂性都很重要。

在由短直板组成的弯曲轨道上,可能需要进行调整,因为紧固件的位置显然需要偏移,以实现平稳对齐。这一点尤其适用于侧向基板的位置,而且曲线越紧,问题越大。紧固件的位置必须非常精确,以达到高速轨道上轨道规的严格公差要求。

Pandrol的底板可以在+/-12mm的横向范围内无限调整。它可以被收紧并牢牢地固定在所需的准确位置。基板也可以相对于板坯的轴线稍作调整,这样每个基板就可以准确地对准曲线中心,而它所固定的特定板坯将形成一个部分。这意味着每一块板坯都可以与其他每一块板坯完全相同,并且每一个扣件在初始轨道施工时相对于其他每一个扣件的配置都是相同的。只有安装在任何一块板坯上的底板的确切位置才会使其与轨道上的其他板坯有所区别。因此,维修所需的 “备用 “板块是通用的,不需要特意建造,也不需要相关的困难和交货时间。也不需要任何定制的紧固配置来实现精确的轨道对齐。

通过最大限度的可调整性实现灵活性

"Pandrol的底板可以在+/-12mm的横向范围内无限调整。"

调整需求

过去,建造在地震带(如日本和中国台湾)的高速线路需要相对较高水平的垂直调整(通常为 +50 mm),伦敦 HS2 的调整要求甚至更高,达到了 +70 mm。这一差异似乎不大,但作用于扣件的倾覆力矩会增加,并且提供用于应对横向荷载的任何混凝土竖立构件会进一步偏离基板内的最高预应力或加固水平。潘得路对照相关欧洲 CEN 要求,通过使用精心配置(使我们可以在 0 mm 至 +70 mm 的安装高度测试相邻组件)的垫块运行 300 万个负荷周期,全面测试了新的最大高度调整要求。

在带有钢轨座的轨道板上进行垂直调整后,钢轨的轨距面横向位置也会发生变化。为保持对轨距进行密切控制,垂直调整可能意味着需要更换决定横向调整的组件,除非与潘得路底板一样,底板位置本身可以轻松调整。在 1:20 钢轨斜度上进行 +70 mm 高度调整(例如 HS2)会导致 7 mm 的轨距变化,这远远大于在 1:40 轨道斜度上进行 +50 mm 最大高度调整(例如在中国)导致的 2.5 mm 轨距变化。

施工和维护的速度是很重要的,Pandrol Fastclip Baseplate系统可以使用机器在停放和安装的位置之间切换夹子,以便更换轨道和消除应力。夹子的应用率和提取率都特别高,在英国很有名气。 安装在列车上的光学轨道检测系统可以验证非螺纹Fastclip系统的位置和肯定性,并且可以在相对较高的速度下运行–通常可达160公里/小时。除了速度之外,这些维护和检查系统还有助于使工作人员远离轨道,提高安全性。

轨道的整体刚度控制着车辆轨道系统的多方面性能,但在高速线路上使用的大多数轨道扣件都至少包括一块底板或钢板,这样在原则上至少有两个弹性层:板上面和下面各一层。即使是预定和指定的扣件整体刚度,这两个单独元素的刚度选择也可以影响整体动态性能。

这进而可以影响道侧空气噪声水平,以及系统在应对被施加的荷载(钢轨滚动、动态轨距变宽等)时的机械性能。这是一个复杂的领域,潘得路在这方面有着深刻了解。但是,为确认设计是否能够在给定条件下提供最佳的空气噪音降低效果,潘得路与南安普敦的声音与振动研究所 (ISVR) 展开了紧密合作,以测试不同的详细设计选项。

机器人未来

通用轨道板与通用扣件组合是一个具有吸引力的议题,但这并不新鲜。新鲜和具有创新性的是潘得路用于将其底板安装到轨道板的方法。机器人用于拾起底板并将其放在所需的准确位置和方向,这一专业技术正是本公司在使用弹条扣件生产线时所积累的经验。 

触摸按钮即可选择给定轨道板上的底板位置组合。扫描功能可帮助和确认底板定位,各轨道板配置(及识别信息)编码成 RFID 标签,该标签在轨道板离开工厂之前贴在轨道板上,以便随时追溯该轨道板最终安装到的曲线或过渡区。这种机器人安装可提高安装的可靠性和质量,最终改善轨道的对正质量。 它还可以提高生产速度,降低服务晚点和中断的风险。

在安装到轨道板之前,潘得路底板可在工厂内基本预组装,因此,大大方便了机器人安装。在另一个调整功能至关重要的领域,这也带来了优势。 此领域就是在轨道运行寿命周期内维护轨道。

受损的底板可作为一个整装组件予以更换。不需要拆除轨道上的扣件,也不需要了解如何正确重新组装。横向调整特别有利。只需要拆下底板,将其移动到正确位置并重新紧固即可。不需要其他更换件,也不需要拆卸扣件。垂直调整也很简单。

拆下底板,将需要的任何其他垫片滑入到位,然后重新紧固底板。高度调整垫片本身是一种非常简单的平面设计,无论需要何种精确厚度,都可以轻易制造。以错误的顺序组装不同厚度的垫片不会带来任何危险。