架桥机在高铁工程中安全管理与维修保养技术研究

韩一铭

摘要：简述了架桥机安全管理和维修保养的重要性，详细阐述了架桥机安全管理、故障检修、定期保养等方面技术，通过高铁工程架桥施工实例和3种不同的实验方法，验证了本文所述技术在减少架桥机的故障率和缩短架桥机的停工时间等方面，比其他2种技术具有明显优势。

关键词：高铁施工；架桥机；安全管理；维修保养；技术研究

0   引言

按照我国铁路中长期发展计划，高速铁路建设正在快速发展。在高速铁路工程中，架桥机是必不可少的重要设备。从现在到未来相当长的一段时间内，高速铁路工程对高效率、高质量、高性能以及配套系列的架桥机具有迫切需求，而架桥机也将在高速铁路工程中担负起更加艰巨的工程任务。随着桥梁建设的技术含量越来越高，其建设的难度也越来越大，架桥机作为高速铁路工程中的最主要吊装设备，其工作状态与工作品质直接关系到高铁工程的质量，其安全性和可靠性越来越受到重视。

1   安全管理与维修保养的重要性

在高速铁路工程的施工过程中，因为种种原因，造成架桥机经常发生各类故障，甚至导致架桥机倾覆。自20世纪80年代以来，我国已累计发生30多次架桥机倾覆事故。在过去20多年里，由于架桥机安全管理和维修保养不到位，其安全事故在高速铁路工程中几乎年年都有，耗费了大量资金，造成重大经济损失和社会损失。因此，加强对架桥机的安全管理和日常维修保养是非常必要的。

目前对架桥机的安全管理和维修保养效果并不理想，现行的架桥机安全管理和维修保养技术存在较大的优化空间。主要表现在架桥机故障率较高、施工期间停用时间较长，无法满足施工需求。为此，本文开展对高速铁路架桥机安全管理与维修保养技术的研究。

2   架桥机安全管理

架桥机体积和自身质量很大、内部结构极其复杂，在架桥施工过程中必须对其进行安全管理。架桥机的组装过程，是其安全管理的重点之一。

例如，架桥机的曲梁和机臂耳梁通过旋转的轮子相连接，吊装时在松脱钢丝绳索具之前，必须把曲梁和机臂的垂直定位销安装到位[1]，以保证其使用安全。考虑到机臂的位置存在纵向坡度的情况，如果缺乏固定销，曲梁可能会沿着机臂滑动，从而引发危险[2]。在进行高速铁路大型部件的吊装时，必须对其受力情况进行计算，全面考虑防滑和防止被吊物体边角损坏等因素，确保操作安全[3]。

此外，安装机臂这样的大型部件时，通常需要使用4根钢丝绳索具进行吊装。在通常情况下，应该采用钢制护瓦来保护钢丝绳索具，并采取垫子防滑措施[4]。在计算钢丝绳索具的拉力时，需要考虑其与2个垂直平面之间的夹角，选择与被吊装物体相应的钢丝绳索具。钢丝绳索具需承受拉力的计算公式如下：

（1）

式（1）中：K表示架桥机钢丝绳索需要承受的拉力，F表示架桥机被吊装物体的质量，k表示架桥机钢丝绳索数量，α表示钢丝绳与垂直面的夹角[5]。选择钢丝绳索具需要满足的条件，其表达公式如下：

（2）

式（2）中：n表示载荷不均匀系数；p表示钢丝绳索具破断拉力总和；S表示钢丝绳索具许用安全系数[6]。按照该公式的要求选择钢丝绳型号，以此保证架桥机能够吊起高速铁路的物体、实现吊装安全。

3   架桥机故障检修

在对架桥机运行进行安全管理的同时，还需要对其故障进行判断，以便及时组织修理人员修复。可采用故障树分析法，对架桥机出现的各种故障进行检测和识别，以确定故障部位和故障性质，为后续故障维修保养奠定基础。

采用故障树分析法时，将架桥机的运行状态分为故障事件和成功事件，故障树中每个节点都表示架桥机一個运行状态，各项运行状态之间的关系用逻辑门表示，具体如图1所示。

图1中：T表示架桥机顶事件（故障事件）；M表示架桥机顶事件（故障事件）的某个故障分支；R表示顶事件与故障分支之间的逻辑门关系，逻辑门的下方分为1～3种故障原因，其作用为故障树的“叶”；K表示故障分支与故障叶之间的转移事件，其意义为转出或者转入[7]。

将架桥机运行数据输入到建立的故障树中，自下而上确定架桥机表现、类型，最终判定是否为故障状态。采用故障树分析法得出具体故障，对该故障进行维修，或对故障元器件进行更换，以保证架桥机的正常运行。

4   架桥机定期保养

架桥机除了需要进行故障检修外，还需进行定期保养，以确保架桥机的安全性能。例如，钢丝绳是架桥机上一种特别重要的零件，其工作状况对架桥机架主梁操作的安全性有巨大影响，因此一定要严格按照钢丝绳的保养要求进行定期保养，及时发现钢丝绳存在的问题，不能有任何侥幸心理。每一个工作班都要对钢丝绳进行一次认真的检查保养，并将检查保养结果输入到系统中，以保证架桥机的使用安全。在检查保养过程中，如果发现钢丝绳存在符合国家规定的报废标准的情况，必须更换新的钢丝绳[8]。

架桥机在运行过程中，其机臂连接孔以及齿条会出现不同程度的磨损，因此需要对可能磨损的部位进行润滑保养。架桥机的减速机轴承需使用ZG-2H的润滑脂进行润滑；在环境温度为-30～-10℃情况下，对减速机卷筒使用牌号为IURQA-S4G8的防冻润滑油进行润滑；在环境温度为-10～0℃情况下，对减速机卷筒使用牌号为ASAUT-A4GAS8的润滑油进行润滑。以上润滑保养周期均为1000h。

架桥机液压油更换周期为12个月，采用型号为IYFA-GS48的液压油。每日对架桥机液压系统进行检查，检查内容主要是管路的渗透情况、液压阀块的灵敏情况。对出现渗漏的管路以及动作不灵敏液压阀块，要及时维修或更换。

5   实验论证

5.1   工程实例

某高速铁路工程施工范围为DK72+864.442～DK79+

138.107，该工程在施工现场使用架桥机进行482榀箱梁的架设施工，其中包括架设448榀32m箱梁和架设34榀24m箱梁。该工程选用了秦皇岛天业通联重工科技有限公司生产的TLJ900型架桥机，开展箱梁架设施工作业。

根据该高铁工程施工现场的实际情况，按照上述架桥机的安全管理、故障检修和定期保养的内容，开展了实验和论证。该架桥机主要性能参数如表1所示。

5.2   实验方法和验证结果

5.2.1   实验方法

为了使实验数据具有比较性，选择了架桥机安全管理、故障检修和定期保养方面的2种对照技术（对照技术1、对照技术2），与本文所述技术进行对照，然后根据具体数值进行验证和评价。

对架桥机安全管理与维修保养方面的差异，宜选择架桥机故障率作为实验和评价指标。架桥机故障率越高，表示该架桥机的安全管理和维修养护效果越差；反之则表示架桥机的安全管理和维修养护效果越好。

5.2.2   验证结果和评价

根据上述实验方法，以架桥机架桥操作次数为变量，每进行10次架桥操作，然后使用Excel电子表格統计架桥机故障率。经过实验，将获得的具体数据进行了统计。架桥机应用3种维修保养技术后的故障率如表2所示。

从表2可知，这3种维修保养技术在架桥机故障率方面表现出明显差异。应用本文设计技术，架桥机在该高铁工程施工期间的故障率仅为0.52%，其故障率较低；对照技术1的故障率为12.24%，其故障率较高；对照技术2的故障率为13.45%，其故障率更高。因此在故障率方面，本文设计技术表现最佳。

5.2.3   进一步实验和验证

为了进一步验证本文设计技术的可行性，选择工程施工期间架桥机停工时间作为第二评价指标。架桥机停工时间越长，表示其维修保养的效果越差，反之其维修保养的效果越好。这项实验随机选择7台架桥机，使用Excel电子表格记录每台架桥机的停工时间。这7台架桥机应用3种维修保养技术后的停工时间，如表3所示。

从表3可知，这3种维修保养技术在架桥机停工时间方面也表现出明显差异。应用本文设计技术，架桥机在该高铁工程施工期间的停工时间仅为0.35h，其停工时间较短；对照技术1的停工时间为5.15h，其停工时间较长；对照技术2的停工时间为10.58h，其停工时间最长。因此在停工时间方面，本文设计技术也有最佳表现。

6   结束语

架桥机是现代化高速铁路工程施工最重要的机械设备之一，其运行效果与设备安全管理和维修保养有直接关系。针对架桥机现行维修保养方面存在的不足，以实际工程为研究对象，设计了新的安全管理和维修保养技术，经过实验验证了该项技术具有降低架桥机故障率、缩短架桥机停工时间的优势，对架桥机安全管理及维修保养具有良好的现实意义。

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