高速公路铁轨焊接生产线自动上料、下料收集设备的研制

赵丽梅

摘要：文章阐述了研发制造高速铁路重轨焊接生产线轨料上料和成品下料自动输送设备。该装置轨料上料、成品下料全部自动化，通过自动控制系统实现与焊接生产线的同步。解决多年影响焊接线各部分装备节奏混乱，工作效率底下的瓶颈。整个产品在国内众多重轨焊接生产线中尚属首创，该装置的采用可以全面实现焊接线的高度自动化，使我国重轨焊接生产工艺达到世界先进水平。

关键词：高铁重轨焊接生产线；轨料上料；成品下料；自动输送

中图分类号：U215 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）03-0056-02

一、概述

目前，高速铁路已经成为世界铁路发展的总趋势，日本、法国、意大利、西班牙、英国、瑞典、俄罗斯等国家铁路营运时速已达到200～360km/h的范围之内。我国铁路东部覆盖不均衡，基础设施落后，铁路运行速度低，致使铁路运输效率低下，形成了运输高峰时严重堵塞的现象。目前，铁路的发展已经不适应我国现代化建设，在某种程度上严重影响了国民经济的快速发展。因此，改造现有铁路设施、运输提速和新建高标准、高速铁路建设和改造正在迅速进行，取得了客观的经济和社会效益。

我国高速铁路迎来了史无前例快速大发展的时代，高铁焊接是高速铁路建设中最重要的工序之一，而重轨焊接过程中的自动输送装备又是焊接工序中的重要组成部分。由于该技术尚处于国内空白，不能不采用落后的人工操作，产量低，自动化程度差，工人劳动强度大，危险因素多，一直是高速重轨焊接的薄弱环节，满足不了我国高速发展的铁路事业需求。

高速铁路必须有适合高速运行的重轨做支承。高速重轨除了其材质和轧制工艺有特殊要求外，在现场施工焊接方面也有很高的要求。目前，我国冶金企业轧制的重轨单根最大长度为100米，而高速铁路建设需要将100米的单根重轨进行多根拼接，高精度焊接后运往施工现场再进行焊接。由于我国高速铁路建设起步晚，积累的经验少，因此相关的施工技术还显落后，装备水平不高，建设效率低。在重轨焊接领域，多数建设项目还没有形成系列、完善、科学和高效的施工方案，只是在焊接设备上引进了国外的技术的设备，基本保证了焊接质量的需要。目前，根据重轨焊接的产量要求，大多数焊轨厂采用双作业流水线生产方式，两条作业线共用原料场地，原料钢轨的卸车、钢轨运输均采用人工操作吊车运输方式，成品辊道下线、装车也采用吊车运输方式。因为人工操作吊车吊运一次钢轨，一个运行周期需8～9分钟，向两条工作线运料需16～18分钟，同时还要进行卸车交叉作业，因此吊车的运送能力不能满足双焊轨作业线的生产要求（一个焊接周期6分钟）；而在成品钢轨下料辊道，若因吊车能力不足，将无法保证钢轨及时运离辊道线，造成下一根钢轨不能按流程继续生产，造成生产线卡阻。因此，由吊车完成的钢轨上下料的物流速度，成为制约重轨焊接生产线能力发挥的主要

瓶颈。

为适应高铁建设的需要，我们在大量调研和深入研发的基础上，将轨道横移技术进行改造，与重轨焊接生产线的焊接工艺对接，设计研制出国内第一套“高速铁路重轨焊接自动输送设备”。该设备通过摆动梁横移升降的方式将钢轨逐根运送到焊接辊道线上，大大缩短了轨料上料时间，解决上料区的物流输送瓶颈问题；在下料区的物流瓶颈问题。

根据重轨焊接生产线的焊接要求，设计满足焊接需要的自动输送设备，即上轨供料装置和下线收集

装置。

二、工作原理

本项目重点研发制造高速铁路重轨焊接生产线轨料上料和成品下料自动输送设备。该设备由上轨供料装置和钢轨快速下线收集装置组成，其生产工艺流程是：由吊车将料场堆积的重轨原料吊装于上轨供料装置的链床上，链床按照焊接生产线的节奏自动控制完成上料动作。具体动作时：链床启动，链床挡块将一根重轨推入焊接生产线辊道上方后，链床升降装置驱动链床下降将轨料放于辊道上，辊道运作将钢轨运出，进入焊接生产线。同时链床下降，退回，进入下一个运作周期，这样即可逐根将轨料连续输送至焊接生产线辊道，并与生产线运作同步。上料装置全部自动化，通过自动控制系统实现与焊接生产线的同步；该部分装备链床大小可根据最大轨料额长度设计制造，以适应不同长度轨料的上料需求。轨料通过焊前处理、焊接、焊后处理后，进入成品输送辊道。在该段设置的快速下料装置可以将重轨成品快速运出生产线辊道，进入下料链床，通过吊车调运至成品料场。具体工艺过程是：成品重轨运行至下料链床工作区后，链床升起，挡块将重轨挡住，链床动作，将成品推出辊道至链床尾部，等待吊运。链床下降，返回，等待下一根成品轨。该段装备通过自动控制系统与焊接生产线保持同步，其长度可以根据成品长度设计制造，以适应不同需要。并可以在快速下料的同时，通过翻转和收集、打捆等装置，实现成品重轨的自动堆放和大捆，完全实现成品下料至包装的工艺自动化。

三、采用的新技术

轨道横移技术在冶金企业已经应用多年，技术成熟，运行可靠。本项目产品就是将这些成熟的技术进行创新设计，与高速重轨焊接生产线工艺要求接轨，满足生产线快速上料和下料的需要，以解决多年影响焊接线各部分装备节奏混乱，工作效率底下的瓶颈。整个产品在国内众多重轨焊接生产线中尚属首创，该装置的采用可以全面实现焊接线的高度自动化，使我国重轨焊接生产工艺达到世界先进水平。

该系统的升降装置是采用平面四杆机构来实现，控制系统通过快速以太网CP343-1与别的机组实现数据交换；采用标准的通讯协议，充分保证整个系统的通讯畅通，并且系统的维护和扩充也非常方便。人—机界面采用上位机控制，使操作方便、灵活。集中监控系统采用可调焦220倍摄像头监控。自动化系统采用PLC-300控制，CPU采用子门子315-2DP。

四、结语

综上所述，本项目产品高速铁路重轨焊接自动输送设备技术先进、结构合理，该电气设备集低压供配电、电气自动化、网络通讯、监控摄像为一体，为焊轨生产提供高效率、高品味的全自动服务。该设备的技术先进性及全自动化程度在国内尚属首例。

高速铁路重轨焊接自动输送设备的应用，将对中国的高速铁路重轨焊接生产线整体工艺水平的提高起到积极的作用，将生产线的工艺水平整体迈入国际先进行列。未来几年，中国将斥资几十亿的投资规模对现有十余条重轨焊接生产线进行改造，“高速铁路重轨焊接自动输送设备”的应用前景广阔。

参考文献

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[2]孙桓．机械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006．

[3]姚樵耕．电器自动控制[M]．北京：机械工业出版社，

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（责任编辑：赵秀娟）