铁路桥梁检查车技术方案研究

周 毅 上海铁路局工务处

1 高速铁路桥梁检查现状

由于受到地理环境的限制，高速铁路大量运用了高架桥梁，高架桥梁的日常维护保养以及维修需要全面覆盖，仅靠人力是无法满足要求的，需要专门的桥梁检查车，将人员送至桥下或桥上需要的位置实施。

铁路桥梁按材料分类可分为钢梁、圬工梁及钢混结合梁。不同材料的桥梁其病害的内容不同，在梁体的不同部位病害项目也不一样，一般桥梁的病害主要为：梁体病害、支座病害、墩台病害和其它附属设施病害，经过分析，桥梁检查车主要是针对这些病害对以下八个方面进行检查或日常维修。

（1）裂纹的检查；

（2）混凝土内部空隙的检查；

（3）混凝土抗压强度的检查；

（4）活动支座辊轴纵向位移的侧梁；

（5）板式橡胶支座的检查；

（6）结合梁、钢梁焊缝裂纹的检查；

（7）高强度螺栓的检查；

（8）钢梁裂纹的检查。

2 国内外桥梁检查车的运用情况

国外特别是欧洲，由于其很早就建设了高速公路、高速铁路，各种型式的桥梁检查车运用非常普遍。主流桥梁检查设备从工作结构形式上主要可分为两种：平台式（桁架式）桥梁检查设备和吊篮式桥梁检查设备，平台式桥检设备的特点是：重量轻、平台尺寸较大、作业面积大、承载能力强。吊篮式桥检设备的结构特点是：工作灵活性大，适应范围广，可用于高空和桥下作业。从运行方式上桥梁检查设备又分为轮式、履带式与轨行式等，前两种适合通过公路方便到达且高架高度在18 m以下的线路区段，否则一般需要轨行式桥梁检查车（以下称"铁路桥梁检查车"）。

国内在近些年来也从国外进口了一些公路用桥梁检查车，用于公路桥梁的检查和简单维修；而铁路桥梁检查车方面，青藏铁路配有金鹰重工生产的平台式和吊篮式桥梁检查车各一台，北京大机运用检修段亦有一台金鹰重工产吊篮式桥梁检查车在用。

3 铁路桥梁检查车的性能需求

普速铁路桥梁检查一般利用维修或施工天窗点进行，高铁桥梁检查一般在夜间封锁天窗内进行，而且一般不能影响邻线行车和作业；与公路桥梁检查相比，铁路桥梁检查车在时间和空间上都受到一定的限制；另外考虑曲线区段线路外轨超高、长大坡道的条件，在安全性、稳定性上有更高的要求。

公路桥梁检查作业时一般采用打支腿的方式保证整车稳定性，而铁路用桥梁检查车为提高天窗点的利用率一般不打支腿作业，因此对整车的抗倾覆性能提出更高的要求。

由于桥检车一般不独立开至区间进行作业，考虑到整车的经济型，故宜只设作业低速走行功能，不设高速运行功能，区间高速运行以重型轨道车牵引，这样整车从动力传动到司机室布置、控制系统、制动系统等均得以简化。

由于平台式作业机构和吊篮式作业机构在运用上各有优点，所以一般宜成组配备（一组两台），采用两种作业机构的桥梁检查车各一辆，在运用中总结经验，为大量推广运用进行验证。

4 各系统组成

整车主要由动力系统、走行部、车架、车体、车钩装置、电气系统、制动系统、液压系统及桥梁检查设备等组成。

4.1 桥梁检查设备

桥梁检查设备是工作人员的工作平台，安全性、专业化要求很高，需选择成熟产品，确保运用安全可靠。

经过调研，国外生产桥梁检查设备的主要厂家有德国MOOG公司、意大利BARIN公司、美国Aspen Aerials公司。经过比较，德国MOOG公司的两款桥梁检查设备：MBI 140-1.4/S型平台式桥梁检查设备和MBL 1200T型吊篮式桥梁检查设备，其作业范围完全满足铁路桥梁尺寸。

MBI 140-1.4/S型平台式桥梁检测维修设备安装在基础回转台上。台下有回转轴承，回转台可分别向车辆的左右两侧水平旋转90°。与回转台相联的是折叠系统，它的一端安装一个垂直回转台，台内有回转轴承。该回转台的另一端是导向框架，该框架上有导向块为升降塔的上下动作导向。导向块可以旋转95°左右，使升降塔和水平工作平台处于垂直位置。该转动量可以补偿桥梁±5°的纵向坡度。转动由一个双向液压油缸来实现。升降塔及其下端平台的上下运动由单侧的导向块导向，导向块沿一个U形导向轨道运动。平台式桥检设备平台为铝合金材料。平台设有两套控制系统，一套设置于车上司机室内，用手动方式进行控制，另有一套采用遥控控制盒，设置在平台内，可对平台动作实行远程控制，两套控制系统互锁。平台内还设有紧急停止按钮，在紧急情况下能使平台停止动作。平台内设有交流电源插座，为使用各种工具提供动力。作业平台上安装有用于检查桥墩的吊篮，可从平台上下放，最大检查深度50 m。平台上提供有控制系统可以对吊篮进行远程控制。本设备采用侧向位移后翻转的设计，本装置能在电气化区段作业，而不会影响到上部的接触网设备。

平台式桥检设备最大载重量为600 kg，可以最多6人同时在平台上对桥梁进行检查，如图1所示，平台式桥梁检查设备可同时对桥体三面同时进行检查，大大提高了桥梁检查的效率。

图1 平台式桥梁检查设备工作范围示意图

MBL 1200T型吊篮式桥梁检测维修设备由底座、主臂、垂直伸缩臂、工作臂、吊篮及控制系统组成，在主臂与垂直伸缩臂之间还设有一个回转支撑，第三节伸缩臂材料为铝合金材料。吊篮设有两套控制系统，一套设置于吊篮主臂旁，用手动方式进行控制，另有一套采用遥控控制盒，设置在吊篮内，可对吊篮动作实行远程控制，两套控制系统互锁。作业吊篮内还设有紧急停止按钮，在紧急情况下能使吊篮停止动作。吊篮安装有自动水平校正机构，可使吊篮在工作过程中始终保持水平状态。吊篮内设有交流电源插座，为使用各种工具提供动力。本装置在展开和收车时费时少，且可避开线路顶部的接触网，能在电气化区段进行作业。

吊篮式桥梁检查设备最大载重量为250 kg，可以容纳最多2人在吊篮内作业，如图2所示，吊篮操纵灵活，既能在桥下工作，又能作为接触网高空检查设备。

图2 吊篮式桥梁检查设备工作范围示意图

4.2 动力系统

由于风冷发动机可靠性好，在青藏线高寒区域有更好的适应性，本车选用Deutz公司生产的913系列增压发动机，设计有低温启动系统，并按照高原5 000 m海拔高度进行功率修正。

4.3 液压系统

本车液压系统由走行回路，作业回路、制动回路、支撑锁定回路、马达摘合回路和应急回路组成，系统由一个三联泵（排量分别为 90 ml/r、20 ml/r、20 ml/r）和两个摆线马达（排量为630 ml/r）及其他各元件组成。三联泵通过弹性联轴器与发动机飞轮相连。

（1）作业回路：作业回路由一个20排量齿轮泵供油，操作桥检设备上各操作手柄可实现各动作；

（2）走行回路采用闭式回路，油泵为电比例调节，通过操作操作台上的电控手柄可方便实现车辆前进方向和运行速度；

（3）制动回路由单作用油缸和电磁换向阀、电磁球阀等组成，通过电磁换向阀的得失电可实现制动和缓解；

（4）支撑锁定回路；在车辆的转向架和车架上设置有支撑锁定油缸，其中在车轴锁定油缸上设置有双向液压锁，可保证作业的稳定性；

（5）马达离合回路:通过电磁换向阀上左右电磁铁的得失电可实现低速走行马达与齿轮箱的结合和脱开；

（6）应急回路:在主作业系统出现故障时可实现桥检设备的收回。

4.4 电气系统

电气系统由交流系统及直流系统组成。交流系统由车上发电机组提供动力，主要给车内空调、取暖器、应急电机等设备供电。直流系统主要包括蓄电池及发动机自带充电发电机组成，作用为供行车、照明以及作业提供直流电源。

为加强对人身的保护，交流系统中设置有漏电保护器，各供电回路均设置有独立断路器。为方便车辆在站场使用站场电源，车辆设有外接电源接口，并设置外接电源与发电机组转换系统，保证同一时间只有一路供电。

本车为液压驱动低速走行并带作业结构的车辆，如机构未完全复位即被拖挂高速运行，势必将造成车辆机械故障或行车事故，针对此特点，为降低车辆机械故障或行车事故率，电气系统中设置低速走行、油缸锁定、液力制动等机构与发动机起动回路互锁，即影响行车的机构未复位时，车辆不仅有多处指示灯提示，而且发动机不能熄火。

4.5 走行部

根据本车实际轴重和运行品质要求，选择大型线路捣固车用成熟的转向架，能满足最高运行速度120 km/h的要求；橡胶人字簧进行特殊订制，在保证运行品质的情况下，达到适应－40℃低温和抗紫外线的要求。

4.6 桥梁检查车的安全设计

（1）整车抗倾覆性能通过了稳定性计算，确保有足够的稳定性系数；

（2）设力矩限制器和过载保护器，当超过额定载荷后只能向安全方向作业；

（3）平台和吊篮上多处设有急停按钮，在遇到危险时，能立即停止设备运动；

（4）设有两套动作控制系统，一套为电控，另一套为手动；

（5）设有应急直流电动泵，可保证主系统故障时将整个桥检设备收回；

（6）上下控制设有转换开关，使操纵具有唯一性，防止误操作；

（7）整车操纵各处均设联锁，在未做好一切准备和防护的情况下，设备不能动作。

5 应用前景展望

随着我国高铁事业与大型养路机械的快速发展，结合国内高铁养修方式与管理的探索逐步成熟，将铁路桥梁车纳入高铁桥梁巡检、养护、维修势必成为高铁桥梁养修体系中重要组成部分，铁路桥梁车的应用范围有望大大提升。

当前，开发出适合国情、具备我国自主技术产权的铁路桥梁检查车很有必要，希望通过本文能够推进这一愿望的实现。