上弦自铺轨式防电检查车

孔旭+王春芳

【摘 要】本文介绍了郑州黄河大桥上弦自铺轨检查车的主要参数、结构构造及工作原理。该设备采用自铺轨道的走行方式及伺服控制系统，实现了全自动无轨爬坡走行、翻越尖顶等功能，能在大跨度曲线桥梁上自动、平稳行走，为国内外首创。

【关键词】自铺轨式检查车；无轨走行；尖顶；大跨度；曲线；自动

1 工程概述

近年来随着我国经济和交通建设的飞速发展，建设了许多造型优美的大跨度曲线桥梁。为确保道路桥梁长期安全可靠的使用，对其进行定期检查维护和损坏时快速修复尤为重要。另桥梁上还有许多附属设施，也需予以维护和检测，为此大跨度曲线桥梁检查设备的研究越来越受到关注和重视。

郑州黄河大桥是郑焦城际铁路暨京广铁路跨越黄河的共用桥梁，主桥为11联2x100m变高度连续钢桁梁，桁高在14～25m间连续变化，曲线方程为二次抛物线，坡度在0～13.14°之间连续变化，全桥共有11个抛物线相交形成的尖顶，其角度为153.72°。

目前，国内外桥梁领域针对大跨度曲线方程形式桥梁最常用的检修设备有轮胎式检查车、链条式检查车及油缸交替顶升步履式检查车等。这些设备均需在钢梁上设置通长的走行轨道供其走行，对于规模较大的桥梁较为浪费，且在设备本体设计上均不能翻越尖顶，需通过轨道改造将尖顶转变为曲线顶而实现过顶，但需要额外的支撑连接并且对桥梁外观有较大影响，为此研制生产一种自铺轨道走行、安全通过尖顶、快速平稳运行、使用方便，可对钢桥进行全面检查维修的工程设备是非常需要的。郑州黄河桥上弦检查车就是为适应这种需求而开发设计的工程车辆，见图1。

2 主要技术参数

3 主要构造及功能说明

附加件与钢梁节点处连接板连接成为一体，作为上弦检查车自铺轨条的固定连接件，以替代原通长轨道承担检查车的重量与牵引力，设备驱动机构安装在主车上，主车与自铺轨条之间采用齿轮齿条传动实现步进式自铺轨走行。该检查车主要由自铺轨式走行系统、连接走廊、升降立柱、中部吊篮、电气自动控制系统等组成。

本设备能实现全桥精确自动控制无轨走行、升降立柱随动升降、中部吊篮升降并横移走行等功能，可跨越全桥所有伸缩缝，具备爬坡并翻越钢桁梁尖顶的能力。

3.1 自铺轨式走行系统

该走行系统主要包括自铺轨条、上行走组件、齿条、导向组件、主支撑和水平锁紧机构等部件。自铺轨条为主承载体，在步进式行走中起着主车行走轨道的作用；上行走组件为走行驱动装置，通过齿轮齿条啮合推动检查车主车或自铺轨条行走；齿条平铺于自铺轨条顶部，为动力传递机构；导向组件布置有承重轮和侧导论，主要实现自铺轨条走行运动功能，并保证走行的过程中在大桥边桁上的左右位置及越过附加件后的定位；主支撑为可伸缩运动机构，在自铺轨条运动前，通过卡紧附加件实现主车与钢梁的固定；水平锁紧机构为可水平伸缩结构，在主车运动前，通过前后水平锁紧卡紧附加件实现自铺轨条与钢梁的固定；整车通过自铺轨条与主车的相对步进式运动，实现自铺轨走行功能。为平稳安全翻越桥梁尖顶，在上行走组件上设置有角度调整装置，详见图2。

本走行系统的工作原理为：采用齿轮齿条传动，通过主车与自铺轨条的相对运动，实现自铺轨走行，即在自铺轨条上布置有齿条，驱动装置布置于主车上，并在全桥各节点处布置有与钢梁固定连接的附加件，当主车走行时，自铺轨条与桥梁附加件固定连接，保证自铺轨条的固定状态，通过齿轮齿条传动，实现主车桁架的前进与后退；当自铺轨条走行时，主车通过主支撑与附加件进行固定连接，保证主车的固定状态，通过齿轮齿条传动，实现自铺轨条的前进与后退，如此循环完成自铺轨走行过程。

该走行系统依据郑州黄河大桥特点研制，设计新颖，节省了检查车轨道费用，同时解决了上弦检查车翻越钢桁梁尖顶的难题，大大减少了检查车的配备数量。

3.2 连接走廊

连接走廊为型钢焊接而成的方形桁架式结构，起连接左右升降立柱装置、悬挂并作为中部吊篮横向走行用轨道、为电气控制系统提供安装平台的作用，是检查车主要的承载装置。

3.3 升降立柱

升降立柱主要由内外桁架、桁架传动系统及升降平台等组成。桁架传动系统与外桁架固定连接，内桁架嵌于外桁架之中，桁架的升降运动为采用齿轮齿条传动实现内桁架相对于外桁架的伸缩运动。

外桁架与连接走廊固定连接，内桁架镶嵌于外桁架内并根据桥梁高度变化进行整车走行的随动伸缩运动，保证整个桁架高度始终与变高度桥梁高度相适应，为保证在检查车行进过程中两侧升降立柱与钢梁边桁的相对位置及工作时两端立柱的稳定性，在升降立柱内外桁架上设置有防摆装置。

升降平台为桥梁两端外侧检查的主要工作平台，自带有走行驱动装置，分别套在内外桁架上，并以其立柱为导轨，通过齿轮齿条传动完成平台的上下运动，以实现对桥梁外侧的全面检查。

3.4 中部吊篮

中部吊篮主要分为主平台、旋转平台、支撑走行框架、伸缩桅柱结构、液压升降驱动装置和电动走行驱动装置等部分，吊篮主体结构采用铝合金焊接而成，旋转平台可实现360°旋转，支撑走行框架为型钢焊接而成，安装于连接走廊主弦杆上，为吊篮的横向（下转第131页）（上接第110页）走行机构及承载部件，通过电力驱动可带动整个吊篮横向走行，主平台与支撑走行机构通过伸缩桅柱结构连接，伸缩桅柱结构采用高强度铝合金型材组合，内置导向滑块，在液压升降驱动装置的驱动下可实现6级风时高达24m安全平稳升降、抗风防摆，整个吊篮具备横向走行、24m平稳升降、360°旋转、27.5Kv高压防电等功能，详见图3。

3.5 电气自动控制系统

本设备采用西门子伺服控制系统，整车共有24台伺服电机，能实现全桥精确全自动走行控制、两端立柱联动升降、立柱防摆随动旋转等系列功能，本设备走行控制精度高，走行动作步骤繁多，顺序性强，其自动化程度较高。

4 结束语

该自铺轨上弦检查车设计新颖，技术超前，功能多样，操作简单，可实现对桥梁的几乎无盲点检查，其全自动走行精确控制及自铺轨走行方式的实现，将为桥梁检修领域树立新的标杆，本检查车有诸多创新设计，其技术领先国内外，且诸多技术属国内外首创。该上弦检查车现已正常运行于黄河大桥上，运行情况良好，其自动化程度高，操作简单，大大提高了现场检查维修的工作效率及工程成本。

【参考文献】

[1]游冰.轮胎式爬拱检查车[Z].

[2]王春芳.两种爬拱式桥梁检查车走行系统[Z].

[3]张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[4]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[责任编辑：杨玉洁]