韓連軍

（中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，咸陽 712000）

1 鋪軌機(jī)組自動巡航走行定位技術(shù)

1.1 背景

我國鐵路迎來了高速、大容量、智能化的新時代。在此背景下，鋪軌機(jī)組作為鐵路建設(shè)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，社會對其效率和精度的要求越來越高[1]。傳統(tǒng)鋪軌作業(yè)主要由人工操作，存在時間長、效率低的問題。為了滿足鐵路建設(shè)的新需求，提出了自動巡航走行定位技術(shù)。該技術(shù)將先進(jìn)的自動化技術(shù)引入鋪軌施工，提高了整體工程的施工水平。在當(dāng)前鐵路建設(shè)的大背景下，追求更高效、更準(zhǔn)確的施工方式已成為必然。

1.2 系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)

自動巡航走行定位技術(shù)的核心在于對系統(tǒng)的全面規(guī)劃與智能實(shí)現(xiàn)。虛擬走行線路的規(guī)劃，要求系統(tǒng)能夠充分理解工程場地的復(fù)雜性，為鋪軌機(jī)提供準(zhǔn)確的走行路線。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮多種變化因素，如地形、氣候、工程要求等，以確保系統(tǒng)能夠在各種條件下穩(wěn)定、可靠地自動巡航。系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點(diǎn)在于確保虛擬走行線路的高度仿真，準(zhǔn)確反映實(shí)際施工場地的復(fù)雜特征。這需要系統(tǒng)具備強(qiáng)大的計算能力，能夠智能計算鋪軌機(jī)頭坐標(biāo)與走行線路的偏移距離，以達(dá)到精準(zhǔn)巡航的目的。

應(yīng)用定位技術(shù)是自動巡航走行定位技術(shù)的關(guān)鍵所在。在路基地段，系統(tǒng)利用北斗、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等衛(wèi)星定位技術(shù)，能夠有效減小位置誤差，確保鋪軌機(jī)的高精度定位，為鋪軌施工提供堅實(shí)基礎(chǔ)。系統(tǒng)還需要在隧道等有限空間內(nèi)智能引導(dǎo)鋪軌機(jī)巡航，因此以全站儀引導(dǎo)作為確保鋪軌機(jī)在復(fù)雜環(huán)境中自動巡航的重要手段。通過多技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，定位技術(shù)為鋪軌作業(yè)提供了高精度和高效率的雙重保障。

2 新型長鋼軌牽引車

2.1 創(chuàng)新功能

新型長鋼軌牽引車的設(shè)計目的在于提高軌道線路施工的效率和靈活性。它不僅能夠高效、便捷地完成有砟軌道和無砟軌道的施工，而且能夠?qū)崿F(xiàn)有砟施工與無砟施工的無縫切換。自動夾軌技術(shù)的引入是一項重要創(chuàng)新，通過智能夾持鐵軌，有效提高了鋪軌的操作效率。自動夾軌作為創(chuàng)新功能之一，通過感知鐵軌的位置和形狀，使?fàn)恳囇杆?、?zhǔn)確地夾住鐵軌，從而實(shí)現(xiàn)了高效鋪設(shè)。它不僅提高了施工的連續(xù)性，還減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了施工過程的智能化程度。

整機(jī)跨線轉(zhuǎn)移功能的實(shí)現(xiàn)，使車輛能夠輕松適應(yīng)復(fù)雜的施工場景，實(shí)現(xiàn)多線路間的高效轉(zhuǎn)換[2]。新型長鋼軌牽引車在施工現(xiàn)場長途轉(zhuǎn)場時無須解體，極大地提升了施工便捷性。這種車輛便捷轉(zhuǎn)場方式直接加快了整體的施工進(jìn)度，無須解體的設(shè)計降低了施工現(xiàn)場的復(fù)雜性，使得車輛能夠更加快速地適應(yīng)新的工程環(huán)境，有效提高了作業(yè)效率。自動夾軌和整機(jī)跨線轉(zhuǎn)移功能的引入，使得牽引車能夠在不同線路之間無縫切換，為工程的順利推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 實(shí)際效果

通過全面發(fā)揮創(chuàng)新功能的作用，線路施工得以實(shí)現(xiàn)無縫切換和高效操作，大幅提升了施工效率。自動夾軌技術(shù)的應(yīng)用使鋪軌作業(yè)更為智能化，減少了對人工的依賴。牽引車的便捷轉(zhuǎn)場方式提高了工程施工的靈活性，使?fàn)恳嚳梢匝杆龠m應(yīng)不同工程的要求[3]。

3 扣件智能安裝車

3.1 創(chuàng)新安裝方式

新一代扣件智能安裝車融合了機(jī)器人技術(shù)和先進(jìn)的視覺定位系統(tǒng)，創(chuàng)新了鐵路施工的安裝方式。傳統(tǒng)的扣件安裝方式通常依賴人工，而新型智能安裝車通過引入機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)協(xié)同作業(yè)，提高了安裝效率和準(zhǔn)確性。機(jī)器人在扣件安裝中的應(yīng)用，不僅減輕了人工負(fù)擔(dān)，還能夠根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)崿F(xiàn)高度精準(zhǔn)操作。視覺定位系統(tǒng)的引入使得機(jī)器人能夠感知并“理解”周圍環(huán)境，更加準(zhǔn)確地定位扣件的安裝位置。這種創(chuàng)新的智能化安裝方式，為扣件安裝提供了更為可靠和高效的解決方案。

3.2 室外工程應(yīng)用

扣件智能安裝車不僅在室內(nèi)工程中發(fā)揮著重要作用，也在室外工程中表現(xiàn)出色。為適應(yīng)室外工程的復(fù)雜環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊專門開發(fā)了適用于室外環(huán)境的高效視覺定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在不同的天氣、光照條件下均能穩(wěn)定運(yùn)行，為扣件的智能安裝提供了技術(shù)支持。室外工程環(huán)境常常受到自然因素的影響，如天氣、光照變化等，而傳統(tǒng)的安裝方式難以在這些復(fù)雜條件下保持高效性。通過引入適用于室外工程環(huán)境的視覺定位系統(tǒng)，新型扣件智能安裝車在各種天氣條件下都能穩(wěn)健運(yùn)行，使得安裝作業(yè)更具健壯性和穩(wěn)定性。

3.3 效果驗(yàn)證

通過配備螺母緊固工具和力矩顯示功能，新型扣件智能安裝車成功實(shí)現(xiàn)了智能安裝方式。螺母緊固工具確保了扣件的牢固連接，而力矩顯示功能則實(shí)現(xiàn)了安裝過程中扭矩的實(shí)時監(jiān)控。實(shí)踐證明，這種全新的智能安裝方式不僅提高了扣件的安裝速度，而且確保了每個扣件的精準(zhǔn)安裝。智能安裝車在執(zhí)行安裝任務(wù)時能夠根據(jù)實(shí)際情況自主調(diào)整，以適應(yīng)不同的工程環(huán)境。

4 有砟軌道智能搗固

4.1 技術(shù)原理

有砟軌道智能搗固技術(shù)的核心在于采用了新型慣性導(dǎo)航儀，并基于單點(diǎn)和多點(diǎn)絕對控制的精密相對測量原理。這項技術(shù)的引入使得搗固作業(yè)能夠被更準(zhǔn)確地感知和控制，實(shí)現(xiàn)軌道狀態(tài)的高精度監(jiān)測和搗固。新型慣性導(dǎo)航儀的使用為搗固機(jī)械提供了更精準(zhǔn)的導(dǎo)航和位置感知能力[4]。通過單點(diǎn)及多點(diǎn)絕對控制的精密相對測量原理，系統(tǒng)可以實(shí)時獲取搗固機(jī)在軌道上的位置信息，確保搗固作業(yè)在規(guī)定的軌道范圍內(nèi)進(jìn)行。這樣不僅提高了搗固精度，還使作業(yè)過程更加高效和可控。

4.2 技術(shù)突破

有砟軌道智能搗固技術(shù)在軌道幾何狀態(tài)檢測方面實(shí)現(xiàn)了重大突破。通過引入先進(jìn)的測量技術(shù)，系統(tǒng)能夠快速檢測軌道的幾何狀態(tài)，包括高程、平整度等，進(jìn)而及時調(diào)整搗固機(jī)的工作參數(shù)，確保每次搗固都能達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。這一智能化作業(yè)方式提高了施工的自動化程度，為穩(wěn)定的軌道質(zhì)量提供了可靠保障。為進(jìn)一步提升系統(tǒng)的性能，將系統(tǒng)升級為GVA486 系統(tǒng)。新增軌道參數(shù)自動引導(dǎo)記錄系統(tǒng)是新系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了軌道測量數(shù)據(jù)的無線傳輸。系統(tǒng)升級改造使得搗固機(jī)在搗固作業(yè)中能夠更加靈活地獲取和處理軌道數(shù)據(jù)。軌道參數(shù)自動引導(dǎo)記錄系統(tǒng)的引入提高了系統(tǒng)的智能化水平，使系統(tǒng)通過無線傳輸，將軌道測量數(shù)據(jù)及時傳送給控制系統(tǒng)，為搗固作業(yè)提供實(shí)時反饋。GVA486 系統(tǒng)使有砟軌道智能搗固技術(shù)在能夠更好地適應(yīng)不同的工程環(huán)境和復(fù)雜條件，提高了鐵路軌道施工的智能化水平和作業(yè)效率。

5 鋼軌焊接綠色技術(shù)及成套裝備

5.1 新能源供電系統(tǒng)

鋼軌焊接綠色技術(shù)及成套裝備的創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在對新能源供電系統(tǒng)的應(yīng)用上。為改善焊軌現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，提高工效和焊接質(zhì)量，研發(fā)團(tuán)隊引入了先進(jìn)的新能源供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的小型汽油發(fā)電機(jī)，為焊接作業(yè)提供清潔、高效的能源。新能源供電系統(tǒng)的應(yīng)用有效降低了焊軌作業(yè)現(xiàn)場的噪聲和環(huán)境污染，還減少了有害氣體的排放，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。通過采用新能源供電系統(tǒng)，焊軌作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善。

5.2 除銹打磨機(jī)

除銹打磨機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計是該技術(shù)的又一亮點(diǎn)。除銹打磨機(jī)采用磷酸鐵鋰電池供電系統(tǒng)，擺脫了對傳統(tǒng)小型汽油發(fā)電機(jī)的依賴。同時，除銹打磨機(jī)實(shí)現(xiàn)了無線遙控操作，減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)安全性。此外，除銹打磨機(jī)可以同時完成鋼軌兩個側(cè)面的打磨工作，不僅提高了操作便捷性，還提高了打磨效率和質(zhì)量?？偟膩碚f，除銹打磨機(jī)在能源利用上更環(huán)保，為焊軌作業(yè)提供了更加現(xiàn)代化和智能化的工具。

5.3 環(huán)保性與安全性

環(huán)保性和安全性是鋼軌焊接綠色技術(shù)的兩大亮點(diǎn)。為減少有害尾氣排放，焊接裝備引入了磷酸鐵鋰電池供電系統(tǒng)，不僅確保了電能的高效供應(yīng)，而且減少了噪聲和空氣污染，避免對環(huán)境造成負(fù)面影響。此外，設(shè)計七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)，為焊接作業(yè)的安全性提供了全方位的保障。鋼軌焊接綠色技術(shù)的應(yīng)用，使焊軌作業(yè)兼具安全性和環(huán)保性，為鐵路建設(shè)提供了更加可持續(xù)和安全的工程解決方案。

6 移動式鋼軌中頻正火作業(yè)車

6.1 關(guān)鍵技術(shù)

電磁感應(yīng)正火技術(shù)是移動式鋼軌中頻正火作業(yè)車的核心技術(shù)之一。通過電磁感應(yīng)加熱原理，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼軌接頭的局部加熱，確保正火的精確度和均勻度。應(yīng)用該技術(shù)不僅提高了正火作業(yè)效果，還降低了對整個鋼軌的熱影響，有效保障了鋼軌的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

自動溫控雙頻技術(shù)則進(jìn)一步提升了正火作業(yè)的智能化水平。該技術(shù)能夠?qū)崟r檢測鋼軌接頭的溫度，根據(jù)實(shí)際情況自動調(diào)控加熱功率和頻率，確保正火溫度處于合適范圍內(nèi)。自動溫控雙頻技術(shù)的引入，不僅提高了正火精度，而且降低了操作人員的作業(yè)難度，提高了作業(yè)的便利性和安全性。

6.2 遙控操作系統(tǒng)

移動式鋼軌中頻正火作業(yè)車采用遙控操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了整個作業(yè)過程的遠(yuǎn)程操控，使用操作人員可以通過遙控手柄控制正火作業(yè)車。作業(yè)車自帶動力走行功能，可以通過遙控手柄靈活操控，實(shí)現(xiàn)對車輛的精準(zhǔn)定位，為正火作業(yè)提供更大的機(jī)動性。操作人員能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整車輛位置，確保正火覆蓋范圍和質(zhì)量。這種操控方式不僅提高了操作的便捷性，還能避免操作人員長時間暴露在高溫環(huán)境中，有效降低了勞動強(qiáng)度。

7 自動化精磨機(jī)

7.1 設(shè)備構(gòu)成

自動化精磨機(jī)的核心在于其復(fù)雜而精密的設(shè)備構(gòu)成。機(jī)架作為整個結(jié)構(gòu)的支撐，保證了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。仿形架承擔(dān)了對焊接接頭形狀進(jìn)行復(fù)制和仿形的功能，保證了打磨的精準(zhǔn)性。進(jìn)刀箱和打磨電機(jī)作為整個系統(tǒng)的動力和執(zhí)行部分，負(fù)責(zé)打磨作業(yè)。機(jī)架的穩(wěn)定性和仿形架的準(zhǔn)確性對于自動化精磨機(jī)至關(guān)重要。機(jī)架采用高強(qiáng)度合金材料，經(jīng)過精密制造和調(diào)試，確保其在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中不產(chǎn)生振動和變形；仿形架通過先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確感知焊接接頭的形狀，為后續(xù)打磨操作提供精準(zhǔn)參考。這些設(shè)備的協(xié)同工作，為精磨作業(yè)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

7.2 自動檢測系統(tǒng)

自動化精磨機(jī)的自動檢測系統(tǒng)是一大特色。該系統(tǒng)通過高精度傳感器實(shí)時檢測鋼軌接頭的打磨平直度，并通過反饋控制實(shí)現(xiàn)對打磨質(zhì)量的精細(xì)調(diào)整。這一自動檢測系統(tǒng)的引入，使得打磨操作具有更高的智能化程度和精準(zhǔn)性，有效提高了焊接接頭的質(zhì)量。通過自動檢測系統(tǒng)，可以在打磨過程中實(shí)時監(jiān)測打磨平直度的變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即做出調(diào)整，確保平直度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。這種即時反饋機(jī)制不僅提高了作業(yè)效率，而且保證了焊接接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

自動化精磨機(jī)還采用了遙控操作系統(tǒng)。通過遙控組件，操作人員可以在安全距離內(nèi)控制精磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速且精確的精磨操作。遙控操作方式提高了作業(yè)安全性，使得操作人員能夠更靈活地調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保打磨效果最佳，還減輕了他們的勞動負(fù)擔(dān)，提高了工作的舒適性。由于遙控操作系統(tǒng)的靈活性，操作人員可以根據(jù)實(shí)際情況動態(tài)調(diào)整打磨參數(shù)，以適應(yīng)不同焊接接頭的形狀和材質(zhì)。

8 鋼軌閃光焊遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)

鋼軌閃光焊遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)的引入標(biāo)志著我國鐵路建設(shè)進(jìn)入數(shù)字化和智能化的新階段[5]。該系統(tǒng)以其先進(jìn)的技術(shù)特性在鐵路施工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為提高焊軌施工效率、質(zhì)量和安全性提供了強(qiáng)大支持。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控與集中管理，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對全國范圍內(nèi)多個施工點(diǎn)的焊軌機(jī)性能和焊接質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)測。作業(yè)管理人員可以隨時獲取每臺焊軌機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、效率和質(zhì)量指標(biāo)等關(guān)鍵信息，為決策提供及時、全局的數(shù)據(jù)支持。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用不僅提高了作業(yè)管理的時效性，而且為跨地域、大范圍的鐵路施工提供了便捷的監(jiān)測手段。

系統(tǒng)的異常曲線監(jiān)測功能具有重要意義。通過實(shí)時分析焊接曲線，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)焊接過程中的異常情況，減少焊接質(zhì)量風(fēng)險，避免潛在的焊接問題。該功能使得鋼軌閃光焊遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)成為焊軌施工的質(zhì)量控制手段，在保障施工質(zhì)量的同時提高工程效率。

在安全方面，系統(tǒng)設(shè)有報警系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操作功能，為焊接作業(yè)提供了全方位的安全保障。報警系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測施工現(xiàn)場的安全狀態(tài)，一旦發(fā)生潛在安全風(fēng)險事故，能夠迅速響應(yīng)并發(fā)出警報。而遠(yuǎn)程操作功能為操作人員提供了更加靈活、安全的操作方式，減少了操作人員與設(shè)備間的直接接觸，降低了操作風(fēng)險。這種安全設(shè)計在鐵路施工中尤為重要，有助于防范事故發(fā)生，確保焊接作業(yè)平穩(wěn)進(jìn)行。

9 結(jié)語

自動化和智能化手段顯著提高了我國鐵路建設(shè)的施工水平，解決了傳統(tǒng)鋪軌方式效率低下的問題。新技術(shù)的應(yīng)用不僅推動了鐵路建設(shè)向機(jī)械化、綠色化、智能化的方向發(fā)展，而且在提高效率、確保安全、降低環(huán)境影響等方面取得了顯著成果，為我國鐵路迎接高速、大容量、智能化新時代提供了支持。這些先進(jìn)技術(shù)推動著我國鐵路事業(yè)朝著更加綠色、智能的方向邁進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。