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我国养路机械简介及发展前景
摘要：建国以来，在我国铁路50多年的发展过程中，铁路工务的养护维修工作主要经历了三个阶段：一是解放初期的“事后修”；二是20世纪50年代中期开始的“一年一遍的定期性综合维修”；三是20世纪80年代中期开始推行的“按不同轨道、通过总重划分的一年一遍或几年一遍的综合维修”。但是，随着列车运行速度的不断提高，对于运输安全和舒适度提出了更高的要求，已无法利用行车间隔时间进行维修作业，各种养路机械代替人工养护是必然的趋势，因此，养路机械的引进和发展是当今铁道工务养路作业的重点。关键词：铁道工务 铁道养护作业发展 养路机械
正文：
一、铁道养护维修作业的发展
我国铁路已经有百余年的历史，百余年来，铁路养护手段随着铁路事业的整体进步，亦得到了飞速发展，从纯粹的人力到小型机械化，再到大型机械化，铁路养护手段发展的历史，就是铁路百年史的缩影。
60年代以前：人力养护时代。中国早年的铁路养路水平很低，至少到上世纪60年代以前，铁路线路养护基本上靠的是人力。一到铁路线路需要修理的时期，养路工人就扛起洋镐忙活开了。“晴天一身汗，雨天一身泥”，正是养路工人的真实写照。养路工人的工作量极其繁重，最主要的原因是铁路线路养护的工作对象过于笨重粗大。我们可以按照最低的标准进行简单换算：按照每米50公斤计算，一条12.5米长的钢轨重达625公斤；而按照每个工人在正常情况下能够搬得动50公斤重的东西换算，仅搬动一条12.5米长的钢轨就需要10多个工人。这仅仅是换轨一项，而更换一公里钢筋混凝土轨枕，就需要10辆50吨的车皮来运输；清筛一公里道床，就需要800个至1000个工人劳作一天。有人计算过，捣固枕木时用的重达4公斤多的洋镐，一个工人每天大概要举起2500次之多，累计举重至少10吨多。人力养护线路劳动强度大，工作效率低，作业质量不高。随着铁路事业的发展，铁路养护工作在上世纪60年代之后，迈出了艰难的步伐。
60至80年代：小型机械化时代。上世纪60年代之后，为适应铁路快速、重载以及轨道结构重型化的技术发展，各国铁路竞相采用大型养路机械。到80年代末，发达国家的铁路已基本形成以大型养路机械为主要作业手段的格局。在此阶段，我国的铁路养护事业亦在探索多年之后，迈出了艰难的一步，开始在工作中使用小型机械，摆脱了完全依靠人力进行铁路养护的时代。铁路线路养护的基本作业有起道、拨道、改道、调整轨缝、捣固、清筛等。而这其中，捣固、清筛等作业又在铁路线路日常维护中最容易看到。捣固镐和清筛机是我国最早采用的专门用于线路捣固和清筛作业的小型养路机械之一。专用于起道、拨道、钢轨打磨、调直的机械，也是我国在上世纪60年代后使用较多的一种小型养路机械设备。到了上世纪80年代，我国铁路养护作业机械化程度已经达到30%左右。这些设备的使用，不仅提高了作业效率，而且减轻了养路工人的劳动强度。为了适应发展步伐，工务段普遍设立了机械化工队和养路工区，配备了以单项、小型为主的养路机械，如捣固机、扒砟机、边坡回填机、液压起道机等，这是当时机械化作业的重要力量。
80年代末至今：走向大型机械化时代。我国铁路养护走向大型机械化是在上世纪80年代之后。进入80年代之后，随着我国铁路运输密度的加大，繁忙干线的维修工作采用传统的方式和手段已无法完成。与此同时，轨道结构的日益现代化也向养路机械的作业质量提出了更高的要求。在这种形势下，我国养路机械化工作不可避免地迎来了变革。1983年6月，由当时的铁道部工务局等单位组成的中国铁路大型养路机械考察订货组，赴奥地利、瑞士和德国对欧洲铁路大型养路机械的运用情况进行了考察，并于是年7月中旬在奥地利同普拉塞公司签署了RM80型道清筛机、08-32型起拨道抄平捣固车、DGS62N型道床动力稳定车以及SSP103型配砟整形车各1台的订货合同。是年10月，铁道部利用日元贷款再次订购了同样型号的捣固车3台、稳定车2台、配砟车2台。次年下半年，这批由奥地利进口的大型养路机械次第到达天津新港，配属给沈阳铁路局锦州第一线路大修段4台、北京铁路局北京机械化养路队7台。1985年，北京局使用大型养路机械在京秦线进行了线路维修试验，共完成线路维修302.2公里；沈阳局使用大型养路机械在沈山线、大郑线进行了线路大修试验，共完成线路大修34公里，两项试验取得了圆满成功，从而开创了我国铁路大型养路机械作业的新局面，受到全路工务职工的热烈欢迎。大型养路机械化设备的引进，在极大地提高铁路线路养护的效率和质量的同时，也使原有的铁路养护作业体制发生了变革，而变革结果就是使在繁忙线路开“天窗”作业成为共识，并使我国铁路养护作业正式进入了大型机械化时代。在引入大型机械之前，我国铁路养护作业无论是单线还是双线，一般都是采用在列车间隔时间内进行作业的办法，在列车到来前通知人员和机械迅速撤离轨道，但有时会因撤离不及时而发生事故。线路修理与安全行车的矛盾日益突出，铁路养护不得不考虑解决办法和新的出路。经过长达几年的论证和慎重考虑，铁道部最终决定采用高效、大型的养路机械开“天窗”进行线路作业，这既是解决我国运输繁忙线路维修作业的有效手段，也是现代化铁路线路维修发展的方向。所采用的新设备、新办法，对提高线路质量、保证运输安全和扩能具有保障作用。经过全路近20年的不懈努力，我国大型养路机械从无到有、从小到大并形成一定规模，主型机械齐全，附属设备配套，在装备有捣固、清筛、动力稳定、配砟整形等机型的基础上，还陆续装备了钢轨打磨车、道岔打磨车、道岔捣固车、大修列车、道岔铺换设备等新型机械。装备规模也在不断扩大，尤其是“十五”期间，铁道部批准并实施了大型养路机械及工务专用设备“十五”装备计划，总投资约44.6亿元，装备各类大型养路机械293台，工务专用设备125台，组成线路大修机组17个，线路维修机组32个。如果这个计划完全实施，“十五”结束时全路将累计拥有34个线路大修机组，70个线路维修机组，配备各类大型养路机械578台，各类工务专用设备214台。为适应大型养路装备的组织需要，全路范围内陆续成立了19个大型养路机械段，全部采用大型养路机械进行线路的大型维修作业。装备规模的扩大，极大地提高了大型养路机械的作业能力，并发挥了其特有的作用：保证了线路大修、维修工作的正常需要，在灾害抢险中尽快开通线路发挥重要作用，使新建线路提高开通速度成为可能，在全路五次大提速工程中，顺利完成了线路改线、调整超高等大量工程任务，线路达到目标速度得以实现等等。据统计，我国铁路现有大型养路机械的作业能力分别达到线路捣固33000公里，道床清筛3520公里，钢轨打磨4200公里，道岔捣固12600组。2004年，为配合提速工程需要和正常线路大修、维修需要，全路大型养路机械共完成线路捣固38325公里，完成道床清筛2453公里，钢轨打磨3339公里，道岔捣固8210组。上世纪90年代以来10余年间，我国大型养路机械国产化工作也取得了可喜的进展，具备年产各类大型机械120台的能力。
二、养路机械的种类及介绍
小型养路机械：
捣固机械：目前的捣固机械主要有电动捣固机，液压捣固机，振动棒，道岔捣固机。电镐主要用于液压捣固机无法施工的道岔等地段，由于其重量大、工人劳动强度大，已渐被振动棒取代，在新的养路机械装备标准讨论中，已不将其列入装备标准中，液压捣固机在过去线路上的使用一直较为成功，且有部分出口，但近来在铁道部提出的重载高速情况下，各主要干线的钢轨普遍进行了更换，原设计生产的液压捣固机已不能满足线路维修要求，主要存在的问题有：振捣力不足、下插深度不够、避让列车时捣固机与线路中心距离太小等，现在各生产厂家都在进行改进设计，如有的厂家将动力由R175柴油机改为R185柴油机，或将Y112S1-2电动机改为Y132S1-2电动机，大大提高了捣固机的功率，通过改进下道装置，使捣固机下道后距钢轨头部外侧保持在2000㎜以上，满足了列车高速运营的要求，但一些技术指标还偏低。捣固振动棒是利用振动捣固法进行工作的，作业效果不如液压捣固机，难以形成稳定的承载核心，它是工务部门在列车提速后液压捣固机使用存在安全隐患的情况下而采取的权宜工具，其主要问题有捣固力不足、插入道床困难等，主要用于道岔捣固。为了适应提速要求，一些厂家在努力开发道岔捣固机，目前，已有CD-1型液压道岔捣固机通过了鉴定，新捣固机上增设了捣固镐横移装置，整机结构与XYD—1，2相似，作业效果还有待进一步检验。
清筛机械：主要有边坡清筛机，枕底清筛机。小型清筛机的研发和使用在我国较为成功，尤其在北方的铁路线上。我国先后研制了小型单边电动枕底清筛机Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型、小型双边枕底清筛机等，它们广泛应用在铁路各工务段的道碴清筛作业中，但我国的小型清筛机还存在动力单
一、故障率较高、生产率低等问题，尽管有些铁路局试图在清筛机的结构上有些突破，如广州铁路局曾经研制了全液压枕底清筛机，但效果不大。随着清筛作业的机械化要求日益提高，有必要开发品种齐全的小型枕底清筛机，如站内清筛机、道岔清筛机等，目前站内清筛机的研制已经完成，并已投产。另一类小型清筛机是边坡清筛机，我国也早在20世纪70年代就开始研制边坡清筛机，生产率大多在20~30m3/h，目前，边坡清筛机与枕底清筛机一样也是采用电动机驱动，动力单一，有必要开发新型传动方式如液压传动等型式的边坡清筛机，就使用情况来看，边坡清筛机在北方比在南方使用效果要好，因此，在铁路系统内存在北方清筛作业机械化要好于南方，其主要原因就在于南方道床存在翻浆冒泥、湿度大，清筛时筛孔易于堵塞，且清筛洁度低，因此，有必要针对南方的气候和线路条件（如山区地段多）研制一些清筛机械或专用机具，在清筛机的结构上，可以考虑筛箱上道，以提高作业生产率。
起、拨道机械：起道器，拨道器，起拨道器。起拨道机械也是铁路工务部门应用相当广泛的养路设备，一般每个工区都会配备数台，甚至十几台。我国先后研制了手提式液压起拨道机和激光准直液压起拨道机，但现在使用比较普遍的是手提式液压起拨道机。液压起拨低机又分为液压起道器、液压拨道器、液压起拨道器，近来由于各路局线路改造和重型钢轨的铺设，原设计用于P43、P50轨的起拨道机械已无法适应P60以上轨作业要求，需要重新设计，目前有些厂家已设计生产了新型起拨道器，但质量还偏高，还可以采用优化设计方法进一步减轻质量，以改善工人的劳动条件
其他小型养路机械
其他的小型养路机械如锯轨机、钢轨钻孔机、钢轨打磨机、直轨器、螺栓扳手等，我国也都有生产，但与国外同类产品比较，存在产品外观差、功能单
一、质量偏大、作业精度低、作业效率低等不足，如国外的钻孔机在60㎏/m轨上钻一个孔的时间为30～40s,且一次成型，无毛刺飞边，孔的表面粗糙度好，而国产钻孔机钻孔时间标准规定不大于90s，钻后还需要清理孔边毛刺，而英国Rotabrach 公司采用了多齿空心钻头和钻孔定位器，使得钻孔作业速度与精度高、粗糙度好、定位简单快捷且准确。又如法国Geismar公司生产的TB2型螺栓扳手，采用双速作业，既可紧固和拆卸鱼尾板里外侧螺栓，又可完成混泥土轨枕扣件螺栓紧固和拆卸作业，实现了单机作业的多功能化。
大型养路机械：
捣固车：捣固车用在铁道线路新线建设、旧线大修清筛和既有线维修作业中，能对轨道进行起道抄平、拨道、石砟捣固及道肩石砟的夯实作业。作业后可使轨道方向、左右水平和前后高低均达到线路设计标准或线路维修规则的要求，提高道砟的密实度，增强轨道的稳定性，保证列车安全运行。我国现用的捣固车有：
08-32型捣固车：此种车的装置属多功能，除捣固作业外，还可用于线路的抄平、起道、拨道及枕端夯实作业。
D09-32连续式捣固车：具有较高的作业精度和作业效率，该车采用主机与工作小车分离的新结构，主机连续匀速向前运行，工作小车以钢轨导向步进作业，大大降低了操作人员的工作强度，延长机器的使用寿命。该车能进行起道、拨道、抄平、钢轨两侧枕下道碴捣固和枕端道碴夯实作业。利用车上测量系统，可对作业前、后线路的轨道几何参数进行测量及记录，并通过控制系统，实现按设定的轨道几何参数进行作业。
D08-32自动整平捣固车:是一种铁路线路维修的主要大型养路机械设备，已在铁路线路修理、既有线路提速改造和新线建设中得到广泛应用。该车作业走行为步进式，能进行起道、拨道、抄平、钢轨两侧枕下道碴捣固和枕端道碴夯实作业。利用车上测量系统，可对作业前、后线路的轨道几何参数进行测量及记录，并通过控制系统，实现按设定的轨道几何参数进行作业。D08-32C捣固车：由Plaer&Theure公司与昆明中铁集团公司合作生产的一种新型捣固车，利用Plaer&Theure公司的先进技术和我公司成熟的生产经验，研制出D08-32C型捣固车以满足不同用户的需求，通过联合设计、分工生产来完成本项目的开发。本机起道量较高，作业效率和作业精度与D0832型捣固车相同，不带材料车，结构轻便。
动力稳定车：稳定车是用于线路清筛、捣固作业后，为了巩固作业效果、增强道碴密度和道床稳定性的大型养路机械。我国现用的动力稳定车有： WD-320动力稳定车：WD-320型动力稳定车是线路修理、提速改造和新线建设作业机组中重要的配套设备。该车通过两个激振装置，强迫轨排及道床产生横向水平振动并向道床传递垂直静压力，使道碴流动重新排列，互相填充达到密实，实现轨道在振动状态下有控制的均匀下沉而不改变线路原有的几何形状和精度，以提高作业线路的横向阻力和道床的整体稳定性，可有效降低线路维修作业后列车限速运行的限定条件。
道砟清筛机：道道砟清筛机是用来清筛道床中道砟的大型机械，它将脏污的道砟从轨枕底挖出，进行筛分后，将清洁道砟回填至道床，将筛出的污土清除到线路外。随着清筛机械的发展，道砟清筛机的功能不断增多，如可用清筛机进行垫砂、铺土工纤维布、抛床等作业。我国现用的道砟清筛机有：
SRM80全断面道碴清筛机：SRM80型全断面道碴清筛机是线路大修施工的主要大型养路机械。该机可在不拆除轨排的情况下，通过挖掘链运动将轨排下的道碴挖出，振动筛对挖出的道碴进行筛分，污土由污土输送带抛到该机前方线路的两侧或物料运输车内，清洁道碴可直接回填到道心内，也可由回填输送带回填到挖掘链后方钢轨两侧的道床内。道碴在线路的整个断面内均匀回填，可减小捣固作业线路的作业量。在翻浆冒泥路段，该机可对道床石碴进行全抛作业。
配砟整形车：配碴整形车是对铁路进行新建、大修和维修的大型机械化作业的重要机械之一，它具有对道床进行抛碴、配碴、整形和清扫轨枕面等作用。配碴车可编挂于捣固车之前，使捣固前道床断面成形，布碴均匀，方便捣固；也可编挂于捣固车之后，使捣固后道床得到进一步整理成形，同时将散落在轨枕或扣件上的道砟清扫干净。我国现用的配咋整型车有：
SPZ-200单向配碴整形车：DPZ-440型单向配碴整形车是线路修理、提速改造和新线建设作业机组中重要的配套设备，能够进行道床配碴、边坡整形、清扫枕面、清扫轨侧、清扫扣件、收集枕面上的道碴至储碴斗、分配储碴斗内的道碴至道床。该车通过中犁、侧犁等工作装置完成道床的配碴整形作业，使道床布碴均匀，道床断面按技术要求成形；该机增加了局部集碴、补碴功能，可有效将作业时残留于轨枕和扣件上的道碴清扫并收集至碴斗并根据捣固作业需要进行回填，以达到石碴的合理利用及线路外观整齐美观的效果。该机采用先进的激光避障系统、道床断面激光扫描系统及IPC作业控制系统，可对侧犁、中犁作业效果进行有效测量并显示。钢轨打磨车：钢轨打磨车主要是对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮轨噪音、延长钢轨使用寿命的目的。
此外，铁路养护维修作业中，也常用到以下工具： 杠杆叉：进行捣固作业和更换轨枕时，用它扒道床。齿耙：扒道碴、清筛道床、整平道床。
手搞：松动轨枕下石碴，破除板结道床，起道或找小坑是用来捣实道碴，使轨枕稳固不下沉。
石碴叉：用来收集散乱道碴，整理道床，清筛道床等。铁锨：清挖道碴，清除泥土，修补路基等。
大拉叉：用多齿焊制而成，形如簸箕。回填道碴，整理道床边坡等。拉轨钳：更换枕木时，拉出旧轨，拉入新轨。
削平锛：当钢轨或铁垫板芭入木枕，其深度达5mm以上，或木枕有毛刺影响改道作业时，可用削平锛将枕木削平，以利排水和改道，防止因垫板下积水而使枕木腐朽加快。
轨距检查尺：有万能道尺和木道尺两类，用于测量轨距，水平。轨缝尺：检查轨缝大小。轨温计：量取钢轨温度。
列车速度检测仪：一种便携式仪器，可以自动测试列车运行速度、时间和方向。用于线路限速施工或养护时，检测超速列车。双向摆动式切轨机：用于切割43～75kg/m钢轨。内燃机动螺栓扳手：松紧混凝土枕扣件螺栓帽。平板收轨车：线路作业中装卸、运送短轨。
无缝线路换轨作业车：第一代：换轨作业小车，由一台换出旧轨小车和一台换入新轨小车组成，两车用钢丝绳连接；第二代：换轨作业车，在第一代基础上将拨动器、旧轨的功能组合于一体。
液压方枕器：方正轨枕。主要有YFZ-A型、FZY-2型、ZXF-A型、YFZ-80型、YF-1型和JYF-1型。
无缝线路钢轨拉伸器：强制拉伸钢轨，提高其零应力轨温和计算放散轨温。液压直轨器：整直钢轨硬弯。
道心整碴机：在混凝土枕地段将轨道中部的道碴串空、整形。
三、我国大型养路机械的现状及发展前景
我国铁路发展50多年，从1905年詹天佑先生主持修建我国自建的第一条铁路——京张铁路，到如今号称“世界海拔最高、线路最长的高原铁路”的青藏铁路，我国早已成为世界上拥有铁路线最长的国家之一，而随之而来的维护工作也是日益艰巨，人力维护、小型机械维护早已无法满足现今的维护作业，大型养路维护机械的运用势不可挡。因此，自主研发大型养路机械是如今我国铁路事业发展的一个重点。
1987年，昆明中铁在国内率先试制成功QQS-300全断面道砟清筛机、SPZ-160道床配砟整形车，拉开了养路机械国产化的序幕。随后的两年间，昆明中铁又成功研制出了符合国情的大型养路机械产品和我国第一台08-32型捣固车，实现了大型养路机械零的突破，填补了国内空白。在此基础上，集各种功能于一身的综合作业车亦将成为铁路养路维护作业的主流。
四、参考文献
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铁道部劳动和卫生司，高等职业教育铁道工程(大型养路机械)专业教学指导方案，北京：中国铁道出版社，2008
