焊軌基地裝備創(chuàng)新發(fā)展的探討

張愛(ài)民 朱林榮 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海工務(wù)大修段

中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司蕪湖北焊軌基地（上海工務(wù)大修段焊軌車間）是為了滿足中國(guó)高鐵建設(shè)和發(fā)展的需要于2009年建成投產(chǎn)，是集團(tuán)公司唯一具備高鐵長(zhǎng)軌焊接加工能力的長(zhǎng)鋼軌焊接加工基地。在十多年的基地應(yīng)用過(guò)程中，蕪湖北基地在焊軌裝備的創(chuàng)新道路上不斷探索，試圖通過(guò)裝備性能的提升，提高長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，保障高鐵運(yùn)行安全。通過(guò)努力，基地長(zhǎng)軌焊接加工機(jī)控能力不斷加強(qiáng)、設(shè)備自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不斷得到應(yīng)用。長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量穩(wěn)定性、生產(chǎn)作業(yè)效率不斷提高，作業(yè)環(huán)境和作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度不斷改善。

1 基地裝備創(chuàng)新發(fā)展的目標(biāo)

基地裝備創(chuàng)新應(yīng)以裝備性能的提升，保障長(zhǎng)軌焊接加工質(zhì)量的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高為基本要求。利用既有裝備為基礎(chǔ)條件，結(jié)合基地裝備的特點(diǎn)，依托裝備大修改造、更新計(jì)劃和科研項(xiàng)目，開(kāi)展基地設(shè)備創(chuàng)新。按裝備自動(dòng)化、智能化的要求，利用既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)化提升對(duì)應(yīng)崗位模塊功能，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軌焊接加工過(guò)程關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、裝備智能聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)共享。只有這樣才能既兼顧當(dāng)前高鐵建設(shè)長(zhǎng)軌需求，又可通過(guò)裝備創(chuàng)新，逐步實(shí)現(xiàn)基地長(zhǎng)軌“智造”的最終目標(biāo)。

2 基地裝備的分析

焊軌基地的建設(shè)是在10年前依據(jù)總公司“七統(tǒng)一”要求投資建設(shè)的，受當(dāng)時(shí)投資、技術(shù)研發(fā)能力、對(duì)高鐵長(zhǎng)軌焊接認(rèn)識(shí)等影響，導(dǎo)致基地裝備性能越來(lái)越不能滿足高鐵長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量要求、高鐵建設(shè)效率要求、安全生產(chǎn)要求、作業(yè)環(huán)境要求、勞動(dòng)強(qiáng)度要求。

2.1 焊軌裝備的概況

為滿足高鐵長(zhǎng)軌焊接要求，焊軌基地配置的主要裝備有百米軌成組吊運(yùn)設(shè)備、鋼軌焊前除銹設(shè)備、鋼軌焊接設(shè)備、鋼軌焊縫初加工設(shè)備、鋼軌焊后熱處理設(shè)備、鋼軌焊接接頭矯直設(shè)備、鋼軌焊縫精加工設(shè)備、鋼軌焊縫探傷設(shè)備、500（100）m鋼軌組合吊裝設(shè)備、鋼軌輸送輥道裝置以及綜合監(jiān)控設(shè)備（數(shù)據(jù)采集）等。這些裝備不是鋼軌焊接專用設(shè)備，就是利用通用設(shè)備改造后的專用組合裝備。為了保證高鐵長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量全壽命、可追溯，基地還配備了具有信息化功能的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

綜合監(jiān)控系統(tǒng)以局域網(wǎng)的形式，將長(zhǎng)軌焊接加工各作業(yè)崗位的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集后，在對(duì)應(yīng)崗位終端保存，并上傳至服務(wù)器；管理人員能通過(guò)各自管理終端查閱操作層數(shù)據(jù)，判斷和確認(rèn)鋼軌焊接質(zhì)量；系統(tǒng)具備產(chǎn)品合格證生成等一些管理功能。作業(yè)崗位采集的數(shù)據(jù)來(lái)自人工測(cè)量后錄入數(shù)據(jù)或裝備自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)。

2.3 基地裝備的特點(diǎn)

（1）裝備涉及技術(shù)領(lǐng)域?qū)拸V，大多集機(jī)械、電氣、液壓（氣動(dòng)）、測(cè)控、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一體。同時(shí)受鋼軌母材外觀精度與焊接接頭外觀精度要求的影響，對(duì)焊接裝備提出了更高的精度要求；增加了裝備創(chuàng)新發(fā)展的技術(shù)難度。

（2）制造標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求不完善；受鋼軌焊接裝備市場(chǎng)限制，各類裝備制造標(biāo)準(zhǔn)通常以制造廠商的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或裝備采購(gòu)技術(shù)要求作為制造標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收指標(biāo)，有些甚至僅以加工后鋼軌焊接接頭外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為驗(yàn)收條件。

（3）通用設(shè)備與專用裝備存在巨大區(qū)別，如百米軌成組吊運(yùn)設(shè)備是在通用門(mén)式起重機(jī)基礎(chǔ)上為了滿足百米軌吊裝技術(shù)要求，通過(guò)對(duì)4臺(tái)20 t通用門(mén)式起重機(jī)控制系統(tǒng)的專門(mén)設(shè)計(jì)，最后演變成可用于同時(shí)起吊7根（最多）百米鋼軌的百米軌成組吊運(yùn)的專用裝備。

（4）裝備的自動(dòng)化、智能化水平不夠，長(zhǎng)軌焊接加工局限于半自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)，長(zhǎng)軌焊接加工生產(chǎn)效率受限。

3 基地裝備創(chuàng)新的實(shí)踐

近年來(lái)，蕪湖北焊軌基地利用設(shè)備大修、科研項(xiàng)目的機(jī)遇，結(jié)合焊軌裝備特點(diǎn)，充分利用既有資源和技術(shù)，通過(guò)對(duì)部分裝備的創(chuàng)新實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)焊軌裝備的技術(shù)突破；朝著設(shè)備自動(dòng)化、智能化的方向不斷邁進(jìn)。

3.1 鋼軌組合吊機(jī)和立體貨位管理系統(tǒng)

基地配置鋼軌組合吊機(jī)用于將單支100 m原軌或500 m長(zhǎng)軌吊運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)的作業(yè)，基地共配置2套500 m鋼軌組合吊機(jī)，1套100 m鋼軌組合吊機(jī)?；亟Y(jié)合生產(chǎn)，開(kāi)展組合吊機(jī)及立體貨位管理的研究，對(duì)組合吊機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新改造，在成功實(shí)現(xiàn)組合吊機(jī)創(chuàng)新改造和立體貨位管理系統(tǒng)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，結(jié)合組合吊機(jī)大修改造，先后完成了配軌場(chǎng)及成品場(chǎng)鋼軌組合吊機(jī)、立體貨位管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

推廣應(yīng)用過(guò)程中，結(jié)合配軌場(chǎng)、成品場(chǎng)組合吊機(jī)吊裝作業(yè)特點(diǎn)，優(yōu)化改進(jìn)了綜合監(jiān)控系統(tǒng)配軌場(chǎng)吊裝崗位模塊，實(shí)現(xiàn)部分設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和部分崗位數(shù)據(jù)共享功能。

創(chuàng)新后的裝備能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)依據(jù)軌場(chǎng)堆放情況等綜合數(shù)據(jù)，分析、判斷后續(xù)鋼軌吊運(yùn)方案，為軌場(chǎng)的鋼軌吊運(yùn)作業(yè)人員提供吊運(yùn)策略；配軌場(chǎng)組合吊機(jī)能依據(jù)百米軌外觀檢測(cè)數(shù)據(jù)崗位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)待焊軌自動(dòng)配對(duì)建議；成品場(chǎng)組合吊機(jī)能依據(jù)上道工位數(shù)據(jù)，自動(dòng)判別長(zhǎng)軌軌條號(hào)、軌種、時(shí)速等入庫(kù)鋼軌狀態(tài)數(shù)據(jù)，軌場(chǎng)鋼軌貨位數(shù)據(jù)，為作業(yè)提供吊裝建議，并依據(jù)管理崗位裝車數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)裝車等智能化功能?？刂葡到y(tǒng)人機(jī)界面見(jiàn)圖1，500 m長(zhǎng)鋼軌組合吊機(jī)見(jiàn)圖2。

圖1 控制系統(tǒng)人機(jī)界面

圖2 500 m長(zhǎng)鋼軌組合吊機(jī)

3.2 SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備

鋼軌焊后熱處理裝備用于改善焊接接頭的綜合性能、降低焊接過(guò)程帶來(lái)的接頭不良影響，確保焊接接頭更可靠。基地結(jié)合老裝備的應(yīng)用，分析了存在問(wèn)題，提出了研發(fā)方案。結(jié)合裝備大修改造和課題研發(fā)，成功完成了智能化焊后熱處理裝備的創(chuàng)新。

智能化設(shè)備SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備實(shí)現(xiàn)一鍵操作功能（或在外部信號(hào)控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人作業(yè)），具備有限條件下的智能化功能；實(shí)現(xiàn)與既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊及裝備動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)查找鋼軌焊縫位置、跟蹤、自動(dòng)調(diào)整感應(yīng)線圈和噴風(fēng)冷卻器與鋼軌間隙及姿態(tài)的功能。取消了人工操作的工藝項(xiàng)點(diǎn)，改善了鋼軌焊縫加熱溫度均勻性和冷卻速度控制，提高了熱處理工序質(zhì)量的穩(wěn)定性。創(chuàng)新熱處理裝備見(jiàn)圖3。

圖3 SHE120-RW/1鋼軌焊后熱處理裝備

3.3 鋼軌走行輥道線

鋼軌走行輥道線看似一個(gè)簡(jiǎn)單而龐大的系統(tǒng)。在支撐基礎(chǔ)上均勻分布安裝電動(dòng)輥、被動(dòng)輥、導(dǎo)向裝置和可調(diào)導(dǎo)向裝置；鋼軌擱置在諸多滾筒上，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，利用摩擦力驅(qū)動(dòng)鋼軌前行或后退；用于將前道工序加工或檢測(cè)完成后的鋼軌（含焊接接頭）輸送下道工序。

為了提高生產(chǎn)效率，減小輥道線裝備對(duì)長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量的影響，保障焊軌生產(chǎn)安全有序進(jìn)行，在分析研究輥道狀態(tài)的前提下，結(jié)合輥道大修改造，對(duì)輥道的主動(dòng)輥配置、各類導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改造，在確保安全、平穩(wěn)的基礎(chǔ)上將鋼軌走行速度從40 m/min提升至50 m/mim；規(guī)范了控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了輥道線控制系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。鋼軌走行輥道線見(jiàn)圖4。

圖4 鋼軌走行輥道線

4 基地裝備創(chuàng)新成效

近年來(lái)，蕪湖北焊軌基地在裝備創(chuàng)新上做了不少嘗試，創(chuàng)新項(xiàng)目見(jiàn)表1。通過(guò)裝備創(chuàng)新，裝備性能得到了有效提升，裝備自動(dòng)化、智能化水平不斷提高，安全技防功能不斷得到強(qiáng)化。

表1 裝備創(chuàng)新主要項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，蕪湖北焊軌基地以科研項(xiàng)目、科技成果推廣應(yīng)用、設(shè)備大修改造、合建技改、新材料應(yīng)用及進(jìn)口配件國(guó)產(chǎn)化等為平臺(tái)，積極開(kāi)展裝備創(chuàng)新，通過(guò)裝備創(chuàng)新的探索和實(shí)踐，有效提升設(shè)備性能，提高長(zhǎng)軌焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，保障高鐵運(yùn)行安全。提高焊軌生產(chǎn)作業(yè)效率；并為基地裝備創(chuàng)新目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提供了技術(shù)支撐。還為管理創(chuàng)新中的勞動(dòng)組織優(yōu)化提供的有利條件，為“節(jié)支降耗”提供了技術(shù)上的支持。