1、2 0 2 3 4产品 结构Products and Structures跨铁路梁底变跨式桥梁检修车盛朝晖，孔旭，王春芳，游冰武桥重工集团股份有限公司摘要介绍石家庄槐安路斜拉桥梁底变跨式桥梁检修车的主要技术参数、主要结构及功能原理。该检修车主体采用铝合金材质栓接而成，走行采用变跨走行系统，可实现全桥变跨变角度连续走行、自适应跨距变化等功能，主桁架下带防电系统，整机走行安全可靠。关键词：变跨式桥梁检修车；梁底；跨铁路；铝合金；防电作者简介：盛朝晖（1971），男，湖北人，高级工程师，研究方向：各种桥梁施工设备。1项目背景近十几年来，我国桥梁建设进入快速发展期，伴随着我国桥梁技术的不断发展，用于桥
2、梁日常维护及检修的专用桥梁检修车也得到了快速发展。石家庄槐安路（原名仓安路）高架桥为跨越京广铁路的预应力混凝土斜拉桥，东西走向，跨径布置 55 m+125m+55 m，双塔、双索面，预应力混凝土双主梁，桥宽 28.9m，不设辅助墩。全桥按照城市主干路标准控制设计，双向六车道，设计行走速度 80 km/h。该跨铁路斜拉桥下一共有 6 组轨道，分别是石济客专上下行、京广高铁上下行、京广铁路线上下行、机走线（老京广铁路）、客走线（客车底走行线）及一组废弃铁路等，如图 1 所示。其中石济客专和京广高铁为高速铁路，京广铁路为普速铁路，机走线、客走线为存车线。每组线路靠近桥梁处均有不同材质的接触网杆，每个
3、接触网杆均挂有回流线、承力索，以及接触线等铁路运行时通电线路，功能不同，高度不一。同时斜拉桥南北两侧设置防灾网，距桥梁距离约 1520 cm，此防灾网为高铁线路安全维护网，不得碰触。所有铁路组成线均与桥梁斜交，斜交角度为 1113，铁路处桥梁位于 4 500 m 竖曲线内，纵坡约 1.3%。由于该桥梁建设时没有设置桥梁检修车，斜拉桥已建成通车多年，因桥梁下面铁路限制，无法查看桥梁结构运营状况。根据铁路部门及高架桥养护部门的要求，在现状斜拉桥底部设置检修小车，在不影响铁路的情况下，对262 0 2 3 4第卷总第期5459第期44铁路范围内斜拉桥做常规性检测及养护，有利于桥下铁路及桥梁的安全运营
4、。2检修车设计难点检修车的工作对象为主桥跨京广铁路段的主梁、横梁及斜拉索等，同时承担主桥的换索工作，检修车承担自重约 6 kN 的人员与机具。在跨越多条铁路线的斜拉桥底部增加设置检修车，除需在各种外部环境的限制下实现上述相应的功能，还需考虑检修车的安装，检修车设计难度大。检修车的设计难点主要有：1）斜拉桥与铁路斜交，且各铁路线组天窗点时间不一，如检修车沿桥平行方向走行检查，在天窗点检测存在盲区；2）桥梁下部有 35 kV 高压线，检修车需设计全覆盖防电系统，且检修车外形尺寸受限制；3）检修车轨道安装困难。2.1检修盲区通常检修车轨道布置在斜拉桥混凝土梁下部并与斜拉桥同向平行，检修车通常沿桥平行
5、方向走行。本项目斜拉桥与铁路斜交（京广铁路与桥梁斜交示意见图 2），同时京广铁路的上下行停电时间不同，并且无交叉点，如检修车沿桥平行方向走行检查，检测存在盲区。为解决检修盲区问题，创新设计该项目检修车专用走行系统。2.2检修车外形尺寸空间限制斜拉桥下部铁路电气化设施较多，每组线路靠近桥梁处均有不同材质的接触网杆，每个接触网杆均挂有回流线、承力索及接触线等铁路运行时通电线路，功能不同，高度不一，接触网情况见表 1。经多方协商，决定将检修车结构高度控制在 2.05 m 以内，确保触网线与检修车下平面距离 0.6 m。由表 1 可知，京广铁路线下行对应回流线与检修车下平面距离过近，承力索标高需改造（
6、迁移下调），以满足检修车下平面与接触网设备最小间距（0.6m）要求。检修车外形尺寸受限，由于桥梁下部有 35 kV 高压线，检修车需设计全覆盖防电系统，以确保安全。2.3检修车轨道的安装斜拉桥下部铁路电气化设施较多，检修车轨道没有条件按常规如采用吊机辅助安装轨道等方案。故检修车设计时需考虑利用检修车自身进行全桥轨道安装。3检修车主要技术参数检修车主要技术参数见表 2。图 1桥梁及铁路线示意图272 0 2 3 4产品 结构Products and Structures图 2铁路与桥梁斜交示意4主要结构及功能原理考虑到槐安桥下跨越多条铁路线网，且铁路线网与斜拉桥存在 1113斜交角度，为满足全桥
7、无盲点检修，同时为确保铁路安全，对于检修车的安全性进行加强，该检修车采用变跨式连续走行方案。检修车利用变跨走行系统可以实现倾斜 015走行、变轨距（轨距变化500 mm）走行等功能。表 1接触网情况线路名称梁底与接触网设备最小距离/m结构高度调整/m结构高度调整后铁路净空/m最高接触网线名称石济客专上行3.8232.051.773PW 线石济客专下行3.8232.051.773PW 线京广高铁上行3.2502.051.200AF 线京广高铁下行2.6772.050.627AF 线京广铁路线上行4.5262.052.476承力索京广铁路线下行2.1272.050.077回流线机走线（老京广铁路）
8、4.2442.052.194承力索客走线4.2462.052.196回流线282 0 2 3 4第卷总第期5459第期44表 2主要技术参数检修车外形尺寸（长宽高）/（mmmmmm）28 9301 5001 350安全载荷/kg600行走速度/（m/min）010最大工作风速/（m/s）10.8轨道吊点间距/mm2 300（最大间距）轨道型号HM300200轨道中心距/mm24 880结构材料桁架6061-T6 铝合金龙门架Q420qNHD电气系统行走功率/kW4 台1.1伸缩功率/kW4 台0.75电源滑触线（长 125 m，两端设置取电点）及锂电池检修车质量/kg9 400参数名称参数值图
9、 3检修车结构图1.变跨走行系统2.桁架系统3.防电系统4.龙门架5.电气系统该检修车主要由变跨走行系统、桁架系统、龙门架、防电系统及电气系统等组成，见图 3。检修车实物如图 4所示。4.1变跨走行系统由于斜拉桥与铁路斜交，同时京广铁路的上下行停电时间不同，并且无交叉点，如检修车沿桥平行方向走行检测，检测存在盲区。为全面检查桥梁，设计了变跨走行系统，可实现检修车在沿桥 015间变跨走行，见图 5和图 6。两套变跨走行系统的龙门架分别与检修车主桁架两端空套连接，变跨走行系统除可正常走行外，还可与检修车主桁架实现回转及直线滑动两种相对运动。检修车292 0 2 3 4产品 结构Products a
10、nd Structures图 4检修车实物图正常走行时，两套变跨走行系统同步带动检修车沿轨道直线行走，需变跨走行时，一套变跨走行系统停止走行，一套变跨走行系统直线行走，检修车主桁架通过回转及直线滑动自动调整位置，实现变跨，当变跨达到所需的角度后，两套变跨走行系统再同步走行；检修车可沿相应的角度平行走行。图 5变跨走行系统正常走行及变跨走行示意图图 6变跨走行系统示意图302 0 2 3 4第卷总第期5459第期44走行系统采用变频电机驱动，通过钢轮倒置于 H 型钢下盖板上，并支撑整车重量。检修车共有 4 个走行单元，每两个走行单元之间通过一组平衡分配梁连接，分为左右两组，传递整机重量并均载。平
11、衡分配梁通过回转支承与龙门架连为一体。桁架系统可在龙门架滑动，回转支承实现龙门架、桁架系统的转动功能。检测车整车在走行驱动、回转机构及滑移机构的相互配合可实现变跨走行。4.2桁架系统考虑到桥下铁路的限高要求及混凝土斜拉桥的结构尺寸，检修车桁架系统采用变高度设计，高度从两侧 1.0m 到中间 1.25 m（弦杆中心间距），宽度为 1.4 m（弦杆中心间距），全长为 28.93 m，轨道中心间距为 24.88 m。桁架系统为桥梁检修作业人员的工作及承载平台，其长度范围覆盖了整个桥梁的最大横向宽度。桁架系统的上下弦杆、腹杆、竖杆采用铝合金型材栓接而成，底面铺设花纹铝板，作为工作人员的作业通道；电气系
12、统布置于桁架系统靠近龙门架的位置。整个桁架系统贯穿于两组龙门架，通过两组龙门架支撑桁架系统的整体重量。桁架系统采用 6061-T6 航空铝合金材质，整个桁架结构不仅自重小，又有足够的结构强度，且外观美观。4.3龙门架龙门架是由不锈钢型材焊接而成的框架结构，嵌套于桁架系统外，并与桁架系统卡箍连接成一个整体，同时起到连接上部无轨走行系统及支撑桁架系统的作用。龙门架周围设有活动滚轮，桁架系统嵌套于滚轮内，并可在其内部滑动，使检修车可横向移动，从而保证检修车能够自动适应轨道跨度较大误差时的平稳正常运行。4.4防电系统考虑到检修车工作在接触网附近，接触网最高电压约 35 kV，为保证人员及设备安全，需对
13、检修车进行绝缘处理，绝缘板选用可抵抗 35 kV 电压的橡胶板（厚度不超过 8 mm，密度不大于 1.8 t/m3）。由绝缘板构成的防电系统质量不得超过 1 800 kg（含扣件）。同时，将走行轨道与大地连接，保证遭遇电击情况下，检修车可以通过轨道将电流导入大地，保护人员安全（接地电阻小于等于 4 ）。4.5电气系统电气系统主要包括控制台、供电电缆、取电装置、照明设备及安全警示装置等，通过电气控制台上的各功能按钮完成操作桥面下方检修车前进后退及照明灯启闭的全部动作。检修车电气控制系统由电源供电系统、走行机构控制系统、回转机构控制系统、伸缩机构控制系统、无线视频监控及检查系统组成，满足检修车的运
14、行需求。其中无线视频监控及检查系统有如下功能：（1）所有摄像头均承担视频监控及视频检查功能，现场操作人员通过便携式终端即可完成检修车运行状态监控及桥梁视频检查。（2）具有数据传输接口，可通过增加远程数据通信模块实现数据远程传输功能。（3）摄像系统需保证其视野覆盖首尾两个履带走行台车及前、后方的钢桁梁上表面，能为操作人员的遥控操作提供视觉辅助，同时可以完成对钢桁梁上表面的视频检查。（4）设置远距离激光球形网络摄像机。该摄像机需具有旋转、俯仰、变焦及夜间可视功能，可向各方向俯视自身所在的检修车，并可观察桥梁中部，以及检修车各机构工作状态。4.6动力系统考虑铁路安全要求，为确保检修车的电力供应安全，
15、整车采用滑触线加锂电池双供电系统，桥塔处配备配电箱，工作行走时为电驱动。滑触线方案为检修车主要驱动方案，检修车工作前，需要检测滑触线工作状态及锂电池的电量储备，同时检测接地电阻值，确定其不大于 4。确认设备均处于正常工作状态后申请在铁路的天窗点进行作业。4.7轨道安装平台石家庄槐安路斜拉桥检修车锚垫板及轨道的安装，采用在检修车龙门架一端设置施工用探臂平台，另一端设置配重进行施工的方案，探臂平台、配重平台与检修车龙门架均采用螺栓连接。轨道安装平台示意图见图 7。前端平台采用较为简易的铰接方案，便于安装及拆312 0 2 3 4产品 结构Products and Structures图 7轨道安装
16、平台示意图卸。随车吊放置于前端平台内，前端平台及托举装置整体采用手拉葫芦提升至养护桁车前端，然后将铰轴插入固定即可。同时为便于锚板、轨道的吊装，施工平台（挂篮）的尾部设置吊装闸门，且闸门口与地面间配备钢丝引绳，以便将锚板、轨道和机具从地面吊至工位。且在前端平台上设置小型手电动随车吊举升装置（起重量为 500 kg），用于起吊锚垫板及轨道；为满足起吊空间，选择中上部的筋肋作为锚板的起吊点。为便于安装及拆卸，后端平台采用较为简易的铰接方案。后端平台为配重平台。5结束语该跨铁路梁底变跨式桥梁检修车由我公司独立研制，采用变跨走行方式可变角度变跨走行，方便对桥梁进行检修，运用范围广泛灵活。该变跨走行方式我公司已申请发明专利并获批准，发明专利号：ZL 2017 1 0996722.0。同时该检修车采用整车铝合金+不锈钢的设计，实现了检修设备自身少维护甚至免维护功能，从而使其具有了更高的经济实用性。参考文献1 周罡.官厅水库特大桥爬拱桥检车J.工程机械，2021（12）：10-14.2 王春芳 孔旭，姬海.钢桁梁上弦检修车走行机构概述J.智富时代，2019（7）：237.3 孔旭.梁底无轨式桥梁检修