10挖掘机集群模式换枕大修施工工法

一、主要完成单位

中国铁路南宁局集团有限公司柳州工务机械段

二、推荐单位

中国铁路南宁局集团有限公司

三、主要完成人

陈鹏、孙和龙、黄健钧、李浩鹏、李振松、罗志庭程献科、韦善团、周浩斌、唐海洲、杨秀军、陈健、古雅开、秦宽清、周志彬、黄学勤、裴衡、廖盛湖

四、项目简介

挖掘机集群模式换枕大修施工工法基于我国铁路人工成段更换轨枕劳动强度大、作业效率低、人员机具众多，安全隐患突出及质量难控的现状；大修列车成段更换轨枕每次需在拢口处割断原钢轨并插入短轨，增加钢轨焊接头，降低了线路平顺性及安全性，作业效率也不高的问题，提出集群模式换枕大修施工理念，研究在路基、桥梁、隧道、道岔区段等不同环境下的施工组织、施工工艺及工序流程，形成挖掘机集群模式换枕大修施工工法，可根据施工任务量配置相应数量挖掘机组成集群同时上道进行换枕作业，有效解决了人工在桥梁隧道地段无法换枕及大修列车切入拢口锯轨后插入短轨造成线路不平顺难题，提高换枕施工效率1～2倍，施工质量大幅提升、施工安全有序可控。

五、主要技术内容及创新点

（一）主要技术内容

1.提出挖掘机集群模式换枕大修施工工法。研究挖掘机在路基地段、桥梁地段、隧道地段、道岔区段等不同施工环境下的施工组织、施工工艺及工序流程；在总结试用经验的基础上编制挖掘机集群模式换枕大修施工组织方案，形成一整套挖掘机集群模式换枕大修施工工法。

2.选择适宜挖掘机型号。根据换枕作业环境及工艺需求，挖掘机必须具有扒砟及更换轨枕的功能，抓枕装置要灵活且能实现360º自由旋转，选定了80型挖掘机应用于换枕大修施工并对挖掘机走行装置、导向轮、扒砟板等进行适应性改造。

3.挖掘机集群模式换枕施工安全风险研判。根据铁路限界技术标准及换枕工艺要求，80型挖掘机外形尺寸应符合铁路限界要求，具有上、下升降及左、右旋转限位装置，避免作业过程中侵入邻线限界或距离接触网导线过近发生碰撞、触电事故。研究复线地段邻线列车接近时挖掘机的管控措施，发生故障时的应急处置预案，以及作业结束后，挖掘机群转移、停放及加锁贴封条等管理方法研究，确保换枕现场处于受控状态，最大限度降低安全风险。

4.制定提高挖掘机集群模式换枕工效措施。根据换枕工艺技术，研究人机配合方式及在道岔区、桥梁、隧道等特殊线路地段安全措施和卸枕、运枕及抽换枕的方法，解决困难地段换枕效率低的难题，可根据施工任务量配置相应数量挖掘机组成集群同时上道进行换枕作业，提高挖掘机换枕施工效率。

（二）创新点

1.针对人工换枕及大列换枕的缺点，选用挖掘机进行换枕施工，并根据换枕施工的需求对挖掘机进行了一系列适应性改造，使其功能更加完善，安全更有保障。

2.提出“挖掘机集群模式”换枕理念并制定了一整套挖掘机集群模式换枕大修施工工法。编制了挖掘机集群模式换枕的施工组织方案及安全措施，在此基础上编写了挖掘机集群换枕作业指导书，解决了在复线、道岔区、桥梁、隧道等特殊线路地段换枕的难题，实现了挖掘机换枕施工提质上量，较大修列车换枕、人工换枕提高工效1～2倍。

3.延伸挖掘机应用范围。在研究挖掘机进行换枕施工同时，尝试挖掘机应用于卸新轨枕和回收旧轨枕作业，解决人工卸轨枕造成大面积损坏路肩、砸伤轨枕和平车吊回收旧枕效率低的问题，进一步扩大挖掘机应用范围。

六、获奖情况

挖掘机集群模式换枕大修施工工法2019年度纳入中国铁路南宁局集团公司科研计划（项目编号：工19-8）。2021年1月通过中国铁路南宁局集团有限公司科学技术委员会验收：该项目研究了组织大规模挖掘机集群机械化换枕施工作业模式，提出了挖掘机集群换枕施工工法，完成了挖掘机集群换枕施工组织方案及作业指导书，可适用于复线、道岔区、桥梁、隧道等特殊线路地段换枕，减轻作业劳动强度，大幅提高换枕施工效率。2022年7月获南宁局集团有限公司科技进步奖二等奖。

七、标准及专利情况

挖掘机集群模式换枕大修施工工法研究制定中国铁路南宁局集团有限公司《挖掘机集群模式更换岔枕施工作业指导书》、《挖掘机集群模式换枕施工作业指导书（路基区段）》、《挖掘机集群模式换枕施工作业指导书（桥隧区段）》。

八、社会经济效益及推广应用情况

（一）社会经济效益

2019年3月项目开始在南宁局集团有限公司管内黔桂、焦柳、南昆、黎塘疏解、湘桂等多条干线换枕大修中应用。2019-2021年累计完成换枕257.98km，与人工及大修列车换枕相比，节约维护成本支出1446万元，提高工效1～2倍，减少用工数量1/3，大幅降低作业人员劳动强度，推进了大修换枕的机械化水平，实现文明施工，经济和社会效益显著。

（二）推广应用情况

目前，成果在昆明、广州、济南、成都、乌鲁木齐、西安、哈尔滨局集团有限公司推广应用。

图1 集群换枕作业全图

图2 人工配合上扣件作业