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中国完全自主研发的“应龙号”架桥机,11月28日,在珠肇高铁施工路段,完成了第一次架设任务。身为全球第一台千吨级多模式新能源架桥机,“应龙号”的表现可谓有无数双眼睛盯着。
从几十年前的几十吨级,到后来的上百吨级,再从百吨级到上千吨级,中国架桥机半个多世纪的发展升级背后,也见证了“基建狂魔”这个称号是如何从字面一步步走进现实的。
新诞生的“应龙号“,它的第一又体现在什么地方呢?
节省40%燃料的新能源技术
珠肇高铁的施工现场,“应龙号”可在超低地段、桥墩密集的区域轻松自如开展工作。它又被称为多模式新能源架桥机。
该设备的动力系统,主要是增程器+动力电池模式,也就是说,电能成为该架桥机的主要驱动力,而且它也能搭配传统的燃油驱动力系统使用。
使用新能源后,可以节省传统的燃料40%。在千吨级的架桥机领域,新能源动力系统还是首次应用。
除此之外,为了适应珠肇高铁的施工环境,“应龙号”的“多模式”功能,可不仅仅只是字面意思。
它可以根据施工现场的复杂特点,实现模块化的设备应用。简单来说就是,常规的架桥机,所有设备功能基本上都是一体化的,不能拆卸和衍生使用。
“应龙号”则不一样,为了能在超低的区域实现转换和支撑,设置了专用的单线中支腿。在限高的施工环境里,还设置了双跨架设方案。
这些新功能和新方案,都是为了适应珠肇高铁的建设而专门设计的。这条铁路的施工环境,相对于其他铁路建设要复杂的多。
首先,珠肇高铁的旁边就是广湛铁路,两条线路相邻,因此整个线路的施工复杂,彼此不能相互影响,尤其不能影响到旁边线路车辆的运行。
其次,整条线路所在地,是国内人口极为稠密的地区之一,各种民房建筑设施多,还有其他各种建筑。复杂的地况进一步加剧了施工难度。
桥墩线间距小,线路上的高低落差等情况,都让传统的架桥机在这里施工有些吃力。
“应龙号”专门为复杂路段设计而诞生,它能多模式转换使用,能在高低不等宽窄无度的环境里,随时高效切换功能,就像变形金刚一样。
新架桥机的诞生,意味着我国在该领域的研制技术,已达到了炉火纯青的地步。不但吨级加大,设备所需的各种功能,也更加多样化和复杂化。
这在几十年前,也就是架桥机刚开始研制时,根本不敢想象。
废弃农机厂为起点
时间回到46年前,武汉一个已经废弃的农机厂,当时所有进入这个院子里的人,都不会想到未来基建狂魔背后的主要支撑——架桥机,是在这种环境下诞生的。
由铁道部牵头,在此筹建的工程机械研究所,于第二年的春天正式挂牌成立。这个研究所,便是后来中铁科工集团的前身。
顾名思义,既然名称里带着工程机械,研究所的主要任务,是研发各种修铁路所用的设备,尤其是最关键的设备架桥机。对当时的工程技术人员来说,这套设备研发的难度还是很大的。
铁路修建,不一定是全都建在地面上,很多时候会高出地面很多,这就要架设高低不等的桥梁。
而铁路桥梁的修建,又不是在现场浇筑起来的,而是像搭积木一样,将预制好的梁体,逐一安防在桥墩上。
每架梁体的重量都不下万斤,如果是用常规的起吊设备,相等于要在线路两侧施工。能不呢把梁体吊起来另说,关键在于侧面起吊,不能保证安放的精确度。
所以,国外率先就研制出了架桥机这种专业的设备。简单来理解,架桥机就相当于横跨在线路上会走动的吊车。
两边的支撑柱或者轮胎,可以确保设备横跨在线路上,中间那架巨大的横梁结构,就是起吊梁体的关键。利用架桥机,相当于在线路正上方而非侧面施工,可以确保梁体的安放更精准。
有人可能觉得,这玩意儿听起来不是很简单嘛。结构上看起来确实不复杂,但关键在于,它起吊的重量能达到多少。
要知道,铁路桥梁梁体很重,现场施工环境有十分复杂。设备在起吊的时候,既要能把梁体轻松吊起来,同时又要灵活准确,不能出现丝毫差错。
不能说梁体安放好了,发现误差有四五公分之大,然后再调一调。梁体太重、施工现场复杂,最关键的是要基本上做到一次安放就准确,这对设备的要求可就不是一般高了。
武汉工程机械研究所成立时,国内当时也有架桥机,但起吊的重量已不太能满足需求了。
65吨级到130吨级
国内的架桥机,最早在新中国成立初就开始研制了。在东北的山海关桥梁厂,苏联援助的项目中,就有架桥机的研发和制造。
最早研制的设备,它的起吊重量为65吨级,在当时已完全能满足需求。在工作的时候,16米长的梁体可以轻松安放。在这一基础上,梁体长度又逐步拓展至32米。
在65吨级产品的基础上,工程技术人员研制出了两款130吨级的产品。说是新研制,其实只是原来设备的放大版。
投入使用后,设备的缺陷立刻体现出来。表面看起来更大了,但设备承受不住更大的重量。说明单纯的放大并不行,从设计架构再到生产所需材料,都要彻底更新才行。
到了上世纪60年代,国内铁路建设蓬勃发展,铁路桥梁的结构越来越大,原先的架桥机面对越来越重的梁体,已经有些力不从心了。
在铁路建设一线工作的王成,当时是铁四局铺轨架桥队的副队长,他根据自己的实际经验,提出应该研制更大规格的架桥机。
于是,铁道部专门抽调技术人员,对原先130吨级的设备进行了彻底的升级。随后,国内研制出了66型130吨级的架桥机。
相对于之前的设备,新架桥机的起吊重量满足了需求,可新的问题又随之而来。
架桥所用的梁体,大部分都是T型结构,由于架桥机本身的功能还不多,在起吊和安放的过程中,还需要动用人工进行三次梁体的移动。
技术人员一直在思考,能否实现起吊和安放的一次到位。而这种思考,一直持续到武汉工程机械研究所的成立。
该研究所成立后,铁道部把新一代架桥机的研制任务交给了他们。
设备更灵活,起吊更重
上世纪90年代初,国内开建京九铁路。技术人员再次发力,随后就有了JQ130架桥机。
新设备的功能更多,实现了梁体在起吊中的一次移动,不再需要人工参与。相对于原来的设备,新的架桥机工作效率提升了25%。
铁路修建期间,有4台架桥机活跃在工程现场,架设的梁体超过了3000架。值得一提的是,后来开建青藏铁路,该架桥机也活跃在高原施工现场。
时至今日,在部分地区的铁路建设中,依旧能看到JQ130架桥机的身影。功能需求满足的同时,起吊重量的需求也越发迫切。
到了上世纪90年代末,高铁概念和规划出现,相比于传统的铁路建设,高铁桥梁的梁体是箱梁而非T型结构。它不但体积大,重量更是提升了太多。这就是说,此前的架桥机又不能满足需求了。
彼时国内要建设秦沈铁路,一个梁体的重量就达到了惊人的600吨。没有设备,要么不建设铁路,要么只能从国外进口。
就这样,国内的技术人员再次开启研发模式。用了4年时间,于2000年研制出了JQ600架桥机。
它的起吊重量达到了600吨级,长度也能满足20米长的梁体,最长可以达到24米。新设备不但助力国内铁路的新建设,也开启了国内架桥机向着大吨位进发的新征程。
国内架桥机的吨级和类型
600吨级,只是大吨位的起点。又过了6年,在合宁铁路的建设现场,国产的架桥机已经达到了900吨级,起吊梁体的长度可达32米。
起吊规模越来越大,与此同时相比于国外同类型的产品,我们的价格又低了40%。从现有的设备来看,900吨级就已经是大吨位了,不过我们很快又推出了1000吨级的。
2018年,郑济铁路的施工现场,全新的JQ1000架桥机活跃在施工路段。设备更大,工作起来自然更得心应手。
从现有的发展来看,国内架桥机根据施工类型的不同,分为多个吨级。像铁路建设所使用的,目前主要是900吨级的产品。而且根据施工环境,还分为能过隧道和不能过隧道的两种产品。
城际铁路单线使用的架桥机,主要是550吨级的设备,相比于第一种,无论是起吊重量还是整体架构,它显得更小巧一些。
此外,城市地铁的修建,需要槽型梁架桥机;单轨交通需要PC梁架桥机;包括高速公路的建设也需要大型双幅预制箱梁架桥,以及节段拼装架桥机等。
上述架桥机功能不一,类型结构也都不同,是为不同的桥梁架设而专门设计的。所以说,国内架桥机的数量和类型,早已进入“百花齐放”的年代。
结语
目前,各种施工场景需要的架桥机,至少有七大类型,数量庞大且规格不同。像最新研制的“应龙号”那样,新推出的产品,功能越来越强、越来越多,还融入了更多的新技术。
未来,随着国内的交通基建向着纵深化发展,实际需求类型还会更多,这就要求研发的技术要持续不断进步。
而且我国的基建,还在大规模走向海外,像架桥机这样的大型设备,也会更多的走出国门,为我国的技术口碑不断增添光彩。
参考资料:
《为架桥机安上“绿色心脏” 全球首台千吨级新能源架桥机“应龙号”研制成功》 中国青年报 2024年11月28日
《奋进吧,中国架桥机!》 人民日报海外版 2022年5月27日
《国内架桥机的现状和发展趋势》 山西建筑 2018年9月