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中央廣播電視總臺(tái)科教頻道

《科幻地帶》專題節(jié)目聚焦

世界首臺(tái)千噸級(jí)架橋一體機(jī)“昆侖號(hào)”

世界首臺(tái)換運(yùn)架一體機(jī)“太行號(hào)”

背后的研發(fā)故事

新一代的架橋機(jī)的研發(fā)迫在眉睫

為了適應(yīng)新時(shí)期鐵路建設(shè)

中國(guó)鐵建鐵五院研發(fā)團(tuán)隊(duì)

扛起新一代架橋機(jī)研發(fā)重任

工程師們夜以繼日攻堅(jiān)克難

最終拿出了下導(dǎo)梁架橋機(jī)設(shè)計(jì)方案

 但是整套設(shè)備的重量卻達(dá)到近1450噸

功能性雖然滿足要求

但經(jīng)濟(jì)性和特殊工況適應(yīng)性還存在不足

 在否定下導(dǎo)梁架橋機(jī)設(shè)計(jì)方案后

工程師們選出上導(dǎo)梁架橋機(jī)方案

這套設(shè)計(jì)方案集運(yùn)梁、架梁于一體

但架橋機(jī)主梁強(qiáng)度難以達(dá)到要求

這臺(tái)“鋼鐵巨獸”沒(méi)有足夠強(qiáng)壯“脊梁”

在高空吊運(yùn)箱梁時(shí)就有可能被壓折

工程師們將架橋機(jī)主梁高度設(shè)計(jì)為5米

為讓大梁體擁有足夠縱向和橫向穩(wěn)定性

創(chuàng)新性地采用雙Π型結(jié)構(gòu)和梯形連接體系

新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)搭配高強(qiáng)度鋼材的制造

讓新一代架橋機(jī)擁有了強(qiáng)壯而富有韌性的“脊梁”

隨著架橋機(jī)“脊梁”的問(wèn)題順利解決

我國(guó)新一代空中架橋機(jī)設(shè)計(jì)工作

進(jìn)入白熱化攻堅(jiān)戰(zhàn)階段

用什么樣的“腿”支撐起架橋機(jī)的“脊梁”

新的難題又?jǐn)[在工程師們面前

上導(dǎo)梁方案的架橋機(jī)跨越橋墩并進(jìn)行架橋時(shí)

需要像變形金剛一樣

將折疊在身體下方的三角形支腿展開

支撐在第一節(jié)橋墩上

架橋機(jī)和箱梁的一部分重量

會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到小小的三角形支腿上

而隨著架橋機(jī)不斷向前移動(dòng)

支腿的荷載也在不斷增加

向前移動(dòng)的推力也會(huì)施加在三角形支腿上

如果不能將這個(gè)推力化解掉

三角形支腿就會(huì)被推倒

導(dǎo)致鋼鐵巨物從數(shù)十米的高空墜落

為了解決這一問(wèn)題

工程師們捋清了

架橋機(jī)主梁與三角形支腿的受力強(qiáng)度

尺寸與變形的關(guān)系以及移動(dòng)邏輯關(guān)系

并形成了一套算法

在三角形支腿上方

與主梁接觸部位設(shè)計(jì)一套托滾輪

當(dāng)架橋機(jī)向前推進(jìn)時(shí)

這套托滾輪會(huì)向前方轉(zhuǎn)動(dòng)

以此抵消架橋機(jī)前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的推力

工程師們還通過(guò)將原本平滑的滾輪設(shè)計(jì)為弧形

增大了滾輪與主梁導(dǎo)軌的接觸面積

解決了滾輪運(yùn)行流暢度問(wèn)題

在后續(xù)研發(fā)試驗(yàn)進(jìn)程中

工程師與國(guó)內(nèi)軸承廠商合作

打造了承重能力超強(qiáng)且十分靈活的球形軸承

作為金屬關(guān)節(jié)連接架橋機(jī)后車與主梁

保證了百米長(zhǎng)的機(jī)身在曲線橋梁上精準(zhǔn)走位

支腿移動(dòng)的問(wèn)題也在后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中解決

“橫空出世莽昆侖，閱盡人間春色”

在短短的兩百多天時(shí)間里

共架設(shè)40米高鐵箱梁298孔

順利完成了湄洲灣跨海大橋架設(shè)任務(wù)

并為建設(shè)項(xiàng)目節(jié)省了大量時(shí)間和成本

作為新時(shí)代國(guó)之重器

“昆侖號(hào)”模型還被中國(guó)國(guó)家博物館永久收藏

建成于1999年的朔黃鐵路

是連接朔州市和滄州市黃驊港的重載鐵路

其正線總長(zhǎng)近598公里

是我國(guó)北煤南運(yùn)的交通大動(dòng)脈

但該鐵路的很多橋梁由于通車量大

及年限問(wèn)題老化嚴(yán)重

進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作對(duì)換梁設(shè)備提出了新的需求

工程師們又著手研發(fā)出“太行號(hào)”換梁機(jī)

來(lái)為橋梁“做手術(shù)”

為保證每趟列車都準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)地到達(dá)目的地

換梁必須保證在4小時(shí)窗口期內(nèi)進(jìn)行

要在這么短時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的流程

還不能觸碰鐵路兩邊及上方電氣化設(shè)施

工程師們經(jīng)過(guò)大量研究后

選擇了“兩車加一機(jī)”的方案

換梁機(jī)底盤高度加上橋梁梁體高度

都要控制在此區(qū)間之內(nèi)

工程師們又將小車高度控制在1.2米以內(nèi)

確保整臺(tái)換梁機(jī)的流暢作業(yè)

平時(shí)折疊起來(lái)放平

需要在不觸碰沿線電氣設(shè)備

的情況下到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)

就像蝴蝶一樣展開立起

為了讓這一套動(dòng)作流暢進(jìn)行

并在展開后可以承受數(shù)百噸的壓力

工程師們逐一分析每個(gè)動(dòng)作的受力模型

通過(guò)軸承、油缸等機(jī)械結(jié)構(gòu)

合理布局來(lái)實(shí)現(xiàn)形態(tài)的轉(zhuǎn)換

在“太行號(hào)”建造完成后

就在朔黃鐵路實(shí)驗(yàn)線上進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)

希望達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果

為了讓立柱受力時(shí)也能保證保持順滑伸縮

在“太行號(hào)”開進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)時(shí)

需要一支上百人的工人團(tuán)隊(duì)配合施工

如果一個(gè)流程執(zhí)行錯(cuò)誤

都會(huì)對(duì)換梁作業(yè)產(chǎn)生影響

工程師們將整個(gè)換梁作業(yè)進(jìn)行分解

用可視化的圖表將每一道工序展現(xiàn)了出來(lái)

通過(guò)一張小小的工序卡

工人們對(duì)整個(gè)換梁作業(yè)流程一目了然