地铁轮胎式铺轨车研制与施工技术研究

立项背景

传统的地铁铺轨车采用轮轨走行方式，在施工前，需铺设临时走行轨道，临时轨道的安装和拆卸需大量的劳力及周转料，直接影响地铁施工的成本和效率

随着工程建设质量和成品保护意识的提升，部分建设单位提出了禁止在地铁管片上临时钻孔的新规定。为提高地铁轨道施工效率，节约施工成本，提升地铁轨道施工水平，2017年1月，中铁四局集团有限公司成立课题组，依托上海地铁13号线轨道工程开展地铁轮胎式铺轨车研制与施工技术研究

成果内涵

地铁轮胎式铺轨车采用轮胎走行，轮胎走行装置可直接在隧道管片内壁上行走；采用集成恒压和负载敏感的开式变量泵控制技术，实现走行和转向负载的快速响应；集成交流和直流两种供电模式，满足不同供电条件下的施工。轮胎倾角可调，根据隧道断面调整悬挂机构桥壳与旋转架之间的夹角，并进行锁定，使轮胎与隧道管片密贴，实现铺轨车在不同隧道断面平稳走行

地铁轮胎式铺轨车适用于地铁轨道施工中的轨料、混凝土的倒运以及轨排和预制轨道板的铺设，可在圆形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道、高架桥面等工况下负载走行作业，无需设置临时走行轨道，满足建设单位对工程质量和成品保护的要求，有效地减少了劳动力和周转料的使用，提高了施工效率，降低了施工成本。地铁轮胎式铺轨车的成功应用，使地铁施工组织更加灵活，开创了地铁轨道铺设新模式

主要研究内容

（1）研发轮胎走行机构，充分考虑圆形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道内施工走行工况，合理匹配轮胎倾角，并实现角度锁定

（2）研发一种具有跨距和高度快速调整及刚度补偿和柱身自锁功能的门架机构，满足轨道铺设施工和工作面间转移的限界以及工点间公路长途运输要求

（3）满足轨排、预制轨道板、混凝土料斗等吊运作业要求的多功能吊具设计研究

（4）研究大容量电池组，满足走行、起升等功能需求，同时解决市电与电池组两种方式供电切换和互锁问题

主要做法

（1）对国内现有的轮轨式铺轨车进行技术整合、功能集成，形成适应不同隧道断面走行灵活的地铁轮胎式铺轨车，实现地铁铺轨的无轨走行，切实提高施工效率，降低成本

（2）根据圆形隧道、矩形隧道、地铁车站的限界要求和预制板道床、整体现浇道床的轨道结构形式，分析铺轨车在地铁轨道施工中的用途，设计并确定铺轨车的额定起重量、轮胎尺寸、整机高度、整机宽度、起升高度及轮胎倾斜角度等主要技术参数

（3）根据确定的铺轨车功能需求具体设计研究包括走行机构、门架、起升机构、辅助支腿、电气系统和液压系统在内的主要结构及机构

（4）结合预制轨道板道床和现浇长轨枕整体道床结构形式，研究铺轨车在地铁轨道施工中具体施工步骤，并针对存在的特殊工况进行施工技术措施研究

（5）设计与轮胎式铺轨车配套的工装，满足现场施工各项需求

（6）结合轨道施工的具体内容、施工质量及轮胎式铺轨车的结构，研究相关的施工安全、施工质量技术措施

创新点

（1）首创了可调倾角式轮胎走行装置，采用对角驱动布置、油缸转向，具有直行、斜行和八字转向功能，实现了整机在不同隧道断面间平稳走行，满足轨道铺设不同工况要求

（2）研发了集成恒压和负载敏感的开式变量泵控制技术，实现走行和转向负载的快速响应

（3）研发了满足轨排、预制轨道板、混凝土料斗等不同吊运作业要求的多功能吊具，实现了多功能吊装，并提高吊装稳定性

（4）总结形成了地铁轮胎式铺轨成套技术，打破了传统地铁铺轨物料运输组织模式，施工组织更加灵活、高效

经济效益

综合对比地铁轮轨式铺轨车和地铁轮胎式铺轨车的费用及施工工期，采用地铁轮轨式铺轨车的单公里费用约为32.75万元，工期约为30天；采用地铁轮胎式铺轨车的单公里费用约为20.08万元，工期约为20天。采用轮胎式铺轨车的施工费用每公里可节约12.67万元，按公司年均完成200公里地铁轨道施工，年节省费用约2534万元，经济效益显著，施工效率提高33%

社会效益

通过技术创新及工程实践，证明了项目研究的创新性、必要性和可行性，同时，项目的深远意义在于，首创了轮胎式铺轨车施工的一整套施工技术与施工工艺，研究了预制轨道板道床施工技术、现浇长轨枕整体道床施工技术、车站矩形隧道施工技术，创新研发了地铁轮胎式铺轨车施工设备，填补了国内外相关领域技术空白，并为今后国内外地铁轨道施工作业在技术和设备上奠定了可供借鉴的基础