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近日

中央廣播電視總臺科教頻道

《科幻地帶》專題節(jié)目聚焦

世界首臺千噸級架橋一體機“昆侖號”

世界首臺換運架一體機“太行號”

背后的研發(fā)故事

新一代的架橋機的研發(fā)迫在眉睫

為了適應新時期鐵路建設

中國鐵建鐵五院研發(fā)團隊

扛起新一代架橋機研發(fā)重任

工程師們夜以繼日攻堅克難

最終拿出了下導梁架橋機設計方案

 但是整套設備的重量卻達到近1450噸

功能性雖然滿足要求

但經(jīng)濟性和特殊工況適應性還存在不足

 在否定下導梁架橋機設計方案后

工程師們選出上導梁架橋機方案

這套設計方案集運梁、架梁于一體

但架橋機主梁強度難以達到要求

這臺“鋼鐵巨獸”沒有足夠強壯“脊梁”

在高空吊運箱梁時就有可能被壓折

工程師們將架橋機主梁高度設計為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)設計搭配高強度鋼材的制造

讓新一代架橋機擁有了強壯而富有韌性的“脊梁”

隨著架橋機“脊梁”的問題順利解決

我國新一代空中架橋機設計工作

進入白熱化攻堅戰(zhàn)階段

用什么樣的“腿”支撐起架橋機的“脊梁”

新的難題又擺在工程師們面前

上導梁方案的架橋機跨越橋墩并進行架橋時

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

架橋機和箱梁的一部分重量

會逐漸轉(zhuǎn)移到小小的三角形支腿上

而隨著架橋機不斷向前移動

支腿的荷載也在不斷增加

向前移動的推力也會施加在三角形支腿上

如果不能將這個推力化解掉

三角形支腿就會被推倒

導致鋼鐵巨物從數(shù)十米的高空墜落

為了解決這一問題

工程師們捋清了

架橋機主梁與三角形支腿的受力強度

尺寸與變形的關(guān)系以及移動邏輯關(guān)系

并形成了一套算法

在三角形支腿上方

與主梁接觸部位設計一套托滾輪

當架橋機向前推進時

這套托滾輪會向前方轉(zhuǎn)動

以此抵消架橋機前進時產(chǎn)生的推力

工程師們還通過將原本平滑的滾輪設計為弧形

增大了滾輪與主梁導軌的接觸面積

解決了滾輪運行流暢度問題

在后續(xù)研發(fā)試驗進程中

工程師與國內(nèi)軸承廠商合作

打造了承重能力超強且十分靈活的球形軸承

作為金屬關(guān)節(jié)連接架橋機后車與主梁

保證了百米長的機身在曲線橋梁上精準走位

支腿移動的問題也在后續(xù)現(xiàn)場應用中解決

“橫空出世莽昆侖，閱盡人間春色”

在短短的兩百多天時間里

共架設40米高鐵箱梁298孔

順利完成了湄洲灣跨海大橋架設任務

并為建設項目節(jié)省了大量時間和成本

作為新時代國之重器

“昆侖號”模型還被中國國家博物館永久收藏

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

其正線總長近598公里

是我國北煤南運的交通大動脈

但該鐵路的很多橋梁由于通車量大

及年限問題老化嚴重

進行養(yǎng)護工作對換梁設備提出了新的需求

工程師們又著手研發(fā)出“太行號”換梁機

來為橋梁“做手術(shù)”

為保證每趟列車都準時準點地到達目的地

換梁必須保證在4小時窗口期內(nèi)進行

要在這么短時間內(nèi)完成復雜的流程

還不能觸碰鐵路兩邊及上方電氣化設施

工程師們經(jīng)過大量研究后

選擇了“兩車加一機”的方案

換梁機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)

確保整臺換梁機的流暢作業(yè)

平時折疊起來放平

需要在不觸碰沿線電氣設備

的情況下到達作業(yè)地點

就像蝴蝶一樣展開立起

為了讓這一套動作流暢進行

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動作的受力模型

通過軸承、油缸等機械結(jié)構(gòu)

合理布局來實現(xiàn)形態(tài)的轉(zhuǎn)換

在“太行號”建造完成后

就在朔黃鐵路實驗線上進行了多次實驗

希望達到設計的預期效果

為了讓立柱受力時也能保證保持順滑伸縮

在“太行號”開進施工現(xiàn)場進行作業(yè)時

需要一支上百人的工人團隊配合施工

如果一個流程執(zhí)行錯誤

都會對換梁作業(yè)產(chǎn)生影響

工程師們將整個換梁作業(yè)進行分解

用可視化的圖表將每一道工序展現(xiàn)了出來

通過一張小小的工序卡

工人們對整個換梁作業(yè)流程一目了然