平轉橋

目前，在國內隧道施工過程中，工程車輛一般從隧道口或施工豎井處取物料後行進數百米或者數公里至工作面，卸下物料後駛離工作面至取物料位置，如此往返。由於隧道橫斷面淨空有限，當供應物料位置與作業面距離較短時，工程車輛可採取單進單出的方式完成物料倒運。若運輸距離較長，車輛一般採取工作面附近隧道加寬處調頭換向後正向駛離的方式實現其快速運輸。

工程車輛調頭方式主要有3 種:一種是藉助於隧道加寬處依靠司機前後移動慢慢調頭，腳踏車一般需要10 min 左右，耗時較長影響施工效率，遇到車身長度與隧道橫斷面淨空接近的工程車輛調頭尤其困難，甚至不能調頭; 第二種是利用設定有單邊引橋的轉台車，該設備僅能實現車輛單橋上下，使用中仍有局限性; 第三種是液壓驅動的調車平轉橋，施工效率較高，但長時間的套用也暴露出其體積龐大，維修困難，造價高等不足。為適應市場需求，中鐵五院機械公司研製了新型調車平轉橋，該產品重量輕、體積小，維修方便，解決施工效率問題的同時，提高了使用性能，又降低了工程投資。

北京鐵路樞紐北京站至北京西站地下直徑線工程ZJX-2 標，位於北京市中心區。隧道從前門東大街崇文門至前門捷運區間風道東側起始，沿宣武門西大街往西至長椿街後拐至西便門橋、天寧寺橋、白雲路橋北側，斜穿白雲路橋下至小馬場附近出地面。隧道主要沿城市主幹路布置。工程採用全新的11．97 m 泥水平衡盾構機由天寧寺橋處4# 豎井向東掘進。該施工標段全長6 228 m，線路大致呈東西走向，全線共設3 個施工豎井。盾構隧道襯砌採用預製鋼筋混凝土管片，管片內徑10．5 m。

新型調車平轉橋可利用的橫斷面淨空僅為6500 mm ，由於隧道內淨空狹小，新型調整平轉橋在保證使用性能的基礎上要確保結構緊湊、體積小，為了方便轉場運輸，自重要輕。同時，易於現場人員維修保養，也能有效減少工程投資。

3．1 技術方案

新型調車平轉橋放置在施工作業面附近。施工作業時，崇文門處豎井處供料，工程車輛裝載物料之後運輸物料一路向西最遠數公里運送至作業面，駛上新型調車平轉橋，啟動調車平轉橋動力裝置，工程車輛完成調頭換向，後退數米卸料，正向駛離工作面至供料位置，完成一個工作循環。

為實現上述功能，新型調車平轉橋結構主要由迴轉平台、環形軌道、引橋、走行機構等部件組成。環形軌道主要用於支撐迴轉平台和待迴轉車輛，並為迴轉平台提供迴轉軌道。迴轉平台是工程車輛的直接承載體，安裝在其底部的滾輪通過電力驅動可沿環形軌道± 180°範圍迴轉。雙引橋可根據車輛物流方向確定其安裝位置，分別放置在預先規劃好的需調頭車輛的物流線路的駛入駛出位置，保證車輛雙向行駛。

3．2 技術指標

通過與用戶溝通，在滿足承載能力、快速調頭等使用性能的情況下兼顧方便設備轉場拖運，且具有良好的經濟性。

4． 1 迴轉平台的設計

迴轉平台是載荷的直接承載體，是由工字鋼主梁、工字鋼輔梁和鋼板組合而成的板梁結構。工字鋼和鋼板焊合成一體，平台安裝內置式滾輪 8 組，滾輪採用電機驅動，通過變頻控制可使迴轉平台沿環形軌道之軌道以 0 ～ 0． 5 r /min 的速度做 ± 180°迴轉。迴轉平台工作時，承受工程車輛由輪胎傳運動來的輪壓。為保證迴轉平台結構的安全性，對其結構的強度和剛度進行了計算和分析。充分考慮混凝土攪拌運輸車的運行軌跡，找出最不利工況，通過 MSC． Nastran V 2005． 1 計算程式進行受力分析。

4． 1． 1 有限元模型

在有限元計算模型中，表面結構鋼板所採用的單元為體單元，工字鋼結構所採用的單元為板單元。單元大小合理配置，形狀儘量接近正方形或正方體。

4．2 環形軌道的設計

環形軌道是新型調車平轉橋的主構架，用於支撐迴轉平台和載荷，為迴轉平台提供迴轉軌道，使用時支承於平整地面上。環形軌道由3 個部件組成，各部件通過銷軸和螺栓雙重聯接而成。左右部件圍繞中間部件均可翻折的特殊設計既方便運輸，又可使設備移位時減少占地空間。

考慮到環形軌道放置地面不平度的影響，個別部位需採取調整墊片對軌道面進行找平處理。為保證軌道強度剛度滿足使用要求，在滾輪輪壓作用下，軌道面最大變形為ω_max≤1 mm時，不影響設備的正常使用，此時軌道最大懸空長度為L。

4．3 引橋的設計

引橋是由工字鋼和鋼板焊合而成的板梁結構，工字鋼和鋼板焊接連線成一體，引橋具有一定坡度，便於車輛上下迴轉平台，同時滿足工程車輛爬坡要求。為保證引橋安全，對引橋結構強度和剛度進行了計算和分析。找出混凝土攪拌運輸車運行時最不利工況，計算程式為MSC．Nastran V 2005．1。

有限元模型

在有限元計算模型中，工字鋼結構所採用的單元為板單元，表面結構鋼板所採用的單元為體單元。

4．4 電氣系統設計

新型調車平轉橋整機為電機驅動。控制系統變頻技術的套用極大減少了因啟、制動對設備產生的衝擊，保證了迴轉平台轉動時的平穩性和安全性，同時，也實現了對迴轉速度無級調節。電源採用三相四線制機外供電，動力線與控制線穿管保護不受損毀。為了方便解體運輸及轉場移位，電控箱與新型調車平轉橋主機電路通過2 個航空快速接頭連線，可實現人工快速插拔，操作簡便。

完成全套圖紙設計之後，中鐵五院機械公司加工廠進行生產製造，嚴格按照製造工藝和質量檢測檢驗標準，完成了廠內的製造、試裝和驗收，並進行了型式試驗。試驗證明，可移動式車輛迴轉設備的主要技術參數及指標均滿足使用要求，符合產品技術設計預期目標，外形簡約，工作可靠。

該產品已成功套用於中鐵隧道集團有限公司北京地下直徑線工程。整機設備自重輕，維護方便，顯著提高了現場施工時的物料運輸能力，縮短了物料的現場運送時間，方便了施工車輛的快速迴轉換向。新型調車平轉橋的使用，對於保質保量如期完成施工起到了關鍵的作用。

該新型調車平轉橋採用迴轉平台與環形軌道之間可相對迴轉的技術，解決了狹小區域內車輛原地迴轉困難的問題，實現了車輛的快速迴轉，提高了車輛的利用率。迴轉平台機構採用能夠有效降低整機高度的內置式滾輪結構，實現了車輛低位迴轉，配合變頻控制，增加了迴轉時的平穩性和安全性。環形軌道增設摺疊功能，在轉運或非使用狀態能有效節省設備的占地空間，彌補了原設備體積龐大給施工帶來的不便。新型調車平轉橋採用雙引橋設計，實現了車輛的雙向行駛，提高了車輛的施工效率。

為了滿足以隧道為代表的狹小區域內車輛快速調頭的要求，在消化吸收現有車輛調頭施工技術的基礎上經過再創新，結合現場使用實際，具體實施研發製造。經過廠內試驗和現場實際使用表明，新型調車平轉橋整體性能滿足了施工需要，整機設計合理，操作簡便，充分考慮了國內施工現場的工況和整機的經濟性，很好的滿足了狹小區域內車輛迴轉調頭的需要。