城市轨道交通焊轨基地探讨
1 概述
为缓解城市拥堵，国内城市轨道交通线路处于快速发展时期，线网运营里程不断增加，开通较早的线路陆续进入换轨大修期。目前既有线设计基本没有考虑换轨大修专用焊轨基地，城市轨道交通换轨主要通过车辆段内的材料装卸平台进行钢轨装卸，并运输至换轨现场，然后采用人工进行线下25m标准轨的焊接，存在作业效率低、工作环境差、人工成本高等问题，随着线路换轨工作量不断增加，车辆段内设置能焊接100m长的钢轨的焊轨基地，采用移动式焊轨设备进行钢轨的焊接和装运，对提高工作效率、降低人工成本等具有重要的意义。
2 既有焊轨作业及场地现状
2.1 国铁焊轨基地设置基本情况
国铁一般是钢轨生产厂直接生产100米标准轨，然后运输至焊轨基地，焊接成500米长钢轨，再通过长轨运输车运输至施工更换现场，使用移动式焊轨车进一步焊接成需要更换的长轨条，最后组织换轨。
焊轨基地配套设备有：长轨运输车、移动式门式起重机、探伤、打磨、调直、对位、焊接、正火等成套固定设备。焊轨基地场地固定、设备功能分区明确，存轨区、装卸区地基单独设计，便于大型车辆进出，适用于流水生产作业。
2.2 国内城市轨道交通焊轨基地设置情况
目前国内城市轨道交通系统中北京、上海和广州地铁进行了大规模换轨作业。例如上海地铁在梅陇车辆段设置了150m长的焊轨基地，焊接后利用改装的平板车运送到正线，但是由于没有采用专用长钢轨运输车及卸轨车，运输过程中对平板车的冲击较大，卸轨时钢轨对道床也有较大冲击。
3 焊轨基地的作业流程
焊轨基地的作用是先将25米标准轨焊接成一定长度的长钢轨，一般为100-500米不等，然后运输到更换现场焊接成需要更换的长度。焊轨基地焊接作业内容及流程如下图1所示。
4 地铁焊轨基地的设置
4.1 必要性分析
地铁线路规划和设计与国铁有很大的区别，各条线长度短，并且各线之间大量的钢轨转运困难，车辆段辐射能力小，不适宜在各车辆段都采用投资大、固定式的焊轨基地，也不适宜每条线车辆段都专门为换轨大修建立同步龙门群吊及场地，但为了提高换轨大修效率、质量和安全，有必要在大型换轨施工时设置专用的焊轨基地。此外，若在地铁采用500米长轨运输，则车辆太长，调车作业难以完成，正线小半径曲线多，一次性卸轨500米长也难以实现。根据地铁实际条件，推荐在车辆段设置能焊接100m长钢轨的焊轨基地，采用移动式焊轨设备进行钢轨的焊接和装运。
4.2 焊轨基地对换轨作业的优化
图2换轨车、图3收轨车所示：设置100m长钢轨的焊轨基地后，则无缝线路大修换轨时长钢轨焊接施工工艺流程可优化如下：
（1）在车辆段内利用移动式焊轨车将25米钢轨焊接成100米长钢轨，在地面进行正火、打磨、调直、探伤等作业。（2）利用百米长轨运输车在封锁点内运送到正线换轨位置，按现场条件平稳卸至指定位置，并用专用工装固定。（3）在另一端封锁点利用移动式焊轨车将100米轨焊联成需要更换的轨条，若在无条件焊轨的地段，则在换轨时或换轨后利用铝热焊焊联。（4）在另一端封锁点内准备组织人力、材料、设备和专用工装进行现场钢轨更换作业，钢轨两端垅口采用铝热焊焊接。
对比运用焊轨基地焊接前的施工工艺，优化后的长钢轨焊接施工工艺能将至少五分之四以上的钢轨接触焊接系列工作转移到条件好的地面车辆段完成，具有如下优越性：
（1）提高了长轨条焊接质量，确保了焊接施工安全，大大提高了无缝线路总体施工安全质量可靠性。（2）大大提高了生产效率。车辆段焊接可用工作时间长，钢轨焊接效率是正线的2-4倍，工作环境好，进一步提高作业效率；正火、探伤、打磨效率是正线的4-5倍；钢轨运输效率相对于未采用长轨车提高1.5-2倍，跨线转运效率相对更高。（3）节约了大量宝贵的正线封锁点时间。（4）改善人员工作环境。
4.3 焊轨基地的设计方案
4.3.1 基本思路
（1）采用移动式焊轨设备及配套设备，解决设备共享灵活运用问题。钢轨的焊接、正火、打磨、探伤、调直全套采用移动式设备，可以方便的转移至各条线路。（2）采购自带装卸功能的地铁专用长轨运输车，解决焊轨线长轨装卸问题，也可保障运输及装卸的安全性，专用长轨装卸运输车最长可运输100米长钢轨。（3）焊轨基地具有以下能力：备用钢轨存放能力，要求安装门式起重机、有轨料堆放场地；100m长钢轨焊接能力，要求配套钢轨焊接、正火、打磨、探伤、调直系列配套设备及动力电源。
4.3.2 车辆段内焊轨基地选址条件
（1）长轨焊接线路的选定。尽量选择150米长直线线路，平坡、无道岔、障碍，容易调车、搬运工器具，同时不影响客运列车正常进出库。（2）尽量在有条件的材料装卸平台边的装卸线实现长轨焊接。当前采用大型卡车运输25米标准轨至车辆段装卸存放，且焊轨作业包含配轨、探伤、打磨、正火等各种作业，因此，便于焊轨时钢轨的移动配置、流程作业及机具移动等。
4.3.3 线网规划中工务大修基地内的焊轨基地设置条件
工务大修基地内的焊轨基地具备钢轨装卸存放功能。装卸平台硬化长达100米以上，便于大型卡车进出，并设置移动式龙门吊，地基能承载8层钢轨堆放。装卸线轨道长不低于150米，便于150米以上长度的长钢轨运输、装卸列车调车。装卸线附近可设置工班房、休息室、培训室等，线路一端设置工务机具、抢险物资、焊接配套设备等存放用房。焊轨基地满足长轨焊接功能，方便辐射临近线路换轨和存放大修工器具、焊接成套设备、大修换轨车辆、大修轨料及救援物资等；同时提供大修人员工作、培训的场所和线网工务救援抢险布点等。线网工务大修基地可按照线路区域、线路类型划分设置，但建议至少设置有2-4个。建议尽量设置在线路换轨周期短（通过总重大、小半径曲线多）、车辆段辐射能力较强的线路。
5 焊轨基地投资
焊轨基地主要设备为门式起重机或移动式起重设备、长轨运输车及卸轨车、移动式焊轨车、移动式正火车等。由于各线换轨时间相对集中，当任务量不大时，可将焊轨车、正火车、长轨运输车及其他移动式焊轨工具调配到其他线路使用。焊轨基地的固定设施主要为4台门式起重机、约200米长股道、一组道岔、2000平方米硬化地面、200平方米用房，总投资约240万元。焊轨基地的可移动设备主要为长轨运输车及卸轨车、移动式焊轨车、移动式正火车、打磨机、直轨机等，每套约3200万元。
6 结论与建议
（1）在车辆段内设置能焊接100m长钢轨的焊轨基地，可提升长钢轨焊接质量，提高工作效率，节约正线封锁点时间，改善作业环境；（2）焊接100m长钢轨的焊轨基地的选址条件为：尽量选择150米长直线线路，无道岔、障碍，容易调车；装卸平台硬化达100米以上，并设置移动式龙门吊，地基能承载8层高钢轨堆放；（3）建议从线网资源共享的角度考虑焊轨基地的设置，以提高焊轨基地的利用率，降低工程投资成本。
