2024年央企十大国之重器之一——全球首台千吨级多模式新能源架桥机“应龙号”已在珠肇高铁江机段JJZQ-8标成功实现首架。这台能“变形”的庞然大物,以模块化设计突破8.4米限高、8米限宽的极端工况,更以增程式混合动力系统实现落梁势能回收,单次作业可节电5-7度。研发团队用“志气、静气、锐气”三组关键词,解码了大国重器背后的创新逻辑。
志气:模块化“变形术”破解极限工况
珠肇高铁,作为广东省自主投资建设管理的首条时速350公里的高铁,承载着珠江两岸协同、高质量发展的重大战略意义。它不仅将江门站与珠三角枢纽机场紧密相连,更将实现轨道与航空的无缝衔接。“应龙号”是专为珠肇高铁建设而研制的,在“应龙号”诞生之前,虽然国内已有很多类型的架桥机,但是都无法满足“桥下建桥”的极限工况需求。
“按照固有思路,这么狭窄的空间,那就给设备做减法,让配件体量更小、重量更轻。”项目结构设计负责人王振中说。但是这种传统思路无法应对极限工况需求——常规架桥机的中支腿尺寸很大,结构就像“O”形,在传统架设方式下,前、后起重小车在吊梁时要从中支腿的“O”形中穿过。但珠肇高铁限高最小8.4米、限宽8米的限界要求决定了“应龙号”的中支腿宽度不能超过箱梁的宽度,高度也要缩短。
“从接到任务起,就跟图纸死磕了一个月,连做梦都在建模推演……”王振中回忆道。最终研发团队打破常规,将架桥机各部件拆解为“模块组”,在传统单主梁结构上创新模块化设计,针对特殊工况设置了专用单线中支腿,配合超低位转换支撑,同时采用双跨架设的全新架设方案。其中,专用单线中支腿的设计整体宽度小于箱梁宽度,最宽不超过6米,通过上下两级伸缩、转换等,其高度、姿态可灵活调整。
“难吗?难,但是我们一定能成!”项目研发负责人徐超自信地补充道。这种“模块组”,使“应龙号”拥有了“变形神技”,可以自由伸缩支腿、增减主梁节段,自如变换身姿。根据不同工况,它能灵活切换施工模式,在限宽限高的苛刻施工条件下高效架设箱梁。它既能在极限条件下架设460多吨重的单线箱梁,也能快速转换为常规条件下架设千吨级的双线箱梁。
静气:8年蛰伏铸就“绿色心脏”
“应龙号”并非世界首台千吨级架桥机,却是世界首台应用新能源技术的千吨级架桥机。传统架桥机用的发电机组比较多,且并非一直持续作业,在断续作业情况下又不能把发电机组反复关机重启,这导致发动机经常怠速运行,造成能量大量浪费。
“我们8年前就开始新能源技术研发了,这次终于在架桥机上安了颗‘绿色心脏’。”项目电气系统负责人刘中轩说,“你们可能不知道,‘应龙号’开发的增程器+动力电池动力源系统,可以让落梁势能回收转化为电能,一片梁落下可回收5-7度电,相当于普通家庭用电2-3小时。”
在纯动力电池模式下,“应龙号”配备的大容量动力电池可以满足架设两片箱梁的作业能量需求。在不具备充电条件或者设备需连续作业时,增程器便上场了。它身兼发动机和发电机两职,既能给设备运转提供动力,又能给动力电池充电。当动力电池的电量充到95%左右时,增程器就可以停下来,系统切换为纯动力电池模式。杜绝了发动机怠速造成的能耗,实现了能量的充分利用。
谈到这一特种工程装备新能源化的重大突破,徐超朴实而真诚地说:“这是一条没有先例的路,也是一条必将要走的路,我们只是往前先迈了一步。”近年来,从箱梁轮胎式搬运机实现电力驱动,到千吨级分体式运梁车电力驱动元件国产化,再到“应龙号”装上“绿色心脏”,中铁科工持续攻关,有力推进了设备更新、绿色低碳转型、数智化转型。
锐气:青春版“师徒档”与现场哲学
在“应龙号”的研发团队中,青年力量成为了攻坚的主力军。团队一共31人,平均年龄30出头的他们,带着年轻人特有的锐气,在技术创新的战场上冲锋陷阵。
“我就是他的青春版。”刚从武汉大学机械设计专业毕业的谢志伟看着王振中说道。作为团队唯一的“00后”,一离开校园就参与了“应龙号”架桥机的研发,虽然只是负责一个“变形梯”的设计制造,却让谢志伟着实犯了难。不仅要配合整机灵活伸缩,更要考虑多模式状态下的实际应用。“从纸面设计到真正落地,原来这么复杂,当你觉得解决了这些技术难题,可以大功告成了。不!你还要满足施工人员在攀爬过程中的使用感受。”谢志伟苦笑道。
团队里的前辈常说,工位上画三个月的图纸,不如去现场实地勘察一次。“学在现场,工况是最好的老师”,这是“应龙号”架桥机研发团队的“制胜法宝”,也是一代代赓续传承的精神。“梯子虽然只是架桥机很小的一部分,但却是我工作的全部,我有什么理由不干好呢?”经多次实地调研,收集以往技术人员对变形梯的使用反馈,谢志伟终于成功设计出让前辈们点赞的升级版变形梯。
随着支腿伸缩,一台红色的架桥机在一座座状如拱门却高矮不一的桥墩下腾挪转换,顶部紧贴“门框”,自如地下穿而过,巨大的箱梁被精准、平稳地安放在支座上。“那颗悬着的心终于暂时放下了,首架的成功,让团队成员都大受振奋,这是架桥机研发以来最大的一次突破和创新,我们做到了!”项目资深研发人员唐娅玲在首架现场,充满感慨地说道。
从一部梯子到一台架桥机,汇聚为最终成形的超2000张图纸定稿,机械智脑与远程运维云平台协同升级,管理云平台远程运维,一键过孔、一键架梁系统,让自动启停定位精度可达毫米级。“架桥机的智能化、绿色化变革一直是我们的努力方向,未来的架桥机会更安全、更绿色、更‘聪明’!”中铁科工机械院副总工程师李珍西对未来的研发方向充满信心。(薛巧蕊 卿柔)