道岔区聚氨酯固化道床烘干装置的研发

张锐 高春雷 何国华 吴和山

（中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081）

聚氨酯固化道床是一种不同于有砟道床和无砟道床的新型轨道结构。它是在已经达到稳定的新铺碎石道床内灌注液态的聚氨酯材料，将碎石道砟之间的空隙挤满，经膨化固结后形成一个弹性整体结构［1-2］。聚氨酯道床结合有砟道床的弹性好、可维修性好和无砟道床整体性好、残余累积变形缓慢两者的优点，具备减振降噪功能，可解决目前有砟道床桥隧地段养护维修难度大和无砟道床弹性差、噪声大等问题［3-4］。

聚氨酯固化道床在浇注施工前，须将道砟中的水分烘干，使固化效果达到最佳［5］。目前国内现有的道床烘干设备［6-7］都是为正线设计，皆为大型设备，运输、使用较为复杂，在道岔区等轨道形式较为复杂区段无法进行道床烘干作业。因此，研发一套适用于该复杂线路条件下烘干道床的小型设备具有重要意义。

1 道床烘干装置总体设计

1.1 烘干装置组成

整套烘干装置由柴油发动机、液压离合器、液压系统、高压风机、密封罩、柴油燃烧炉、燃烧器、控制系统操作台等组成，见图1。

图1 烘干装置组成

整套烘干装置由控制系统进行控制。高压风机由柴油发动机通过液压离合器带动，将柴油燃烧炉产生的热风传输到密封罩内，用于烘干道床道砟。控制系统通过判断温度传感器、湿度传感器传回的出风温度及道床湿度值，自动调节燃烧炉供热量和风机出风量。设备安装在自走行小车上。自走行小车由车架和动力装置组成。液压马达通过电磁离合器带动减速箱，为整车提供走行动力。

1.2 道床湿度检测系统

非作业状态时，密封罩由液压推杆通过钢丝绳抬起到收放位置。烘干作业时，将密封罩摆放在道床上，安装在密封罩侧面的湿度传感器放置在侧翼道砟之上，启动烘干风机，通过测量道床侧面排出空气的湿度，检测道床湿度［8］。

1.3 高压热风产生系统

高压风机由柴油发动机通过液压离合器带动，液压离合器由液压泵站提供动力源，可以实现风机与发动机输出轴之间的连接与脱离。

柴油燃烧炉产生热量，并将热风通过送风箱输送到高压风机的入风口。加热空气时，最大加热量可将-20 ℃的空气加热到80 ℃［9］。

1.4 智能控制系统

控制系统通过将测量到的道床湿度值以及高压风机出风口温度值分别与设定目标值进行比较，自动调节燃烧炉供热量及风机出风量，来保持风机出风温度恒定，以保证烘干效果。烘干控制过程如图2所示。

1.5 密封罩

密封罩一次能够对一个枕木空进行烘干作业，密封罩内部设置有热风导流装置，有7个出风口，每个出风口出风量均匀。密封罩结构如图3所示。

图3 密封罩结构示意

2 数值模拟

为了使各出风口风量分布均匀，采用有限元分析软件，对密封罩分风结构运作情况进行仿真模拟，结果见图4。可知，导流角角度为100°时7个出风口风速均匀，同步保持在8.81～11.60 m/s，风压同步保持在435～520 Pa。

图4 密封罩仿真模拟结果

3 烘干现场试验

在试验线上进行道岔烘干试验，见图5。烘干前道床相对湿度90%，烘干装置出风温度80℃，烘干时间12 min，试验结果见图6。

图5 烘干试验现场

图6 道岔烘干试验结果

由图6可以看出：烘干约10 min时烘干深度达到350 mm，此时道床相对湿度约20%，满足聚氨酯固化道床浇注作业的施工要求。

4 结语

本文针对道岔区聚氨酯固化道床施工，提出一种道岔区道床烘干技术。通过高精度、智能化的道床湿度检测，实时监控烘干效果。与现有设备相比，道岔烘干系统具有小型化、快捷化特点，可实现对道岔区等复杂线路区段的道床烘干作业，为道岔区聚氨酯固化道床施工创造了有利条件。