一种新型电池驱动轨道平车在中小河流拦污栅桥清污中的应用
吴奎 万鹏 向耕
摘 要：为解决某中小河流拦污栅桥采用双向门式清污机清污效率低问题，结合长臂挖机在河流清污中高效特点，利用门机行走轨道设计一款新型电池驱动轨道平车，使挖机在平车上稳定高效移动作业。此方案提高了该河流清污效率，保障了拦污栅桥汛期洪水过流通畅，对类似河流的清污工作具有借鉴作用。
关键词：拦污栅桥;双向门式清污机;电动平车;水草打捞
1 工程概况
该河流拦污栅桥如图1所示位于倒虹吸上游河床上，距倒虹吸进口闸室约800m，倒虹吸设计流量为210m3/s（P=5%），拦污栅桥设计全长151m，桥顶高程为34.75m（1985黄海高程，下同），采用整板基础，底板厚度为1.2m，下设10cm厚C10砼垫层，拦污栅桥底板顶面高程为27.15m，建基面高程为25.85m。拦污柵桥两侧采用空箱及连接箱涵，拦污栅桥单孔过流净宽为4.9m，共22孔。拦污栅桥配置一台2×250kN-16m双向门式清污机，提栅额定荷载2×250kN，清污额定荷载2×160kN，起升高度16m，轨道型号QU80，轨距5m。
2 双向门式清污机局限性
该河流水体营养丰富，水草生长迅猛，汛期大流量来水时，上游水草呈聚集式流动，在倒虹吸进口形成聚集，造成水位雍高，严重影响上游河堤安全。考虑倒虹吸进口清污不便且安全隐患较大，设计在倒虹吸上游800米处新建拦污栅桥，将水草拦截在拦污栅上游，采用双向门式清污机进行打捞。实际清污过程中发现，清污门机在作业孔洞抓完水草后，水草呈密实连结状，不能随即流入作业孔洞。此外，清污门机对孔耗时较长，熟练工完成一个工作流程（大车移位-对孔-下爪-上提-小车移位-卸污-小车归位）需要5分钟以上，清污效率较低，不能满足汛期抢险需要。
3 解决措施
3.1 解决思路
根据当地防汛部门多年实践经验，一般采用长臂挖机（KOMATSU PC210）在中小河流进行水草打捞，考虑其操作方便快捷，工作循环每次约30秒，且能将密结水草拖拉到清污门机作业区），假设用长臂挖机在桥上行走打捞水草，便可与清污机进行联合打捞作业。由于拦污栅桥未设计挖机作业平台，结合门式清污机现有行走轨道，提出设计一款轨道平车，为挖机提供一个安全平稳、移动灵活的作业平台。经专家会审，此改进方法具备可行性、高效性。
3.2 平车驱动方式对比
根据运行方式分为轨道平车系列和无轨平车系列;根据供电方式分为蓄电池平车系列、电缆卷筒平车系列。
轨道平车系列可分为蓄电池轨道平车、卷缆轨道平车、低压轨道平车、轨道牵引车、电动轨道检查车等等。
平车的载重常见的5吨到100吨，特殊的应用如船舶、航空等可达几百吨甚至更高。几种平车优缺点对比见表1所示：
3.3 电动平车选型
根据本河流水域环境、工程的汛期抢险作业要求、实际特点及应用场景，经过比选，采用蓄电池驱动轨道平车为挖机提供移动作业平台，为本项目最佳的技术方案。
推荐采用KPX-40T蓄电池驱动轨道平车，充分运用机电一体化技术，采用遥控操作电动平车运行，严格保证电动平车运行的可靠性。并设有超限位保护、短路保护、电机超负荷过载保护等功能。通过平车上的接近开关和在轨道两端预埋的感应装置实现超限位保护;平车的两端还设有声光报警器。主要技术参数如下表2所示：
由于是桥面移动作业，还应考虑防倾覆设计，见图2所示在轨道两侧安装可调整及拆卸滚轮，可防止设备晃动产生重心偏移而导致的倾翻。
3.4 设备制造装配方式
平车设备采用整体焊接，组成整体框架，并进行去应力退火，确保质量和刚度。对零部件的表面处理如法兰、镀铬、涂漆等按照图纸要求和国家有关标准进行工艺过程控制，对颜色、厚度、光泽等严格按国家有关标准进行控制把关。按照产品的结构编制合理的设备装配工艺流程，组装时要按照先进行部件及中小总成进行组装、尺寸检验和功能测试，确认无误方可进入整体装配。
4 应用实效
拦污栅桥门式清污机日均清污水草约200吨，新型蓄电池驱动轨道平车投入运行后，拦污栅桥日均清污水草能力达到450吨。电动平车操作简单，运行平稳、灵活便捷的特点，降低了清污作业难度，实现清污机与长臂挖机联合作业，提高了水草打捞效率。在历年汛期清污抢险作业中发挥了巨大功效。2020年6月，河流面临大汛考验，35天内完成了首轮水草打捞任务，共计15692.18吨，单日最大打捞量达482吨。保障了河流行洪通畅，突显出较大的应用价值，得到当地防汛指挥部的高度嘉奖。对类似河流的清污工作，具有良好的借鉴作用。
5 结语
通过对电动平车的选型及优化设计，使其应用于各种移动作业平台。经实际生产运行验证，此款新型电池驱动轨道平车设备平稳可靠、操作方便、维护简单，满足工艺技术要求。同时，建议定期做好钢轨、平车、驱动电机、行走机构的检修保养，保持轨道电动平车工况良好状态，并配备应急电源，发挥更大的经济效益。
参考文献：
[1]丁长红.电动平车供电方式改造[J].设备管理与维修，2009（06）：43-44.
[2]强常军.电动平车设计技术方案研究[J].机电信息，2012（12）：150-151.
作者简介：吴奎（1984— ），男，本科，水利电力工程师，研究方向：水利工程运行管理。
