打破核心技术垄断：新型12立方电铲达到国际先进水平
来源：
日期：
2020-08-19
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8月12日，湖北技术交易所组织来自知名高校、设计单位、工程单位的7名教授、专家对中铁工业所属中铁科工“基于数字化研发平台的高寒地区大型露天矿用12立方电铲关键技术研究”课题成果进行线上评审，经专家组鉴定，该成果“总体达到国际先进水平”。
WKH-12A型12立方电驱动大型单斗正铲挖掘机（简称“12立方电铲”）是该课题的重要成果之一，它的研制成功标志着中铁科工突破了国外对于大型露天矿用电铲研发技术及关键核心技术的垄断，掌握了电铲研发、制造的核心技术，构建起电铲研发、制造的完整体系，跻身于世界电铲领域“第一方队”，对提升中国企业在矿用电铲领域的核心竞争力具有重大意义。
如有“神助”效率极高。挖掘、回转、装卸，传统的电铲完成一个作业循环需耗时30秒。研发人员通过开发多电机同步传动与符合分配技术、并联均流技术、快速叠频制动技术，大大缩短了电铲各个作业步骤的加减速时间，让一个作业循环仅需短短的28秒。如果不考虑操作员正常的生理承受能力，设备最快可在26秒内完成一个作业循环，与它略显笨拙的庞大身躯形成强烈反差。经实地检验，12立方电铲装满一辆载重100吨矿卡的时间仅需2分30秒不到，其施工效率获得了业主的高度认可。
不坏“金刚”无惧极寒。为了保证12立方电铲能在高寒地区正常作业，研发人员在国内首次就电铲的抗寒性能进行针对性设计。设备的主要结构件材料采用具有低温冲击韧性的低合金高强度钢板，并在结构件出厂前做-45℃的低温冲击试验。设备主要铸锻件材料选取含Ni、Mo、Cr元素的材料，为保证特殊钢材的焊接质量，技术人员对焊接工艺进行了多次试验，最终形成适合高寒地区电铲焊接工艺，提高了设备主要结构件在低温作业条件下的耐用强度。除此之外，技术人员还在机舱、电气柜内设置了恒温暖风循环系统。2019年，12立方电铲成功应用于黑龙江省伊春鹿鸣钼矿，经受住了矿区最低-43.1℃极寒天气的考验，是名副其实的“极端装备”，已成功助力中铁九局在2019年突破1000万方剥采量。
数字“产房”赋能研发。在研制过程中，研发人员基于仿真技术建立了虚拟样机模型，并耦合各种分析数据，开发了国内首个“电铲作业设备的数字化研究平台”，为电铲打造了一个虚拟试验场。通过模拟各种复杂工况来检验设备的性能，引导后续的优化设计，帮助电铲规避实际作业过程中可能出现的问题。该平台还可应用于桩工机械、海工机械、空轨、铁路施工装备等多种类型设备的设计、分析与优化，可以大大缩短研发时间，提高设备可靠性，有助于成本的降低。
掌握“命门”自由生长。电铲需要在露天24小时连续作业，高寒、高震动和强冲击的工况对设备的要求比较高，这就需要设备的配套件有较高的可靠性。由于技术的封锁，一直以来很多配套件都是采用的进口品牌，不仅更换不便易影响施工效率，而且价格昂贵增加了成本。技术人员联合国内优质装备制造企业，开创性地研制了全国产化、具有自主知识产权的电铲专用电机、减速机、制动器、变频器等核心配套件产品，第一次在国内实现12立方电铲主要配套件的完全国产化，让电铲关键部件不再受制于人。
云端“名医”全天接诊。为了及时解决设备故障，最大限度保证设备能够连续作业，研发人员研制了一款可视化的在线信息系统，在国内首次实现了24小时在线提供电铲作业故障解决方案。该智能化电气系统具备状态监测及监控、故障报警及诊断等功能，可以监控记录设备发生故障时的工作状态、工作参数等信息，能针对故障智能提示可能原因，帮助用户实时检查排除故障。该控制系统还嵌入了辅助挖掘功能，能够为设备操作员提供最合理的推压力和提升力匹配值，帮助操作员选择最高效的挖掘操作。同时将信息化系统数据与数字化优化虚拟样机进行了对接，现场作业的一切实时数据都存储在后台系统，为电铲的后续深化开发提供了直接的数据支持。
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9月28日由中铁宝桥参建的世界第一高桥花江峡谷大桥正式建成通车这座“横竖”都是世界第一的大桥将成为连通贵州六枝至安龙高速公路的关键枢纽。花江峡谷大桥全长2890米，跨越被誉为“地球裂缝”的花江大峡谷。大桥通车后，原来需要绕行2小时的花江峡谷两岸贞丰县至关岭县，如今仅需2分钟即可直达，真正实现了“天堑变通途”。横：山区跨径最长1420米：主桥为跨径1420米的钢桁加劲梁悬索桥，比现世界跨径最长的云南金安金沙江大桥长34米。竖：高度世界最高625米：桥面距水面625米，相当于200多层楼高，比现世界第一高桥——北盘江大桥高出60米，几乎与“中国第一高楼”上海中心大厦等高。公司主要负责大桥钢桁梁、桥面系制作加工、拼装、安装任务，共计93个安装节段，总重约22000吨，相当于3座法国巴黎埃菲尔铁塔重量。自项目启动以来，公司综合考虑了大桥设计思路、生产建设标准、自然环境条件、杆件加工特点等各种因素，最终决定采取‘一桥三地’制造模式，主桁在重庆、自贡加工，横桁架以及附属在贵阳、自贡加工，最大限度提高了加工生产效率。生产过程中，通过优化工艺方案，从原来的“3+1”拼装变为四节段连续拼装，使每轮生产时间由开始的12天减少到9天，吊装作业坚持以每天2段的速度均衡推进，保质保量保工期完成了全桥吊装任务。智能管控 高效协同通过使用智能制造信息库，实现对原材料库存实时状况、采购计划和生产需求的精准把控，以及各个环节的紧密协同，极大地提高了整体工作效率，为大桥的顺利建造筑牢了坚实基础 。智能下料 质量保证采用了由预处理生产线、数控切割机、智能套料软件、BIM及信息系统以及网络共同构成的板材智能下料系统，实现了板材从原材料到成品部件的自动化生产流程，生产出的高质量部件被源源不断地输送至加工和配装环节，有力保障了整个桥梁制造过程的品质 。虚拟预拼 精度飞跃在钢桁梁的制造过程中，创新性地采用了钢桁...
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9月26日，由中铁装备与中铁隧道局联合研制的世界最大直径竖井掘进机“启明号”（中铁1399号）在郑州成功下线。不仅标志着我国在超大直径竖井装备领域实现技术新突破，还意味着沪渝蓉高铁崇太长江隧道项目盾构接收井施工将迎来“智能利器”，为工程高效推进、安全建设注入全新动能。作为当前我国自主研制的最大直径竖井掘进装备，“启明号”整机具备超大断面、超深水下开挖能力，开挖直径达24米，最大开挖深度达150米。设备创新采用双臂结构，集成开挖、出渣、导向等功能于一体，搭载了姿态调整、沉降控制等多项创新技术，具备地质适应性强、导向姿态控制精度高、地层感知识别准等特性。依托这些先进技术，“启明号”能在软土、卵石、软岩、硬岩频变的复杂地质条件下，实现“有人值守、无人操作”高效掘进，显著提升了竖井施工的自动化水平，更成功破解了竖井掘进机水下作业“看不见、摸不着、测不准、控不住”的技术难题，有效消除了人员在竖井开挖高危作业环境下的安全隐患，进一步提升竖井施工的效率、质量与安全性。传统盾构始发接收井，多采用地下连续墙做围护，人工配合机械开挖，随挖进行支撑，开挖后进行结构施工，存在工期长、投资高、安全风险大、对周边环境影响大等诸多问题。相较于传统竖井施工，“启明号”通过机械自主开挖，同步装配结构，实现深井作业“井下无人化，井上少人化”，大幅缩短工程建设周期，降低施工风险，为沪渝蓉高铁崇太长江隧道竖井施工提供有力支撑。此次 “启明号” 竖井掘进机顺利下线，标志着我国高端隧道装备取得又一重大成果。该设备不仅将极大提升盾构工作井、通风井的施工效率与安全保障能力，更将为我国重大隧道工程施工注入新理念、新技术、新装备，进一步推动基础设施建设的智能化转型升级。
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9月9日，中铁山桥和中铁宝桥参建的世界最大跨度斜拉桥常泰长江大桥正式通车，标志着这座集高速公路、城际铁路、一级公路三位一体的过江通道正式投入使用。今后，从常州到泰州通行时间，由1小时20分钟缩短为现在的20分钟左右。两项世界第一和四项世界首创常泰长江大桥由一座跨主航道的主跨1208米钢桁梁斜拉桥、两座跨专用航道的主跨388米钢桁梁拱桥和一座3×124米的非通航孔钢桁梁桥组成。两项世界第一：创下了最大跨度斜拉桥、最大跨度公铁两用钢桁梁拱桥的世界纪录。四项世界首创：实现了减冲刷减自重台阶型沉井基础、“钢—混”混合结构空间钻石型桥塔、钢箱—核芯混凝土组合索塔锚固结构、温度自适应塔梁纵向约束体系四项世界首创设计。中铁山桥负责大桥（跨江段）主体工程钢桁梁、钢塔制造项目最大标段CT-A6标段，包含主航道桥常州侧Z0-Z86共计44个整体节段，录安洲专用航道桥、录安洲非通航孔桥的钢桁梁、附属钢构件及主塔防撞设施；中铁宝桥负责主航道桥南北钢塔、主航道桥跨中以北钢桁梁（含合龙段）、天星洲专用航道桥钢桁梁及附属结构。合计用钢量约27.2万吨。“五线一系统”引领钢桥制造新模式常泰长江大桥承载着巨大荷载与跨度，其下层桥面采用宽幅非对称结构，以此实现公铁同层功能。鉴于大桥跨度大、荷载能力要求高，主航道桥的上、下层桥面均采用U肋正交异性桥面板，这种桥面板的制造精度要求极高，每一个细节都需精益求精，才能确保桥梁稳固与安全。为保障大桥建设质量与效率，公司构建了板材智能下料切割生产线、板单元智能组焊生产线、钢桁梁杆件智能制造生产线、智能总拼生产线、智能涂装生产线、车间制造执行智能管控系统的“五线一系统”钢桥制造新模式，全面提升了钢桁梁制造的自动化、数字化、网络化与智能化水平，推动我国桥梁制造向信息化、智能化方向发展，助力钢桁梁制造产业实现全面转型升级。技术突破实现毫米级精度控制在制造过程中，项目团...
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近日，由中铁装备联合中国南水北调集团江汉水网建设开发有限公司、水电八局共同研制的敞开式硬岩掘进机“江汉领航号”，在湖北省宜昌市顺利始发。该设备专为南水北调中线引江补汉工程1标输水隧洞量身定制，独头掘进距离创国内超大直径TBM之最。引江补汉工程是南水北调中线工程的后续水源工程，工程输水总干线采用有压单洞自流输水，沿线地质条件复杂，施工难度大，工程具有大埋深、长线路、大洞径等技术特点和高地应力、高水压、高岩石强度以及断层多等地质难点。本次始发掘进的“江汉领航号”TBM，开挖直径11.93米，整机长约180米，总重约3000吨，采用洞内组装，顺坡掘进，逆坡排水，掘进总长度约18.35公里，为全线掘进距离最长输水隧洞。截至目前，中铁装备为引江补汉工程提供的6台TBM，其中4台已成功始发，掘进总里程突破5000米大关。“江汉先锋号”是引江补汉工程下线的首台硬岩掘进机，也是目前国内引水隧洞项目中使用的最大直径单护盾硬岩掘进机，开挖直径12.23米，整机长度约160米，重约2800吨。设备集成了综合地质预报系统、刀具磨损及状态监测系统、护盾卡机预警及评估系统、盾体润滑系统等监测预警预报系统，能够有效应对沿线复杂地质难题。同时，创新性地搭载了同步推拼技术。“江汉开拓号”开挖直径12.23米，同为国内目前水利工程应用的最大直径单护盾硬岩掘进机，也是引江补汉工程穿越最大断面、最长软岩变形段硬岩掘进机。该设备设计最小转弯半径800米，适应最大坡度±10%，可以完成隧洞开挖、出渣、支护、导向、材料运输等全套作业。设备采用盾体偏心、刀盘扩挖、双速减速机及盾体减磨设计，增加护盾卡机预警和评估系统，最大程度降低潜在施工风险。同时，研发应用了测量免搬站功能以及智能辅助掘进、数字钻机、超前探测系统等多项智能化技术，能够为工程建设提供强有力服务。“江汉平安号”作为目前国内引水隧道项目中使用的最大直径...
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7月24日，由中铁工业、四川水发集团、国家川藏铁路技术创新中心主办，中铁城投、中铁六院协办，成都市新津区人民政府、中铁智能装备承办的中国中铁携手四川省打造高端装备产业首台盾构机下线活动在成都举行。四川省水利厅党组书记、厅长董里，成都市人民政府副市长、党组成员许兴国，中国中铁党委委员、副总裁马江黔，成都市新津区委副书记、区人民政府区长胡建平，中铁工业党委书记、董事长张威，四川水发集团党委副书记、总经理向仕春，中铁六院党委书记、董事长陈光建，以及来自地方政府、高校、科研院所、行业协会、中央驻川企业、属地企业及中国中铁相关单位代表共同见证了此次仪式的成功举行。董里在致辞中指出，“川山甲1号”盾构机的下线是四川水利事业与高端装备制造产业融合发展的重要里程碑，也是大力发展新质生产力，推进高质量发展的生动实践。四川水发集团与中铁工业携手打造高端装备制造基地，成功将央企技术优势、市场优势与地方资源禀赋、产业需求深度融合，进一步加快盾构机等国之重器的研发制造。希望双方以此次合作为契机，深化水利工程建设领域科技创新，联合科研院所攻克极端地质条件下施工技术难题，打造全国领先的川造高端装备品牌，形成从研发设计到运维服务的全产业链生态，为四川省新型工业化贡献力量。马江黔在致辞中表示，中国中铁始终将习近平总书记“三个转变”重要指示作为根本遵循，把加强与成都的合作作为长期坚定的企业战略，双方深入合作历久弥新，共同见证了成都从区域交通枢纽到国际化大都市的华丽蝶变。此次活动标志着中国中铁在成都高端装备制造领域实现了从“布局”到“产出”的关键跨越，助力成都加快推动延链补链强链，提升高端装备制造产业规模能力。中国中铁将充分发挥人才、技术、管理、装备、品牌等优势，不断为现代化新成都建设贡献智慧和力量，努力在服务西部大开发、成渝地区双城经济圈等国家战略中展现新担当，以实际行动参与成都的基础设施建设、产业能级提升，...