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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从珠海平沙的红树林湿地公园眺望，黄茅海跨海通道犹如长龙卧波，5座“小蛮腰”出海，气势非凡！12月11日，中铁宝桥参建的国家级重点工程，黄茅海跨海通道正式通车，为粤港澳大湾区跨江跨海交通网络再添“关键一横”。这是继6月深中通道开通后，粤港澳大湾区跨海跨江通道群，年内迎来的又一重磅成员。黄茅海跨海通道项目东连港珠澳大桥，西接西部沿海高速，是组成粤港澳大湾区的重要跨江通道。项目全长约 31km，海上段长度约14km，设计时速100km/h。其中，中铁宝桥承制了该项目G3标段黄茅海大桥主桥钢箱梁与主塔钢锚梁的生产制造任务。黄茅海大桥主桥为大断面分体式钢箱梁结构，钢箱梁全长2200m，是黄茅海跨海通道项目控制性工程、世界最大三塔公路斜拉桥。创新领航 智能建造建设过程中，因大桥跨径大、载荷能力要求高，桥面板为U肋正交异性桥面板，对钢箱梁制造的匹配精度要求极为严格。技术团队依托中铁宝桥舟山钢桥梁基地，构建了国内先进的钢桥梁智能制造“五线一系统”，涵盖板材智能下料切割生产线、板单元智能焊接生产线、节段智能总拼生产线、钢箱梁智能涂装生产线、钢护栏智能制造生产线以及车间制造执行智能管控系统，实现了钢桥梁制造自动化、数字化、智能化、绿色化，单元件制造智能设备使用率达100%，生产效率提高了40%以上。▲板单元智能焊接生产线在焊接工序方面，自主研发的 U 肋内外专机焊接智能控制系统，可实时监测焊接电流、电压、焊接速度等参数，并基于大数据分析进行自适应调整，成功解决了焊接质量不稳定、易出现缺陷的问题。 创新突破 技术攻坚针对黄茅海大桥钢箱梁制造关键环节，技术团队积极进行攻坚，通过研发了大断面分体式钢箱梁结构一次整体组拼及微变形无应力控制技术、基于协作式焊接机器人的分体式钢箱梁全场景自动化焊接及全过程无码制造技术，实现了分体钢箱梁几何尺寸与变形的有效控制...
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12月4日，正值第七个“世界隧道日”，从德国汉堡地下储热供热隧道项目（以下简称：热能隧道）传来捷报，中铁装备研制的土压盾构机 “中铁1144号”成功穿越易北河抵达接北岸收井，顺利完成汉堡热能隧道掘进任务，标志着中国盾构技术首次在德国应用告捷。项目概况热能隧道项目作为连接工业区和城区供热“咽喉”通道，全长约1165米，整条隧道下穿德国第二大河流——易北河，掘进地质主要以碎石、砂、砂土、黏土、沉积石灰岩为主，平均埋深达30米，最大水土压力约为4.5巴。这条隧道和其配套地下设施将把汉堡南部工业区作业过程中产生的废热储存并输送到汉堡北部的港口新城，其核心是回收工业区生产过程中的废热，并通过盐水在地下储存热量，代替天然气和煤炭等能源，在冬季为当地居民供热。设备介绍为有效应对项目中的高水压环境和对沉降精度的严格控制要求，公司结合德国客户需要，为其量身定制一台开挖直径4.57米，总长约278米的土压平衡盾构机。设备集成了多项先进技术，同时，还首次在小直径盾构上引入了符合CE标准的独立人舱设计，以及回转式管片小车等人性化措施，极大地增强了设备在操作过程中的安全性、舒适性和环保性。为确保设备顺利贯通，公司采用属地化服务团队，以迅疾响应、高效服务，为设备顺利掘进提供坚实的技术支持。设备掘进期间，取得了日最高掘进20.4米的好成绩。
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从峡谷里径直吹来的风在耳旁呼啸而过脚下是600多米深的花江大峡谷……这里是位于贵州安顺市关岭县与黔西南州贞丰县接壤处的世界第一高桥——花江峡谷大桥建设现场11月4日由中铁宝桥参建的花江峡谷大桥顺利首吊标志着该桥已进入吊装阶段为明年通车运营奠定了基础工程概况花江峡谷大桥是贵州六安高速公路的控制性工程，建于被称为“地球裂缝”的花江大峡谷之上，全长2890米，主桥桥面与谷底的北盘江水面垂直高度达625米，相当于220层楼高。公司承担花江峡谷大桥约22000吨钢桁梁、桥面系制作加工、拼装、安装任务。截至目前，现场已完成70个节段组装任务，总重达15400吨。01技术准备大桥主桁杆件整体节点孔群较多，连接关系复杂，孔群的制孔精度直接影响桥位安装进度及质量。为此，技术人员采用了数字化BIM建模技术、设计可靠的工装设备、优化制孔工艺、三维数控划线钻孔等技术手段，为生产制作保驾护航。02生产制作采用了数字化智能套料下料技术、数字化生产组织系统、正交异性钢桥面板全熔透焊接技术、接头板残余应力消除技术等多种措施，控制弦杆焊接变形，保证了钢桁梁制造的质量和效率。03现场拼装大型桥面块体采用了倒装制作技术，钢桁梁节段采用实体匹配预拼装+三维数字扫描虚拟预拼装技术，在保证节段拼装质量的同时，有效提高了桥位节段安装精度，加快了施工进度。大桥建成后，将超越北盘江大桥，成为世界第一高桥。大桥也将峡谷两岸的行车时间由近1小时缩短到2分钟。
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11月4日，中铁工业旗下中铁装备出口土耳其首台土压平衡盾构机“中铁1148号”，在土耳其高速铁路项目右线顺利贯通，标志着项目建设取得了阶段性进展。 近期，央视总台记者来到该施工现场，在隧道中和土耳其工程师一起，亲眼见证国产“地下航母”的巨大威力。他们认为，中国盾构机高效作业、稳定运行，一起为中国“智”造点赞。项目概况土耳其高速铁路项目分为左右两个盾构掘进区间，采用两台开挖直径8.54米的土压盾构机“中铁1148号”和“中铁1149号”施工，单台设备掘进里程约6千米，区间最大埋深55米。隧道地质以黏土、粉砂、砂岩、砾岩、黏土岩、泥灰岩为主，沿途穿越Küçükçekmece湖和拟建设的伊斯坦布尔运河等。设备介绍▲“中铁1148号”于2022年9月21日下线本次右线贯通的“中铁1148号”，整机长135米，总重约1800吨。在前期设计中，设计团队充分考虑了现场作业需求，通过改善设备检修及操作空间，为操作手提供了更加宽敞及人性化的作业环境。同时，该设备还严格遵循欧盟CE认证标准，具备高可靠性和安全性，为项目的顺利推进提供了有力保障。目前，其孪生兄弟“中铁1149号”正在左线隧道顺利掘进中，预计于2025年初实现项目双线贯通。该项目作为土耳其重要的铁路基础设施之一，将把土耳其与欧洲铁路运输网紧密连接在一起，成为亚欧铁路走廊的重要组成部分。项目竣工后，货车运行时间将由8小时缩短至3.5小时，客车运行时间则由3.5小时缩短至1小时35分钟，铁路运力提升4倍。此外，项目还将连通波罗的海、黑海等多个港口，加强区域间的经济联系和贸易往来，为土耳其乃至整个铁路沿线地区的经济发展注入新的活力。
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在举国欢庆中华人民共和国成立75周年的喜庆气氛中，10月1日，举世瞩目的澳门大桥（原名澳氹四桥）落成典礼在濠江之畔隆重举行，这标志着由中铁工业参建的连接澳门和氹仔的第四条跨海大桥——澳门大桥建成通车。该桥是澳门首条双向八车道跨海大桥。澳门大桥位于澳门友谊大桥东侧，横跨外港航道和澳门水道，将澳门海、陆、空三个重要口岸相连，是构建澳门城市交通体系的关键节点。大桥主线全长3.085公里，其中跨海段长约2.86公里，主桥长1370米，设置通航孔桥两座，主跨280米，桥梁主体结构使用Q420、Q500及Q690等高性能桥梁钢，整体构造轻质高效，结构设计使用年限为100年。在大桥建设中，中铁宝桥承担了南主桥和南引桥约3.7万吨钢结构生产制造任务。中铁九桥承担了互通立交钢箱梁制造及现场配合安装任务，钢梁总重约2.3万吨。通车前夕，澳门体育局举办“齐贺澳门大桥开通健步行”活动。万余名澳门市民以步行的方式从大桥南引桥处出发，行至北引桥位置再折返至南引桥起点。技术攻坚 结构之难澳门大桥为大跨度内倾式钢桁-钢箱组合连续梁结构体系。这种新型结构，提高了整座大桥的实用性和美观性，但也给钢梁制造安装带来了许多新挑战和新考验。在大桥建设的1000多个日日夜夜里，中铁宝桥项目团队针对内嵌弦杆钢箱梁和镂空式横联上弦块体的复杂构造，通过合理的块体划分、工装设计、焊接顺序、翻身调位及涂装前置等技术，改善了构件的焊接位态，避免了细长构件的施工难题；针对内倾式钢桁钢箱组合梁多节间大节段特殊结构研发了整体制作加预拼装一体化制造技术、多点三维关系测量协同控制技术，通过单构件精度分析和构件间模拟搭载分析，解决了上下层结构的双层空间定位难题，攻克了结构制造难题。在钢箱梁制造过程中，中铁九桥项目团队创造性采取将“无码拼装+反变形”工艺应用到钢箱梁板单元的双拼工序和节段总拼工序中，有效控制板单元双拼的焊接收缩、变形，为钢箱梁节...