地铁轨道长年承受列车重量与高频运行,钢轨磨损和焊缝疲劳在所难免。为了在有限的工程时段内更高效地更换轨道并确保焊接质量,SMRT引进自动化闪光对焊机技术,用于轨道更新工程。这是本地地铁网络首次采用这类高精度焊接设备,总投资约100万元。

SMRT星期四(10月23日)凌晨邀请媒体到乌鲁班丹车厂,展示工作人员如何操作闪光对焊机(Flash Butt Welding)完成钢轨接合,现场火花四溅,焊缝在数分钟内便被压合成形。

公司现已在乌鲁班丹车厂使用这套系统,每天焊接并生产36米长的钢轨,并计划在明年首季把闪光对焊机安装在轨道工程车辆上,在南北线与东西线的高架轨道上直接进行焊接作业。

SMRT地铁铁路维修部副总监关骏伟(43岁)告诉媒体,目前团队每晚在全岛多个地点进行轨道更换作业,其中两至三个作业点使用由闪光对焊机生产的36米长钢轨。工作人员通常在凌晨1时30分至4时30分之间获准进入轨道区段,必须在短短三小时内完成卸轨、切割、对齐与焊接等工序。

关骏伟说,闪光对焊机以自动化程序控制电流、压力与时间,能在受控环境下完成钢轨的对齐、加热与压合过程,焊缝质量更稳定,也减少人为误差。

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“传统的铝热焊接(Thermite Welding)是纯手工操作,过程繁琐,完全依赖技工的经验。闪光对焊机能预设焊接参数,让每一道焊缝保持一致,整体可靠度显著提升。”

焊接用时缩短到10至15分钟

闪光对焊机操作过程中,钢轨在电流与压力作用下被压合成形,高温金属发红后迅速融合成一体,冷却后形成平整焊缝。(郑一鸣摄)
闪光对焊机操作过程中,钢轨在电流与压力作用下被压合成形,高温金属发红后迅速融合成一体,冷却后形成平整焊缝。(郑一鸣摄)

铝热焊接的原理,是利用铝粉与氧化铁之间的化学反应产生高温,将铁熔化后灌入模具中填补钢轨间隙。工作人员必须手动封好模具,防止熔化的铁液外泄,工序繁琐,需要多人配合完成,一处焊缝往往要耗时约40分钟。

相比之下,闪光对焊机通过电流电阻加热使轨端表面软化,再以液压装置将两端高速压合,使钢轨金属直接融合;只需一名操作员与一名助手就能完成焊接,整个过程约10至15分钟,焊缝平整度更高,后续打磨时间也明显减少。

关骏伟指出,南北与东西线是我国最早建成的地铁线,轨道结构复杂,焊接需求最高。

“高架桥上布满第三轨、防护轨和电缆槽,空间狭窄,不易搬运大型设备。我们与制造商共同研发定制系统,确保机器能在有限空间内安全运作。”

他补充,轨道有磨耗极限,团队会在达到限度前提前更换,以确保列车安全平稳行驶。

不过,闪光对焊机并不会完全取代铝热焊接,因为地铁网络范围庞大,部分工程仍须使用传统工法。但在长距离轨道更换工程中,团队会尽量采用自动化系统,以提高效率和焊接一致性。

SMRT目前已培训两名工程师与六名技工掌握闪光对焊机的操作与维护技能。

关骏伟说,焊接技术升级的同时,人才培训同样关键。“科技只有在人掌握后才能发挥最大效益。我们投资于设备,也投资于工程师和技工的能力提升。”