40米箱梁，“昆仑号”轻松拎起——世界首台千吨级运架一体架桥机在高铁铺设

横空出世，莽昆仑，阅尽人间春色。盛夏六月，名字取自该词作的世界首台千吨级运架一体架桥机昆仑号，正在崇山峻岭间搬运重梁，修筑大道。

lsquo;昆仑号rsquo;是我国目前科技含量最高、功能最多、应用场景最广泛的高铁箱梁铺架设备。中国铁建所属中铁第五勘察设计院机械公司总工程师、昆仑号研发团队技术负责人万鹏告诉科技日报记者，昆仑号填补了千吨级高铁箱梁运架设备的全球空白。

近日，第二十五届中国专利奖评审结果公示，昆仑号桥梁运架机获得中国专利金奖。

研发千吨级高铁箱梁运架设备

多年来，我国高铁桥梁建造普遍采用重900吨、长32米的简支箱梁，这些箱梁推动了我国350公里时速高铁建设。然而，随着400公里时速高铁建设提上日程，箱梁需要实现从32米到40米的跨越。

根据研究试验数据，如果在传统24米或32米箱梁上运行400公里以上时速高铁，可能会产生lsquo;共振区间rsquo;。万鹏说，振动不仅会给乘客带来不适，还会加速桥梁性能衰减。

40米箱梁不仅可避免共振区间，且更具经济性。与32米箱梁相比，架设40米箱梁每公里可减少6个桥墩，大幅降低高铁桥梁造价。万鹏介绍，在复杂地形地质条件下，如跨越河流、沟谷的高墩桥梁以及软基沉陷地区建设深基础桥梁，也需要更大跨度、更大吨位的简支箱梁。

箱梁好造，架设却难。铁五院副总工程师梁志新告诉记者:在lsquo;昆仑号rsquo;研发成功前，我国桥梁运架装备极限只能达到32米，世界范围内也没有匹配40米型新箱梁的架桥设备。那时，郑济铁路和福厦铁路已经设计了千吨级、40米箱梁，配套架桥装备必须在工程建设前研制出来。

2016年，中国铁道科学研究院启动高速铁路大跨度简支箱梁建造关键技术研究，铁五院承担其中高速铁路40米预应力简支箱梁运架成套施工设备研制课题。

瞄准架设40米箱梁、服务400公里时速高铁建设的目标，铁五院开始了千吨级高铁箱梁运架设备昆仑号的研发。

导梁方案由下变上

在架桥机设计中，上导梁或下导梁方案都是可行的，我国设计架桥机以往多采用下导梁方案。梁志新说，从运输经济性来看，下导梁方式更节约燃料；从工况适应性、总体性价比和市场前景来看，上导梁方案更佳。

经过激烈讨论，设计团队决定做面向市场的科研。在距架桥机交付时间仅剩几个月的紧张时刻，他们放弃了原本已顺利通过评审的下导梁方案，启动了上导梁方案设计。

导梁由下变上，看似是由举到提的动作变化，却意味着要进行无数次重新演算。上导梁架桥机的研发对于我们来说是颠覆性的、lsquo;从0到1rsquo;的过程。万鹏说，团队聚集在会议室彻夜讨论技术方案，反复打磨技术细节。

整体技术路线改变，困难重重。万鹏举例:换成上导梁方案后，主梁承重要求变高，原有钢材的承载能力和抗疲劳能力无法满足需要。

设计团队决定联合宝武钢铁研发新型钢材。经过集智攻关，他们共同研发出GT785钢材，将主要结构受力件板材厚度保持在50毫米，强度和冲击功率提高至785兆帕、120焦耳。GT785钢材强度达到了适用于建造潜艇的级别，保障了主梁强度与韧性。万鹏说。

面对常规焊接工艺难以解决的焊缝开裂等问题，团队邀请钢铁研究总院等业内专家出谋划策，并派设计员驻厂办公，以确保工艺钢衣无缝。

通过广泛合作和技术创新，架桥机关键零部件实现全定制，有效满足了2000米小曲线、30permil;大坡道、桥隧通用等技术要求。

2020年5月，长116米、高9.2米、重约千吨的昆仑号诞生。

可满足多种工程建设需求

2020年6月，昆仑号在我国首条跨海高铁mdash;mdash;新建福厦铁路湄洲湾跨海特大桥建设现场首次亮相。仅用218天，这个大力士就顺利完成湄洲湾跨海大桥架设任务，与传统设备相比，其安全性和工效大幅提高。

相较于以往的分体式架桥机，lsquo;昆仑号rsquo;集提梁、运梁、架梁三道工序于一体，施工速度提升25%左右。万鹏说。

在万鹏眼中，昆仑号不仅是能适应各种艰苦条件的钢铁侠，还是一专多能的全才。他介绍，普通架桥机进隧道前需要先进行拆解，通过后再重新组装，而安装了先进雷达探测传感器系统的昆仑号不仅无需拆分，还能在全黑的隧道内自动纠偏，实现自动过隧。同时，昆仑号能在隧道进出口实现出隧道即架桥。在隧道中遇到巨大溶洞时，它也能就地架桥，极大提高了山区高铁线路的施工效率。

lsquo;昆仑号rsquo;施工作业还可兼容原有24米、32米梁以及非标梁，一机多用。万鹏介绍，昆仑号未来还将扩展应用场景，在起重运输、大型水利工程等建设工程中发挥作用。

值得一提的是，围绕昆仑号，铁五院还开发了千吨级分体式架桥机、过隧运梁车、搬梁机、轮轨式提梁机等，组成千吨级高铁桥梁运架施工装备完整产业链。

目前，昆仑号系列架桥机已在杭衢高铁、黄黄铁路、新建沪宁合高铁等20多条线路中应用，架设箱梁数量超万片，在铁路40米梁架设领域市场占有率达75%。

铁五院十分重视知识产权布局。我们的每一个专项都设有知识产权专员，开展专利导航分析、布局规划、转化运用等工作，持续加强成果转化过程中的知识产权保护。铁五院副总工程师王合希表示，目前，昆仑号已形成专利组合56件，直接创造经济效益约2亿元。

昆仑号目前正在进行新一轮智能化改装，通过提高智能化驾驶水平、实现多种传感器的数据融合处理等，使其自动化控制、落梁精准度更高，满足更多样的场景需求。

横空出世，莽昆仑，阅尽人间春色。盛夏六月，名字取自该词作的世界首台千吨级运架一体架桥机昆仑号，正在崇山峻岭间搬运重梁，修筑大道。

lsquo;昆仑号rsquo;是我国目前科技含量最高、功能最多、应用场景最广泛的高铁箱梁铺架设备。中国铁建所属中铁第五勘察设计院机械公司总工程师、昆仑号研发团队技术负责人万鹏告诉科技日报记者，昆仑号填补了千吨级高铁箱梁运架设备的全球空白。

近日，第二十五届中国专利奖评审结果公示，昆仑号桥梁运架机获得中国专利金奖。

研发千吨级高铁箱梁运架设备

多年来，我国高铁桥梁建造普遍采用重900吨、长32米的简支箱梁，这些箱梁推动了我国350公里时速高铁建设。然而，随着400公里时速高铁建设提上日程，箱梁需要实现从32米到40米的跨越。

根据研究试验数据，如果在传统24米或32米箱梁上运行400公里以上时速高铁，可能会产生lsquo;共振区间rsquo;。万鹏说，振动不仅会给乘客带来不适，还会加速桥梁性能衰减。

40米箱梁不仅可避免共振区间，且更具经济性。与32米箱梁相比，架设40米箱梁每公里可减少6个桥墩，大幅降低高铁桥梁造价。万鹏介绍，在复杂地形地质条件下，如跨越河流、沟谷的高墩桥梁以及软基沉陷地区建设深基础桥梁，也需要更大跨度、更大吨位的简支箱梁。

箱梁好造，架设却难。铁五院副总工程师梁志新告诉记者:在lsquo;昆仑号rsquo;研发成功前，我国桥梁运架装备极限只能达到32米，世界范围内也没有匹配40米型新箱梁的架桥设备。那时，郑济铁路和福厦铁路已经设计了千吨级、40米箱梁，配套架桥装备必须在工程建设前研制出来。

2016年，中国铁道科学研究院启动高速铁路大跨度简支箱梁建造关键技术研究，铁五院承担其中高速铁路40米预应力简支箱梁运架成套施工设备研制课题。

瞄准架设40米箱梁、服务400公里时速高铁建设的目标，铁五院开始了千吨级高铁箱梁运架设备昆仑号的研发。

导梁方案由下变上

在架桥机设计中，上导梁或下导梁方案都是可行的，我国设计架桥机以往多采用下导梁方案。梁志新说，从运输经济性来看，下导梁方式更节约燃料；从工况适应性、总体性价比和市场前景来看，上导梁方案更佳。

经过激烈讨论，设计团队决定做面向市场的科研。在距架桥机交付时间仅剩几个月的紧张时刻，他们放弃了原本已顺利通过评审的下导梁方案，启动了上导梁方案设计。

导梁由下变上，看似是由举到提的动作变化，却意味着要进行无数次重新演算。上导梁架桥机的研发对于我们来说是颠覆性的、lsquo;从0到1rsquo;的过程。万鹏说，团队聚集在会议室彻夜讨论技术方案，反复打磨技术细节。

整体技术路线改变，困难重重。万鹏举例:换成上导梁方案后，主梁承重要求变高，原有钢材的承载能力和抗疲劳能力无法满足需要。

设计团队决定联合宝武钢铁研发新型钢材。经过集智攻关，他们共同研发出GT785钢材，将主要结构受力件板材厚度保持在50毫米，强度和冲击功率提高至785兆帕、120焦耳。GT785钢材强度达到了适用于建造潜艇的级别，保障了主梁强度与韧性。万鹏说。

面对常规焊接工艺难以解决的焊缝开裂等问题，团队邀请钢铁研究总院等业内专家出谋划策，并派设计员驻厂办公，以确保工艺钢衣无缝。

通过广泛合作和技术创新，架桥机关键零部件实现全定制，有效满足了2000米小曲线、30permil;大坡道、桥隧通用等技术要求。

2020年5月，长116米、高9.2米、重约千吨的昆仑号诞生。

可满足多种工程建设需求

2020年6月，昆仑号在我国首条跨海高铁mdash;mdash;新建福厦铁路湄洲湾跨海特大桥建设现场首次亮相。仅用218天，这个大力士就顺利完成湄洲湾跨海大桥架设任务，与传统设备相比，其安全性和工效大幅提高。

相较于以往的分体式架桥机，lsquo;昆仑号rsquo;集提梁、运梁、架梁三道工序于一体，施工速度提升25%左右。万鹏说。

在万鹏眼中，昆仑号不仅是能适应各种艰苦条件的钢铁侠，还是一专多能的全才。他介绍，普通架桥机进隧道前需要先进行拆解，通过后再重新组装，而安装了先进雷达探测传感器系统的昆仑号不仅无需拆分，还能在全黑的隧道内自动纠偏，实现自动过隧。同时，昆仑号能在隧道进出口实现出隧道即架桥。在隧道中遇到巨大溶洞时，它也能就地架桥，极大提高了山区高铁线路的施工效率。

lsquo;昆仑号rsquo;施工作业还可兼容原有24米、32米梁以及非标梁，一机多用。万鹏介绍，昆仑号未来还将扩展应用场景，在起重运输、大型水利工程等建设工程中发挥作用。

值得一提的是，围绕昆仑号，铁五院还开发了千吨级分体式架桥机、过隧运梁车、搬梁机、轮轨式提梁机等，组成千吨级高铁桥梁运架施工装备完整产业链。

目前，昆仑号系列架桥机已在杭衢高铁、黄黄铁路、新建沪宁合高铁等20多条线路中应用，架设箱梁数量超万片，在铁路40米梁架设领域市场占有率达75%。

铁五院十分重视知识产权布局。我们的每一个专项都设有知识产权专员，开展专利导航分析、布局规划、转化运用等工作，持续加强成果转化过程中的知识产权保护。铁五院副总工程师王合希表示，目前，昆仑号已形成专利组合56件，直接创造经济效益约2亿元。

昆仑号目前正在进行新一轮智能化改装，通过提高智能化驾驶水平、实现多种传感器的数据融合处理等，使其自动化控制、落梁精准度更高，满足更多样的场景需求。