图①：首架之前，“应龙号”设备安装调试现场。

图②：“应龙号”即将穿过框架门式墩。

图③：中铁科工机械院技术人员在首架现场对“应龙号”进行调试。

图④：11月28日，全球首台千吨级多模式新能源架桥机“应龙号”完成首架。图为俯瞰首架现场。 中铁科工集团有限公司供图

广东省肇庆市，珠肇高铁江门至珠三角枢纽机场段（简称“江机段”），随着支腿伸缩，一台红色的架桥机在一座座状如拱门却高矮不一的桥墩下腾挪转换，顶部紧贴“门框”，自如地下穿而过，巨大的箱梁被精准、平稳地安放在支座上。
这是全球首台千吨级多模式新能源架桥机“应龙号”。自11月28日在珠肇高铁江机段JJZQ-8标完成首架作业以来，“应龙号”便一直紧锣密鼓地施工，截至12月19日，已完成架桥机的4次驮运、1次原地掉头，架设箱梁28片，长达900米。
“应龙号”不仅拥有“大力神通”，与常规架桥机相比还具有三大独家法宝——“变形神技”、“绿色心脏”和“智慧大脑”。凭借多模式“变形神技”，“应龙号”能适应限高、限宽等复杂极限工况；动力系统引入新能源，它拥有了一颗“绿色心脏”，更加节能环保；智能安全管理系统让它更加聪明，能自动判断、自动控制、自动执行、自动启停。中国中铁工业旗下中铁科工党委副书记、总经理李方敏说，“应龙号”的研制，是我国推进高铁建设大型装备设备更新、绿色低碳转型和数智化转型的生动实践。
“桥下建桥”，极限工况下多模式施展“变形神技”
“应龙号”的顶部是一根长长的机臂，也就是主梁，这是其主要承重构件，与各支腿、起重小车连接；起支撑作用的是4个支腿——前辅助支腿、前支腿、单线中支腿和后支腿，其中前支腿、单线中支腿在过孔作业时起驱动支撑作用；机臂的耳梁上悬挂着前、后2个起重小车，负责起吊并运送箱梁到落梁位置。此外，“应龙号”的主要部件还有动力系统、电气液压系统等。
“‘应龙号’是专为珠肇高铁建设而研制的。”中铁科工机械院副总工程师李珍西介绍，在“应龙号”诞生之前，虽然国内已有很多类型的架桥机，但是都无法满足珠肇高铁特殊、复杂的极限工况需求。
珠肇高铁有哪些极限工况？据了解，珠肇高铁与国家“八纵八横”高速铁路网的重要组成部分——广湛高铁相邻，而且部分线路与广湛高铁重合，桥墩线间距很小，还存在不同线路高低差。
在珠肇高铁与广湛高铁重合部分的线路，桥梁墩柱采用框架门式墩，“门”上为广湛高铁，“门”下则为珠肇高铁，可谓“桥下建桥”。
珠肇高铁大部分线路上都是连续超低门式墩，其净高和净宽将作业范围“框”在限高最小8.4米、限宽8米的空间内。由于自身尺寸限制，常规架桥机无法从“门”下钻过，更别提“门”下吊梁作业。
如何让架桥机不间断穿过高矮不一的超低门式墩，并在限高限宽的施建条件下，一气呵成完成箱梁架设？
“结合以往非标定制即针对特殊需求定制特种工程装备的研发经验，我们中铁科工技术团队决定设计一种全新的工法模式。”中铁科工机械院总工程师胡旭东说。
常规架桥机的中支腿尺寸很大，结构就像“O”形，在传统架设方式下，前、后起重小车在吊梁时要从中支腿的“O”形中穿过。一片箱梁架设完成后，架桥机的后支腿先“迈步”，接着是前支腿，然后是中支腿，通过支腿的轮换行进实现整台架桥机往前“行走”。但珠肇高铁的限界要求决定了“应龙号”的中支腿宽度不能超过箱梁的宽度，高度也要缩短。
突破从让中支腿“活”起来开始。技术团队把中支腿收上去贴近主梁，压扁“O”形，让箱梁从“O”形之下穿过。在设计推演中，图纸上不断增减的支腿和模块部件的拼装、拆解，让技术团队联想到能自由拼组、灵活变化的“变形金刚”。
常规架桥机设备功能基本是一体化的，不能拆卸和衍生使用。技术团队打破常规，在设计“应龙号”时将架桥机各部件拆解为“模块组”，在传统单主梁架桥机基础上实现模块化衍生设计，针对特殊工况设置了专用单线中支腿，配合超低位转换支撑，同时采用双跨架设的全新架设方案。其中，专用单线中支腿的设计整体宽度小于箱梁宽度，最宽不超过6米；通过上下两级伸缩、转换等，其高度、姿态可灵活调整。
这种工法模式，使“应龙号”拥有了“变形神技”，可以自由伸缩支腿、增减主梁节段，自如变换身姿。根据不同工况，它能灵活切换施工模式，在限宽限高的苛刻施工条件下高效架设箱梁。它既能在极限条件下架设460多吨重的单线箱梁，也能快速转换为常规条件下架设千吨级的双线箱梁。
节能环保，“绿色心脏”提供澎湃能量和强大动力
“应龙号”并非世界首台千吨级架桥机，却是世界首台应用新能源技术的千吨级架桥机。
“以前架桥机用的发电机组比较多。架桥机并非一直持续作业，在断续作业情况下又不能把发电机组反复关机重启，这导致发动机经常怠速运行，造成能量大量浪费。”李珍西介绍，中铁科工技术团队开发了“增程器+动力电池”动力源系统。
这是根据珠肇高铁的特殊工况以及设备特性，为“应龙号”专门配备的一套由大容量动力电池、65千瓦增程器以及辅助交流逆变器构成的双动力系统，能提供持续而强大的电能动力。
在纯动力电池模式下，“应龙号”配备的大容量动力电池可以满足架设两片箱梁的作业能量需求。在不具备充电条件或者设备需连续作业时，增程器便上场了。它身兼发动机和发电机两职，既能给设备运转提供动力，又能给动力电池充电。
“增程器一体化集成了发动机和直流发电整流装置。它用柴油发电，就像一个小型发电机组，以持续而稳定的电流电压满负荷、高效率地给动力电池充电，使动力电池持续输出电力负荷，将电能调节给用电设备。”李珍西说，当动力电池的电量充到95%左右时，增程器就可以停下来，发动机转化为纯动力电池模式。因此，发动机不存在怠速运行，实现了能量的充分利用。
用动力电池还有一个优点，就是可以实现能量回收。当架桥机重载落梁时，通过起升电机反向发电，回收了梁片下降的重力势能，进一步提升了设备对能源的利用率。
李珍西说，这颗“绿色心脏”不仅具有持续稳定的强劲动力，节能效果也十分明显，可实现设备节省燃油40%以上。
珠肇高铁的施工现场紧张有序。与人们印象中很多大型机械设备的轰鸣声震耳欲聋不同，“应龙号”的行进、腾挪较为安静。这是因为相对于发电机组，“应龙号”应用的动力电池和静音型增程器大大降低了噪声。
“将新能源技术引入千吨级架桥机，有很多关口需要突破，首先要解决的是直流和交流的转换问题。”李珍西进一步解释，“架桥机上的设备适用交流电，而动力电池直接输出的电是直流电。对此，我们使用了变频器将直流电转换成交流电，然后再供给用电设备。”
在政策扶持下，我国装备制造业近些年不断探索高端化、绿色化、智能化发展。从国内首台电驱千吨级箱梁轮胎式搬运机在雄商高铁成功吊装，到千吨级电驱动运梁车高效应用于全国多家高铁制梁厂，到“鹏来号”智能铺轨机组扬名海外，再到“应龙号”装上“绿色心脏”，中铁科工持续攻关，有力推进了设备更新、绿色低碳转型、数智化转型。
“智慧大脑”，实现“一键过孔”“一键架梁”
作为架设高铁箱梁的利器，架桥机能将一个重达数百吨甚至千吨的箱梁平稳地架设到桥墩之上。但箱梁的架设并非只靠力气，还需要精确的计算、精密的协调，每一个动作都必须精准到位，毫厘之间便是安全大事。
与其他千吨级架桥机相比，“应龙号”较为小巧，长为82米，高度在最低架梁状态下不超过8.4米，宽度不超过6米。即便如此，它依然是个庞然大物，重达470多吨。
“这么重的一个庞然大物，在设备运行时首先要保证安全，这是最重要的。”李珍西提到架桥机前悬风险，“架桥机前行时，如果位于整机前面的部分越来越多、越来越重，就存在往前栽倒的风险。”
用好“智慧大脑”，“三思而后行”，才能保障设备安全。
中铁科工技术团队自主开发了集环境感知、姿态检测、压力传感、智能防倾覆、图像识别以及自动报警等6大关键系统为一体的智能安全管理系统。如果说该系统是“应龙号”的“智慧大脑”，那么传感器就像神经末梢。
“我们在‘应龙号’上布设了很多传感器，遍布各重要点位，以此来监测设备运行状态和姿态，针对监控数据及时调整指令，防止设备倾覆。”李珍西全程参加了“应龙号”的研制设计和首架作业，首架完成后，中铁科工技术团队人员根据架设情况对传感器进行了调试、标定，确保点位精准、监控有效。
“智慧大脑”不仅能实时监测、采集架桥机各工序关键点安全数据，还能通过内置的自动控制逻辑程序自动计算识别位置，自行判断数据。在“智慧大脑”的指挥下，设备可自动执行指令，一气呵成完成插拔销、伸缩、纵移等动作，实现“一键过孔”“一键架梁”。
李珍西说：“以往这些动作每一个都需要多人来监控、操作、配合才能完成。现在借助智能安全管理系统，只要监测反馈前置条件到位，工作人员按键操作便可顺利实现。”
值得一提的是，“智慧大脑”内置的自动控制逻辑程序实时感知外部环境、自动计算识别设备位置后，可以自行判断设备是否处于安全状态，自动启停定位精度可达毫米级。
在中支腿侧面，设有一间面积仅1.7平方米的司机室，工作人员面对一块操作屏、3块监控屏，不时操作按键。在这里，工作人员能看到“应龙号”各关键点位的视频监控画面，也能看到起升重量、起升高度、水平度、支腿垂直度、走行速度、联锁保护等安全监控数据，通过触屏或键盘操作，发出一个个指令。“智慧大脑”还与设备管理云平台连接，只需一部手机、一台电脑，工作人员便可在千里之外开展运维管理。
一系列新技术的应用，让架桥机自动化、智能化、信息化水平更高，安全性能更强。“架桥机的智能化、绿色化等变革一直是我们的努力方向，未来的架桥机会更安全、更‘聪明’！”中铁科工机械院党委书记王光欣表示。

新闻链接：中国纪检监察报