一、成果背景 

1．背景

铁路线路道床边坡清筛、隧道侧沟清淤、道床边坡整形、扒砟换枕作业是铁路工务部门主要作业项目。据统计，西安局管内线路总营业长度6422.7公里，隧道共有1217座，其中排水侧沟淤积需清理的占60%以上，2021年局管内维修更换轨枕10万根左右。当前这几项作业日常养护维修基本上靠人工完成，效率低、劳动强度大、作业质量低、维修成本高等。许多作业仍然靠人工完成，效率低下。随着维护任务日益增多和民工队伍明显萎缩，施工机械需求量日益递增，使开发铁路专用养路机械设备十分迫切。

2．研究困难

铁路大型机械施工周期长，成本高，施工条件苛刻，小范围无法施展。在日常维护中，虽然配备了小型边坡清筛机，但设备重量大，转移、上道困难且无法避开轨旁设备，因此未能推广使用。因此，开发专用铁路维修设备，必须兼顾线路局部大修、日常维护应用下的施工效率，设备便于转场，并符合铁路施工规范；同时使工作装置适应复杂多变的施工需求。

3．解决方案

将挖掘机功能及技术应用于铁路工务养护，被实践证实是简单而又行之有效的方式。现有改装用于铁路养护设备发展迅速，但功能较为单一，不适宜铁路养护作业多样化需求，且因自身结构所限无法从事特定工务作业。本课题通过研究设计出一种工务专用多功能清挖机，作业时能快速自行上下线路，工作时能沿钢轨平稳移动，通过合理设计动臂和挖斗，有效清挖隧道侧沟淤泥和清筛道床边坡，从而大幅提升工作效率，减轻劳动强度。符合工务日常维修的实际需求，实现了由人工向机械的转变，填补了该领域的长期空白，有着重要的现实意义，同时项目具有系列化开发的优势。

二、实际效果

铁路专用多功能清挖机研制成功后，先后在阎良工务段、安康工务段、工务机械段多条线路上试验、使用，经测算使用清挖机清筛道床边坡100米（单侧）/小时，人工清筛道床边坡1.0米（单侧）/小时，是人工的100倍；隧道侧沟清淤清挖机80~100米（标准沟）/小时，人工清淤1.5米（单侧）/小时，是人工的50~70倍；扒砟换枕清挖机40~60根/小时，人工2根（4人组合）/小时，是人工的80倍；道床边坡整形清挖机单侧整形2000米/小时，人工整形单侧20米/小时，是人工的100倍。

三、原理构造

独创四节臂工作机构：四节臂工作机构较传统两节臂挖掘机增加了自由度，可以大范围，多角度实现作业，适应工务复杂多变施工环境。在清挖侧沟、边坡清筛中能将工作装置摆出与线路平行姿态；在扒砟、挖砟、换枕领域，枕木夹取和摆放，操作空间更为自由；整形作业需将工作装置以特定姿态适应道床坡面，既能整形道床边坡，又能整形道床顶面。传统挖机因不具备该机构特点，无法实现上述作业。

双动力、双控制保安设计：清挖机设计专用轮式公铁两用底盘，使设备快速上、下线路，并实现公铁走行转换。其钢轮行走自带动力，有效解决长大隧道施工较远距离设备转场效率问题；控制方面，走行机构与工作装置互为独立，极大提升了设备安全性和自救的可靠性。

独特的多功能装置：根据现场需求设计专用工作装置，边坡清筛装置能有效清挖边坡道砟，并具备旋转筛土功能；侧沟清淤装置，能有效挖掘水沟淤泥并具备滤水功能；扒砟、挖砟、换枕装置专设自平衡机构克服传统夹具易伤轨枕的缺点，并创新多种工况施工能力；道床整形装置借鉴配砟整形车机构，结合清挖机四节臂机构，创新作业模式。整机配备标配快换装置，并预留动力口，需要时可快速连接和切换工作机构。