トンネル高架橋システム用高荷重鋼製軌道下部構造のエンジニアリング最適化

中国北部における大規模な河川横断トンネル工事では、建設チームは二次覆工トロリーとトンネル掘削機の両方に追随できる頑丈なトンネル架台を必要とする。25トンを超える動荷重に耐えられるように設計されたこの架台は、傾斜した立坑を含む、湿った泥だらけのトンネル内でも頻繁に操作できなければならない。

技術的な課題

設計段階において、プロジェクトチームはいくつかの主要な技術的課題に取り組んだ。

1. 可変的な地盤支持力：トンネルの床面には頻繁に水や軟泥が溜まるため、重荷重下での沈下リスクを排除するために、接地圧が最小限のシャーシが必要とされた。

2. 重荷重や繰り返し荷重による構造疲労： 架台のシャーシは、連続的な動作中に繰り返し発生する交番応力に耐えなければならない。標準的な炭素鋼構造は、このような条件下では疲労亀裂が発生しやすい。

3. 極めて狭い作業スペース： 狭いトンネルの形状に対応するには、正確な空間位置決めと、満載時でも信頼性の高い低速操舵が可能な移動システムが求められる。

技術的解決策

これらの課題に対処するため、YIKANGの技術チームは、以下の主要な革新技術を特徴とする、特注の鋼製履帯式移動ソリューションを開発しました。

1. 構造力学と材料の完全性

メイントラック下部構造のフレームは、標準的なQ235鋼材よりも約40%高い降伏強度を持つQ355D高強度鋼で構成されています。有限要素解析（FEA）は設計に不可欠な要素であり、25～30トンの極限荷重下でも十分な安全マージンを確保するために、重要な応力点に戦略的な補強を施す指針となりました。

2. 専門的な溶接および加工

極めて高い安全性が求められるため、重要な溶接作業はすべて、10年以上にわたり重機溶接を専門とする熟練溶接工によって手作業で行われた。

・管理されたプロセス：多段階の予熱と多層・多パス溶接を含む厳格な手順により、完全なルート融合が保証されます。

・厳格な検証：すべての溶接部は100%目視検査（VT）を受け、主要な接合部では超音波探傷検査（UT）も実施されます。これにより、気孔や亀裂などの内部欠陥が一切ないことが保証され、優れた耐衝撃性が実現します。

3. 最適化されたドライブとパフォーマンス

・超低接地圧：幅広の履帯と最適化されたローラー構成により、接地圧を55kPa以下に維持し、軟弱な泥濘地でも安定した動作を実現します。

• 高トルクトラクション：統合型油圧駆動システムは自動ブレーキ機能を備えており、傾斜面でも安定した位置決めとスムーズな発進を実現します。

業務実績

配備から12ヶ月以上にわたる連続稼働において、シャーシは卓越した信頼性を発揮し、以下の成果を実証しました。

・中断のない運用：トンネル貫通工事の全期間を通して、交通システムのダウンタイムをゼロに抑え、プロジェクトの予定通りの完了に直接貢献した。

• 耐久性検証済み：現場での測定結果から、摩耗性の高い岩盤環境における履帯シューと支持ローラーの摩耗率は予測よりも大幅に低く、推定耐用年数が60%延長されることが確認された。

• 現場の安全性の強化：最適化された低重心設計により、架台移動時の横方向の安定性が大幅に向上し、運用上の安全性が高まった。

このプロジェクトは、トンネル橋脚のような高リスク・高負荷のインフラ用途において、特注設計ソリューションが既製品よりも一貫して優れた性能を発揮することを実証しました。YIKANGは、材料選定、溶接技術、構造力学を綿密に管理することで、重要な大型トンネル機器向けに堅牢で耐久性の高いパワートレイン基盤を提供することに成功しました。