打破核心技术垄断：新型12立方电铲达到国际先进水平
来源：
日期：
2020-08-19
浏览次数:
543
8月12日，湖北技术交易所组织来自知名高校、设计单位、工程单位的7名教授、专家对中铁工业所属中铁科工“基于数字化研发平台的高寒地区大型露天矿用12立方电铲关键技术研究”课题成果进行线上评审，经专家组鉴定，该成果“总体达到国际先进水平”。
WKH-12A型12立方电驱动大型单斗正铲挖掘机（简称“12立方电铲”）是该课题的重要成果之一，它的研制成功标志着中铁科工突破了国外对于大型露天矿用电铲研发技术及关键核心技术的垄断，掌握了电铲研发、制造的核心技术，构建起电铲研发、制造的完整体系，跻身于世界电铲领域“第一方队”，对提升中国企业在矿用电铲领域的核心竞争力具有重大意义。
如有“神助”效率极高。挖掘、回转、装卸，传统的电铲完成一个作业循环需耗时30秒。研发人员通过开发多电机同步传动与符合分配技术、并联均流技术、快速叠频制动技术，大大缩短了电铲各个作业步骤的加减速时间，让一个作业循环仅需短短的28秒。如果不考虑操作员正常的生理承受能力，设备最快可在26秒内完成一个作业循环，与它略显笨拙的庞大身躯形成强烈反差。经实地检验，12立方电铲装满一辆载重100吨矿卡的时间仅需2分30秒不到，其施工效率获得了业主的高度认可。
不坏“金刚”无惧极寒。为了保证12立方电铲能在高寒地区正常作业，研发人员在国内首次就电铲的抗寒性能进行针对性设计。设备的主要结构件材料采用具有低温冲击韧性的低合金高强度钢板，并在结构件出厂前做-45℃的低温冲击试验。设备主要铸锻件材料选取含Ni、Mo、Cr元素的材料，为保证特殊钢材的焊接质量，技术人员对焊接工艺进行了多次试验，最终形成适合高寒地区电铲焊接工艺，提高了设备主要结构件在低温作业条件下的耐用强度。除此之外，技术人员还在机舱、电气柜内设置了恒温暖风循环系统。2019年，12立方电铲成功应用于黑龙江省伊春鹿鸣钼矿，经受住了矿区最低-43.1℃极寒天气的考验，是名副其实的“极端装备”，已成功助力中铁九局在2019年突破1000万方剥采量。
数字“产房”赋能研发。在研制过程中，研发人员基于仿真技术建立了虚拟样机模型，并耦合各种分析数据，开发了国内首个“电铲作业设备的数字化研究平台”，为电铲打造了一个虚拟试验场。通过模拟各种复杂工况来检验设备的性能，引导后续的优化设计，帮助电铲规避实际作业过程中可能出现的问题。该平台还可应用于桩工机械、海工机械、空轨、铁路施工装备等多种类型设备的设计、分析与优化，可以大大缩短研发时间，提高设备可靠性，有助于成本的降低。
掌握“命门”自由生长。电铲需要在露天24小时连续作业，高寒、高震动和强冲击的工况对设备的要求比较高，这就需要设备的配套件有较高的可靠性。由于技术的封锁，一直以来很多配套件都是采用的进口品牌，不仅更换不便易影响施工效率，而且价格昂贵增加了成本。技术人员联合国内优质装备制造企业，开创性地研制了全国产化、具有自主知识产权的电铲专用电机、减速机、制动器、变频器等核心配套件产品，第一次在国内实现12立方电铲主要配套件的完全国产化，让电铲关键部件不再受制于人。
云端“名医”全天接诊。为了及时解决设备故障，最大限度保证设备能够连续作业，研发人员研制了一款可视化的在线信息系统，在国内首次实现了24小时在线提供电铲作业故障解决方案。该智能化电气系统具备状态监测及监控、故障报警及诊断等功能，可以监控记录设备发生故障时的工作状态、工作参数等信息，能针对故障智能提示可能原因，帮助用户实时检查排除故障。该控制系统还嵌入了辅助挖掘功能，能够为设备操作员提供最合理的推压力和提升力匹配值，帮助操作员选择最高效的挖掘操作。同时将信息化系统数据与数字化优化虚拟样机进行了对接，现场作业的一切实时数据都存储在后台系统，为电铲的后续深化开发提供了直接的数据支持。
-
-
点击次数:
26
2025
-
06
-
30
6月30日，由中铁装备研制的大直径土压平衡盾构机“先行号”（中铁1298号）正式始发，标志着国内排涝规模最大、洞径最大、埋深最大的隧洞排水系统工程——扩大杭嘉湖南排后续西部通道工程（简称城西南排工程）北段工程正式进入盾构施工阶段。工程概况城西南排工程是浙江省杭州市为提升城西区域防洪排涝能力、保障城西科创大走廊水安全而建设的大型水利工程，还是特大型城市深隧排涝工程在国内的首次实践。该工程主要包括南北线和西线两部分，采用“Y”型布局，总长29公里的隧洞系统将城西洪水以300立方米/秒的排涝能力直排钱塘江，受益面积约213平方公里，覆盖人口近百万。设备详情基本参数：直径12.10米，整机全长90米，重2500吨。掘进任务：负责城西南排工程（南北线）工程北段5080米的隧道掘进，有7处平面转弯，最小转弯半径500米，最大埋深约53米，最大坡度为50‰。技术难点与应对：需穿越中风化泥质粉砂岩、砂砾岩等，还将下穿居民区和地铁等重要城市通道。中铁装备设计团队针对长距离大断面泥岩地层掘进结泥饼、大埋深地层喷涌等问题，对刀盘结构强度及刀具布置进行了针对性设计。项目建成后，杭州城西防洪标准将从20年一遇提升至50年一遇。城西南排工程不仅是防洪排涝重要保障，还将成为活水绕城、提升居民幸福感的重要源泉。
-
点击次数:
14
2025
-
06
-
10
近日，国家知识产权局发布了第二十五届中国专利奖授奖的决定，中铁装备研发的专利《一种可用于三车道矩形隧道施工的顶管机》荣获中国专利奖最高奖项——金奖。截至目前，中铁工业拥有中国专利金奖3项。一种可用于三车道矩形隧道施工的顶管机针对矩形特大断面（开挖面积＞100㎡）掘进机施工面临的矩形断面开挖成型难、大跨微拱支护定型难、土仓出渣掘进控型难三大世界性难题，发明了多刀盘复合开挖系统、抗剪式分块盾体系统、多螺机协同出渣及复合姿态控制系统等关键技术，设计出一种可用于特大断面三车道矩形隧道施工的顶管机，开创了三车道矩形隧道及大跨度地下空间机械法施工新工法，并广泛适用于城市快速路、地铁车站、下穿高速及高铁隧道、地下停车场、地下商业街、大型钢结构集成等领域。该专利成果转化的首台套产品为世界最大矩形顶管机“南湖号”，开挖断面14.82×9.446m，开挖面积达123㎡，具备最大推力14400t，装机功率2300kw，成功应用于嘉兴市下穿南湖大道工程，实现了大跨度矩形断面隧道开挖、支护、掘进一次机械化施工成型，改善了劳动工作环境，提高了施工效率、质量和安全性。该专利技术已成功应用于世界首个矩形顶管施工地铁站项目、世界首台复合地层矩形隧道施工项目等重大工程。一种桥梁用Q345qDNH耐候钢的焊接方法中铁山桥“一种桥梁用Q345qDNH耐候钢的焊接方法”获第二十二届中国专利金奖。桥梁用Q345qDNH耐候钢的焊接方法具备接头力学性能优良、耐候性良好、焊接效率较高等优势，整体技术达到国际领先水平，填补了我国耐候钢桥梁领域的焊接技术空白，实现了交通基础设施桥梁建造领域重大技术突破，保障了我国交通基础设施绿色、环保、健康与安全，对中国桥梁制造发展具有重要意义，产生的经济效益总计约40亿元。该专利已成功应用于港珠澳大桥、北盘江特大桥、官厅水库公路特大桥、洪塘大桥、黑河大桥、美国阿拉斯加铁路桥等桥...
-
点击次数:
21
2025
-
05
-
28
5月26日，由中铁装备研制的国内首台7米级超大直径反井钻机“中铁1361号”在浙江景宁抽水蓄能电站正式启用。这一先进设备的投入使用，将大幅提升项目排风竖井施工效率，推动项目建设提质增速。景宁抽水蓄能电站厂房排风竖井直径7米、深319.73米，采用大直径反井钻机一次反提成型，填补了国内空白。该设备最大设计开挖直径可达8米，具有较高的稳定性、安全性、环保性等优势。与传统竖井钻爆扩挖施工方法相比，大直径反井钻机一次反提成型技术舍弃了爆破作业，降低了对周围环境的噪音和振动影响；减少了施工人员投入，有效降低了施工安全风险，极大地提高了竖井施工效率。中铁装备作为国内掘进机行业领军企业，致力于创新竖井施工新模式。自2011年启动竖井装备研究以来，成功研制了世界首台全断面竖井硬岩掘进机、国内首台可变径竖井扩孔掘进机等一系列创新产品，为抽水蓄能电站、水利工程、矿山开发、交通基建等领域的深大竖井建设提供了成套智能装备与创新施工方案。 全断面竖井硬岩掘进机2021年，成功研制世界首台全断面竖井硬岩掘进机“中铁599号”，应用于浙江宁海抽蓄电站竖井工程。该设备实现垂直向下90度掘进，融合了传统竖井施工技术和全断面隧道掘进机施工理念，首次实现动力下沉和井下无人掘进施工。 竖井扩孔掘进机2024年，成功研制国内首台可变径竖井扩孔掘进机“逐梦号”（中铁1430号），应用于温州永嘉抽蓄电站竖井工程。该设备采用“定向钻+反井钻+扩孔掘进机扩井”的创新工法，掘进总里程达1334米，创造了竖井掘进机日进尺16.8米的世界纪录。 大直径沉井掘进机2025年，研制的超大直径沉井掘进机“中铁1364号”开挖直径15.2米，应用于浙江杭州江南水厂盾构接收井工程，采用“自由断面开挖+泥水循环排渣”工法，实现上软下硬富水卵石地层竖井工程机械化施工。
-
点击次数:
70
2025
-
04
-
16
4月16日，伴随着刀盘缓缓转动，中铁装备研制的超大直径盾构机“帕蒂加朗号”在郑州国家TBM产业化中心顺利下线。该设备将应用于澳大利亚西部港湾项目建设，开挖直径达15.7米，再度刷新中国出口海外盾构机开挖直径新纪录。项目概况澳大利亚西部港湾项目位于悉尼市，其隧道设计为双洞双向公路隧道，是西区海底隧道和海滩连接线项目（WHTBL）的三大核心组成部分之一。该隧道最大埋深位于海平面下52米，最小转弯半径为960米，整体呈“S”型蜿蜒前行，穿越地层复杂多样，涵盖砂岩、粉砂、粉砂与粉质黏土层，单轴抗压强度最高可达30兆帕，局部甚至高达80兆帕。设备介绍针对项目特殊的地质条件和客户需求，中铁装备精心打造了“帕蒂加朗号”盾构机，该设备整机长度约113米（不含尾部拖动平台），集成多项智能化技术。1.搭载了刀盘刀具检测与泥饼处理机器人、盾构刀具更换机器人等。盾构刀具更换机器人可实现盾构机无人化高精度自动换刀作业，效率较传统人工换刀提高5-8倍，同时可有效规避传统人工换刀中的高危作业风险。2.配置了滚刀在线实时磨损监测、注浆率检测装置等检测系统，可有效解决复杂地层中的掘进和沉降控制难题，提升了整体施工效率及智能化、自动化水平。该设备的刀盘涂装设计融入了澳洲原住民的图腾文化，以“帕蒂加朗”为核心符号。“帕蒂加朗”是18世纪澳洲女性原住民，其在对外沟通交流，传播澳洲原住民文化上作出了突出贡献。设计团队将澳洲原住民图腾文化融入到了盾构机刀盘涂鸦设计中，实现了“硬科技 + 软文化”的结合，成为中澳文化交流的一个生动范例。据悉，澳大利亚西部港湾隧道（Western Harbour Tunnel）预计于2028年通车，通车后将大幅缩短当地居民的出行时间。“帕蒂加朗号”盾构机，是中铁工业自2020年澳大利亚Snowy Hydro 2.0项目后，再次为澳大利亚基础设施建设提供“中国方案”。近年来，中铁工业在“走...
-
点击次数:
105
2025
-
03
-
18
3月17日，从崇太长江隧道项目现场传来喜讯，由中铁装备与中铁隧道局联合打造的世界最大直径高铁盾构机——“领航号（中铁1398号）”，成功掘进突破5000米大关，距离江心仅剩660米，标志着隧道建设正式迈入全面高速智能掘进新阶段。作为沪渝蓉高铁控制性咽喉工程，崇太长江隧道是目前世界独头掘进距离最长（11.325千米）、盾构直径最大（15.4米）、过江设计时速最高（350公里/小时）、长江水下最深（89米）的高铁隧道工程。隧道全长14.25千米，其中盾构段长13.2千米，由“领航号”盾构机（总长约148米，总重约4000吨）承担主要掘进任务。面对生态环境敏感、地层复杂多变等施工难题，“领航号”盾构机凭借中铁装备为其量身打造的智能化成套技术，取得单月掘进纪录高达718米，平均月掘进达到600米的优异成绩。这套盾构机智能化成套技术集成五大核心子系统快来和小编一起了解一下！核心一：ATO盾构自主掘进系统融合自动控制技术与动态决策优化技术，成功实现盾构机自主掘进与精准自动纠偏，以及泥水环流系统的全自动化运行。在确保掘进安全可靠的同时，开创了“有人监护，无人操作”的掘进新模式，显著提升了施工自动化水平和作业效率，引领盾构施工技术迈向新高度。核心二：管片自动吊运系统集管片智能识别、吊具防摇控制、人员安全预警等前沿技术于一体，实现了从管片精准识别抓取，再到全自动化运输的一站式智能管理。该系统不仅极大减轻了作业人员的劳动强度，更将作业效率推向新的水平。施工效率提升了20%以上，实现累计完成10500块零误差作业，以世界领先水平诠释“科技解放生产力”。核心三：管片自动输送系统专为提升管片运输工序效率与安全而生，助力盾构智慧施工加速前行，实现管片转运全自动化升级。该系统深度融合智能管片识别技术、人机交互技术及安全监测技术等，全面推动管片输送作业向更安全、更自动化的新境界迈进，引领行业智能化发展新步...