龐巴迪APM系統轉盤式道岔國產化研究

秦 輝 宋志超

（中車戚墅堰機車有限公司，常州 213000）

龐巴迪APM轉盤式道岔是為龐巴迪公司的專利產品自動導向軌道車輛行駛專用的軌道配套轉向樞鈕，是CX-300橡膠輪車輛通過相互交叉軌道的交叉點時，提供運行方向選擇的設備。該道岔是為了與龐巴迪運輸APM系統獨特的導向裝置兼容而專門設計的。

1 道岔原理簡介

1.1 轉盤式道岔原理

車輛經過轉盤道岔時，通過旋轉一個與固定導梁有相同外形的可移動導梁，來確定車輛行進方向，形成一個連續的導向面，給車輛的導向輪駛過換向道岔提供方向。轉盤道岔是通過繞兩交叉導軌排列間的一個單獨的點來旋轉的。

為通過轉盤道岔提供連續電力采集用以車輛供電的供電軌，安裝在固定導梁和轉盤導梁的頂部。道岔轉換是通過一個驅動蝸輪傳動的電機實現的，該蝸輪傳動使可移動導梁繞一個位于中部的單獨旋轉點轉動。車輛前進的方向，取決于所選的四個固定導梁的排列方向，道岔動作使可移動導梁轉動，轉動后可移動導梁進入到四個固定導梁的兩個中，使可移動導梁與固定導梁對齊。當轉盤道岔在一種交叉導軌排列的鎖定和對齊位置，對齊的導梁就移出了輪軌接觸面和車輛限界范圍，并提供給APM車輛一個清晰的、無阻擋的對齊排列。

可移動導梁是通過位于固定導梁上的鎖銷驅動裝配和位于可移動導梁兩端的鎖銷接收器裝配來鎖定對齊位置的。當轉盤道岔到達其對齊的位置，固定導梁上的兩個鎖銷延伸至可移動導梁上的鎖銷接收器，機械地將道岔鎖定在對齊位置。額外的支撐由位于導梁每側中間軸心點和導梁每端大約中間上的兩個可調腳輪支撐提供。具體如圖1所示。

1.2 轉盤式機械部件組成

道岔包含的主要機械部件有：1個可移動導向梁裝配；1個環軸承主支撐裝配；4個端梁裝配（固定導梁和相關硬件）；2個鎖銷接收器裝配；2個滾輪裝配；14個限位開關裝配；1個軸臺裝配；1個轉盤道岔驅動和鎖定系統，包括1個電機裝配和相關電機與驅動設備（包括直線驅動器）。

1.3 轉盤道岔主要技術指標

每套總重量約為2t、旋轉直徑約為4.34m、導梁（包括移動導梁和固定末端梁）水平及兩側面不平度為3mm。

2 轉盤道岔圖紙的國產化轉化設計

2.1 三維模型的建立

基于Creo軟件建立零件三維模型，根據龐巴迪技術文件的要求對所有零件進行組裝，模擬實際工況，檢查各零件是否干涉。三維模型建立對于產品分析、制造等具有重要幫助，能夠直接運用到生產中，為后續加工圖紙的轉化提供依據，如圖2所示。

圖1 轉盤道岔原理圖

圖2 轉盤道岔三維裝配圖

2.2 二維圖紙的轉化

龐巴迪方面提供的圖紙資料很不完整。中車戚墅堰機車有限公司（以下簡稱“我公司”）要進行補充設計及施工圖紙轉化。多次召開分析會，澄清了原設計圖紙上的錯誤和含糊不清的地方，提交龐巴迪確認，經過努力最終圖樣共轉化機械及電氣圖紙350張，補充設計產品圖紙共107張，為工藝設計和加工制造的提供了基本依據。圖3為整套轉盤式道岔的二維裝配圖。

圖3 轉盤道岔二維裝配圖

2.3 國產化材料轉化

龐巴迪提供的設計資料中，所有原材料均要求采用美國標準，難以實現。經過協商，決定參照原設計要求及ASTM材料技術標準，選用國標相應材料予以替代，例如，主梁用Q345C替代，其他有Q345、Q235、45、0Cr18Ni9、2Cr13等牌號鋼材。最終基本確定了大大小小上千個零件的制造材料和焊接、油漆、組裝等工藝過程所需要的工藝材料，如圖4所示。

圖4 國產化材料替代

2.4 工藝規程制定

整個道岔是由數百個零件組裝而成的。標準件、外購件、機加工件、焊接件都需要我公司從原材料采購開始，完成其全部的制造工藝過程。在完成零件圖紙轉化、材料替代后，又對所有零件進行工藝加工分析，制定工藝過程卡片，如圖5所示。

圖5 工藝過程卡片

2.5 轉盤道岔核心零件國產化

道岔系統核心部件如插銷電機（見圖6）、驅動電機、軸承座，軸承等采用國產品牌替代。一方面，降低系統成本，提高產品的綜合競爭力；另一方面，打破國外技術封鎖，掌握自主知識產權，同時，國產化過程有助于提升公司團隊人才技能水平。

3 轉盤式道岔的型式試驗驗證

3.1 轉盤道岔30萬次型式試驗要求

為驗證道岔系統滿足中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司TRD中規定的耐久性要求，轉盤式道岔要求30萬次循環，以確保產品的質量、性能、外觀尺寸等滿足合同及相關標準要求。

圖6 國產化后插銷電機

3.2 轉盤道岔30萬次型式試驗過程

為模擬實際工況，采用露天試驗環境，在空曠場地制作試驗基礎。基礎參考轉盤式道岔土建安裝，制作混凝土平臺，并預埋走行板和安裝板、接入電源等，完成了道岔試驗場地準備、場地安全保障、警示等工作，如圖7所示。

試驗場地設置兩個監控攝像頭，24h監控并記錄型式試驗。場地附近設有監控室，有監控人員24h在此值守，以便記錄試驗情況或及時處理突發事件。

試驗期間，如遇突發報警，將暫停試驗，并第一時間通知試驗委托方到場，待查明故障原因并修復后，雙方共同決定處理意見，以判定試驗是否繼續或重新開始。

監控人員每天定時填寫道岔型式試驗記錄表，記錄填寫的時間、天氣狀況，已循環的次數和道岔的狀態，并簽字確認。

圖7 轉盤道岔30萬次試驗圖

4 結論

第一，轉盤道岔已完成首件評審及業主驗收，成功運用到某地鐵8號線3期工程中。第二，轉盤道岔裝備目前已經運行8萬次，且試驗運行良好，各種性能指標滿足實際需要。通過在試驗中的應用效果分析，說明了其優越性和先進性。第三，已完成批量制造。