龐巴迪APM系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤式道岔國產(chǎn)化研究

秦 輝 宋志超

（中車戚墅堰機(jī)車有限公司，常州 213000）

龐巴迪APM轉(zhuǎn)盤式道岔是為龐巴迪公司的專利產(chǎn)品自動導(dǎo)向軌道車輛行駛專用的軌道配套轉(zhuǎn)向樞鈕，是CX-300橡膠輪車輛通過相互交叉軌道的交叉點(diǎn)時，提供運(yùn)行方向選擇的設(shè)備。該道岔是為了與龐巴迪運(yùn)輸APM系統(tǒng)獨(dú)特的導(dǎo)向裝置兼容而專門設(shè)計的。

1 道岔原理簡介

1.1 轉(zhuǎn)盤式道岔原理

車輛經(jīng)過轉(zhuǎn)盤道岔時，通過旋轉(zhuǎn)一個與固定導(dǎo)梁有相同外形的可移動導(dǎo)梁，來確定車輛行進(jìn)方向，形成一個連續(xù)的導(dǎo)向面，給車輛的導(dǎo)向輪駛過換向道岔提供方向。轉(zhuǎn)盤道岔是通過繞兩交叉導(dǎo)軌排列間的一個單獨(dú)的點(diǎn)來旋轉(zhuǎn)的。

為通過轉(zhuǎn)盤道岔提供連續(xù)電力采集用以車輛供電的供電軌，安裝在固定導(dǎo)梁和轉(zhuǎn)盤導(dǎo)梁的頂部。道岔轉(zhuǎn)換是通過一個驅(qū)動蝸輪傳動的電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，該蝸輪傳動使可移動導(dǎo)梁繞一個位于中部的單獨(dú)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動。車輛前進(jìn)的方向，取決于所選的四個固定導(dǎo)梁的排列方向，道岔動作使可移動導(dǎo)梁轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動后可移動導(dǎo)梁進(jìn)入到四個固定導(dǎo)梁的兩個中，使可移動導(dǎo)梁與固定導(dǎo)梁對齊。當(dāng)轉(zhuǎn)盤道岔在一種交叉導(dǎo)軌排列的鎖定和對齊位置，對齊的導(dǎo)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(dǎo)梁是通過位于固定導(dǎo)梁上的鎖銷驅(qū)動裝配和位于可移動導(dǎo)梁兩端的鎖銷接收器裝配來鎖定對齊位置的。當(dāng)轉(zhuǎn)盤道岔到達(dá)其對齊的位置，固定導(dǎo)梁上的兩個鎖銷延伸至可移動導(dǎo)梁上的鎖銷接收器，機(jī)械地將道岔鎖定在對齊位置。額外的支撐由位于導(dǎo)梁每側(cè)中間軸心點(diǎn)和導(dǎo)梁每端大約中間上的兩個可調(diào)腳輪支撐提供。具體如圖1所示。

1.2 轉(zhuǎn)盤式機(jī)械部件組成

道岔包含的主要機(jī)械部件有：1個可移動導(dǎo)向梁裝配；1個環(huán)軸承主支撐裝配；4個端梁裝配（固定導(dǎo)梁和相關(guān)硬件）；2個鎖銷接收器裝配；2個滾輪裝配；14個限位開關(guān)裝配；1個軸臺裝配；1個轉(zhuǎn)盤道岔驅(qū)動和鎖定系統(tǒng)，包括1個電機(jī)裝配和相關(guān)電機(jī)與驅(qū)動設(shè)備（包括直線驅(qū)動器）。

1.3 轉(zhuǎn)盤道岔主要技術(shù)指標(biāo)

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

2 轉(zhuǎn)盤道岔圖紙的國產(chǎn)化轉(zhuǎn)化設(shè)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(jù)龐巴迪技術(shù)文件的要求對所有零件進(jìn)行組裝，模擬實(shí)際工況，檢查各零件是否干涉。三維模型建立對于產(chǎn)品分析、制造等具有重要幫助，能夠直接運(yùn)用到生產(chǎn)中，為后續(xù)加工圖紙的轉(zhuǎn)化提供依據(jù)，如圖2所示。

圖1 轉(zhuǎn)盤道岔原理圖

圖2 轉(zhuǎn)盤道岔三維裝配圖

2.2 二維圖紙的轉(zhuǎn)化

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

圖3 轉(zhuǎn)盤道岔二維裝配圖

2.3 國產(chǎn)化材料轉(zhuǎn)化

龐巴迪提供的設(shè)計資料中，所有原材料均要求采用美國標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過協(xié)商，決定參照原設(shè)計要求及ASTM材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用國標(biāo)相應(yīng)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(chǎn)化材料替代

2.4 工藝規(guī)程制定

整個道岔是由數(shù)百個零件組裝而成的。標(biāo)準(zhǔn)件、外購件、機(jī)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(zhuǎn)化、材料替代后，又對所有零件進(jìn)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(zhuǎn)盤道岔核心零件國產(chǎn)化

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

3 轉(zhuǎn)盤式道岔的型式試驗驗證

3.1 轉(zhuǎn)盤道岔30萬次型式試驗要求

為驗證道岔系統(tǒng)滿足中車浦鎮(zhèn)龐巴迪運(yùn)輸系統(tǒng)有限公司TRD中規(guī)定的耐久性要求，轉(zhuǎn)盤式道岔要求30萬次循環(huán)，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、外觀尺寸等滿足合同及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6 國產(chǎn)化后插銷電機(jī)

3.2 轉(zhuǎn)盤道岔30萬次型式試驗過程

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

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

試驗期間，如遇突發(fā)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(fù)后，雙方共同決定處理意見，以判定試驗是否繼續(xù)或重新開始。

監(jiān)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(huán)的次數(shù)和道岔的狀態(tài)，并簽字確認(rèn)。

圖7 轉(zhuǎn)盤道岔30萬次試驗圖

4 結(jié)論

第一，轉(zhuǎn)盤道岔已完成首件評審及業(yè)主驗收，成功運(yùn)用到某地鐵8號線3期工程中。第二，轉(zhuǎn)盤道岔裝備目前已經(jīng)運(yùn)行8萬次，且試驗運(yùn)行良好，各種性能指標(biāo)滿足實(shí)際需要。通過在試驗中的應(yīng)用效果分析，說明了其優(yōu)越性和先進(jìn)性。第三，已完成批量制造。