广州旅客自动输送线专用道岔的试制

刘永星 元 元 赵传允

(中国南车戚墅堰机车有限公司，213011，常州∥第一作者，工程师)

1 项目来源

广东省广州市为成功举办2010年亚运会，重金打造广州珠江新城核心区的市政轨道交通项目，规划并建设了珠江新城旅客自动输送(Automated People Mover，简为APM)线。APM线是一种无人驾驶、全自动运行的交通系统，适用于中等客运量、短距离运输，在世界各地有较成熟的运用［1］。APM线解决了珠江新城核心区的交通疏导。它是珠江新城中央商务区(CBD)和天河商贸区内部的公交骨干线，已于2010年11月亚运会期间开通运营。

2007年7月，广州地铁与庞巴迪公司签订了APM线系统供应合同，由庞巴迪公司向广州地铁提供用于APM线的14辆CX-100型车辆、CITYFLO 650列车控制系统和14套专用道岔。

2008年初，庞巴迪公司国际采购团队多次来中国南车戚墅堰机车有限公司(以下简称戚墅堰公司)进行技术交流和商务洽谈;2008年8月签订采购合同，庞巴迪公司委托戚墅堰公司生产广州APM线的专用道岔。

无人驾驶的APM线对每个子系统及部件要求极其苛刻，其中道岔运转控制对整个系统至关重要。戚墅堰公司项目组通过对专用道岔产品结构的理解和工艺分析，按庞巴迪公司提供的技术图件，制定了一套生产实施技术方案。最后，于2009年6月戚墅堰公司成功地生产出14套APM线专用道岔。

2 APM道岔简介

庞巴迪CX-100车辆通过专用道岔的导轨动作进行变道。道岔动作由线路控制中心自动遥控，也能实施人工控制。道岔分为转盘道岔和Y型道岔。广州APM线道岔设置简图见图1。

图1 广州APM线道岔设置简图

2.1 转盘道岔结构

转盘道岔由自动定位锁紧装置、导向梁、导向梁托板、主支承座、旋转驱动装置、跑道梁、护板和一系列辅助支承等组成(见图2)。产品主体为钢结构件，旋转、定位、锁紧采用液压驱动，主支承座中间有平面轴承提供转向。跑道梁表面有粗糙度比较高的耐磨层防护涂料，以保证通过车辆的橡胶轮胎有足够的摩擦力。当车辆需要经过相互交叉的不同轨道时，转盘通过转向、定位、锁紧等动作，为车辆的通过提供可靠导向。转盘道岔的主要技术参数如下:

1)质量8000 kg;

2)旋转直径4 m;

3)驱动力400 Nm;

4)跑道梁水平度3 mm。

图2 转盘道岔的组成

2.2 Y 型道岔

Y型道岔分为左开、右开两种型号，其结构基本相同，外形左右对称。整副道岔由中心转向轴、中心梁、导轨、横梁、导向梁、滚动梁、自动定位锁紧装置和一系列辅助支承等组成(见图3)。产品主体为钢结构件，定位、锁紧采用液压驱动。滚动梁表面有粗糙度比较高的耐磨层防护涂料，保证通过车辆的橡胶轮胎有足够的摩擦力。滚动梁边缘任何点与轮轨接触面的平面偏差不能超过3 mm。Y型道岔的主要技术参数如下:

1)质量13000 kg;

2)曲股半径22.86 m;

3)导向梁上边缘纵向任何3 m长度内的高度偏差≤3 mm;

4)导向梁上边缘横截面两端高度偏差≤3 mm。

图3 Y型右开道岔

3 道岔的制作

3.1 材料替代

所有零部件材料均符合国内相关标准，或选取等同美国ASTM标准的材料。主要材料替代见表1。润滑使用OKS403型船用润滑油脂;不使用易燃石棉、铅(除了钎焊)、聚氯化二苯基、聚氨酯泡沫、铝制螺纹紧固件和橡胶泡沫等。

表1 主要材料替代清单

原产品的设计尺寸为英制，现需改为国际单位制。产品尺寸的替代原则为:英制尺寸由下一个最接近的国际单位制尺寸替代。螺栓型式调整以匹配对应的国际单位制尺寸，例如:1/2 in钢板可以由厚14 mm钢板来替代，1 in的螺栓可以由M30螺栓来替代。

3.2 焊接工艺

焊接应满足美国AWSD1.5《桥梁焊接规范》或AWSD1.1《结构焊接规范》的要求。所有对接焊缝和翼缘-腹板的焊缝用自动的埋弧焊制作。其它焊缝采用气体保护焊，焊条选用美国低氢ASTM E-70型。焊接区域的焊屑、焊渣清除采用打磨或喷砂处理。焊后去除衬板，磨平表面。焊接中未使用塞焊缝。焊缝无损检测按照美国AWSD1.5标准中第6和第7部分要求执行。

焊缝质量符合AWSD1.5《桥梁焊接规范》和德国DIN6700-5《铁路车辆和车辆部件的焊接第5部分:质量要求》。不合格焊缝返修时，可采用气割、碳刨、砂轮打磨和机加工等方法去除焊缝缺陷，直至露出金属光泽，并进行表面裂纹磁粉探伤检验，以确认已彻底清除缺陷。返修的焊缝与原焊缝平滑过渡，尺寸符合设计图纸要求，并按原焊缝质量要求进行检查。

3.3 热处理工艺

转盘道岔中的道岔跑道梁需要进行焊后清除应力的热处理。操作者应按照批准的工艺文件执行。其热处理工艺曲线见图4。轴类件按照产品具体要求进行调质处理，最终结果达到技术性能指标。

图4 热处理工艺曲线

3.4 动作测试

1)转盘道岔检查:手工转动转盘以测试转动的自由度，扭力扳手测量框架旋转扭矩，记录实际数据;

2)Y型道岔检查:按照有关工艺操作文件，通过人工控制或液压控制操作，进行组装调整和测试;道岔框在直线方向或曲线方向移进和移出锁销的力要求不少于220 N，滚动梁下的滚动轮从解锁处移动到上锁处的时间不能大于12 s。

3.5 油漆工艺

油漆之前应完成所有的尺寸检查和焊缝检测，结果应符合要求。根据设计要求，APM线的道岔耐磨涂层要达到5年抗冲击磨损要求，因此选材和制作工艺十分重要。油漆分底涂层、中间层和耐磨层三层，油漆之前需做配料试验，试验合格后方能进行制作。

油漆材料选用Carboline 4744型高温油漆、混凝土灰、环氧富锌底漆、环氧聚酰氨漆和16号氧化铝等，应按照试验数据进行配置。油漆前应按照美国SSPC－SP1标准，用溶剂彻底清除被漆部件表面的全部油脂和污染物;按照美国SSPC-SP10标准进行喷砂(抛丸)处理，用清洁干爽的压缩空气将表面的灰尘和砂粒吹净。每一油漆涂层应满足美国ASTMD3359标准的要求，并按照油漆标准进行附着力测试。

4 结语

世界上很多机场内的客运交通使用了APM线，庞巴迪的APM线在全球占有率达70%以上，具有极好的市场前景。在国内，首都机场1号航机楼的APM线使用美国原装进口的专用道岔。现在，戚墅堰公司作为庞巴迪公司APM线道岔产品指定合作生产伙伴，所生产的道岔已得到了用户的好评。目前，首都机场2号航机楼、上海浦东机场和广州地铁部分线路都有计划使用APM线，故APM线的专用道岔有着广阔潜在市场。

戚墅堰公司APM线专用道岔已完成了生产试制，但还存在一些不足，今后的主要研究目标为道岔生产制作规范化、道岔质量控制标准化、道岔生产专业化和道岔产品系列化。

［1］王希.全自动旅客捷运(APM)系统提高机场的运营效率［J］.广东科技，2007(8):120.