庞巴迪APM系统转盘式道岔国产化研究

秦 辉 宋志超

（中车戚墅堰机车有限公司，常州 213000）

庞巴迪APM转盘式道岔是为庞巴迪公司的专利产品自动导向轨道车辆行驶专用的轨道配套转向枢钮，是CX-300橡胶轮车辆通过相互交叉轨道的交叉点时，提供运行方向选择的设备。该道岔是为了与庞巴迪运输APM系统独特的导向装置兼容而专门设计的。

1 道岔原理简介

1.1 转盘式道岔原理

车辆经过转盘道岔时，通过旋转一个与固定导梁有相同外形的可移动导梁，来确定车辆行进方向，形成一个连续的导向面，给车辆的导向轮驶过换向道岔提供方向。转盘道岔是通过绕两交叉导轨排列间的一个单独的点来旋转的。

为通过转盘道岔提供连续电力采集用以车辆供电的供电轨，安装在固定导梁和转盘导梁的顶部。道岔转换是通过一个驱动蜗轮传动的电机实现的，该蜗轮传动使可移动导梁绕一个位于中部的单独旋转点转动。车辆前进的方向，取决于所选的四个固定导梁的排列方向，道岔动作使可移动导梁转动，转动后可移动导梁进入到四个固定导梁的两个中，使可移动导梁与固定导梁对齐。当转盘道岔在一种交叉导轨排列的锁定和对齐位置，对齐的导梁就移出了轮轨接触面和车辆限界范围，并提供给APM车辆一个清晰的、无阻挡的对齐排列。

可移动导梁是通过位于固定导梁上的锁销驱动装配和位于可移动导梁两端的锁销接收器装配来锁定对齐位置的。当转盘道岔到达其对齐的位置，固定导梁上的两个锁销延伸至可移动导梁上的锁销接收器，机械地将道岔锁定在对齐位置。额外的支撑由位于导梁每侧中间轴心点和导梁每端大约中间上的两个可调脚轮支撑提供。具体如图1所示。

1.2 转盘式机械部件组成

道岔包含的主要机械部件有：1个可移动导向梁装配；1个环轴承主支撑装配；4个端梁装配（固定导梁和相关硬件）；2个锁销接收器装配；2个滚轮装配；14个限位开关装配；1个轴台装配；1个转盘道岔驱动和锁定系统，包括1个电机装配和相关电机与驱动设备（包括直线驱动器）。

1.3 转盘道岔主要技术指标

每套总重量约为2t、旋转直径约为4.34m、导梁（包括移动导梁和固定末端梁）水平及两侧面不平度为3mm。

2 转盘道岔图纸的国产化转化设计

2.1 三维模型的建立

基于Creo软件建立零件三维模型，根据庞巴迪技术文件的要求对所有零件进行组装，模拟实际工况，检查各零件是否干涉。三维模型建立对于产品分析、制造等具有重要帮助，能够直接运用到生产中，为后续加工图纸的转化提供依据，如图2所示。

图1 转盘道岔原理图

图2 转盘道岔三维装配图

2.2 二维图纸的转化

庞巴迪方面提供的图纸资料很不完整。中车戚墅堰机车有限公司（以下简称“我公司”）要进行补充设计及施工图纸转化。多次召开分析会，澄清了原设计图纸上的错误和含糊不清的地方，提交庞巴迪确认，经过努力最终图样共转化机械及电气图纸350张，补充设计产品图纸共107张，为工艺设计和加工制造的提供了基本依据。图3为整套转盘式道岔的二维装配图。

图3 转盘道岔二维装配图

2.3 国产化材料转化

庞巴迪提供的设计资料中，所有原材料均要求采用美国标准，难以实现。经过协商，决定参照原设计要求及ASTM材料技术标准，选用国标相应材料予以替代，例如，主梁用Q345C替代，其他有Q345、Q235、45、0Cr18Ni9、2Cr13等牌号钢材。最终基本确定了大大小小上千个零件的制造材料和焊接、油漆、组装等工艺过程所需要的工艺材料，如图4所示。

图4 国产化材料替代

2.4 工艺规程制定

整个道岔是由数百个零件组装而成的。标准件、外购件、机加工件、焊接件都需要我公司从原材料采购开始，完成其全部的制造工艺过程。在完成零件图纸转化、材料替代后，又对所有零件进行工艺加工分析，制定工艺过程卡片，如图5所示。

图5 工艺过程卡片

2.5 转盘道岔核心零件国产化

道岔系统核心部件如插销电机（见图6）、驱动电机、轴承座，轴承等采用国产品牌替代。一方面，降低系统成本，提高产品的综合竞争力；另一方面，打破国外技术封锁，掌握自主知识产权，同时，国产化过程有助于提升公司团队人才技能水平。

3 转盘式道岔的型式试验验证

3.1 转盘道岔30万次型式试验要求

为验证道岔系统满足中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司TRD中规定的耐久性要求，转盘式道岔要求30万次循环，以确保产品的质量、性能、外观尺寸等满足合同及相关标准要求。

图6 国产化后插销电机

3.2 转盘道岔30万次型式试验过程

为模拟实际工况，采用露天试验环境，在空旷场地制作试验基础。基础参考转盘式道岔土建安装，制作混凝土平台，并预埋走行板和安装板、接入电源等，完成了道岔试验场地准备、场地安全保障、警示等工作，如图7所示。

试验场地设置两个监控摄像头，24h监控并记录型式试验。场地附近设有监控室，有监控人员24h在此值守，以便记录试验情况或及时处理突发事件。

试验期间，如遇突发报警，将暂停试验，并第一时间通知试验委托方到场，待查明故障原因并修复后，双方共同决定处理意见，以判定试验是否继续或重新开始。

监控人员每天定时填写道岔型式试验记录表，记录填写的时间、天气状况，已循环的次数和道岔的状态，并签字确认。

图7 转盘道岔30万次试验图

4 结论

第一，转盘道岔已完成首件评审及业主验收，成功运用到某地铁8号线3期工程中。第二，转盘道岔装备目前已经运行8万次，且试验运行良好，各种性能指标满足实际需要。通过在试验中的应用效果分析，说明了其优越性和先进性。第三，已完成批量制造。