龐巴迪APM系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤(pán)式道岔國(guó)產(chǎn)化研究

秦 輝 宋志超

（中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)有限公司，常州 213000）

龐巴迪APM轉(zhuǎn)盤(pán)式道岔是為龐巴迪公司的專(zhuān)利產(chǎn)品自動(dòng)導(dǎo)向軌道車(chē)輛行駛專(zhuān)用的軌道配套轉(zhuǎn)向樞鈕，是CX-300橡膠輪車(chē)輛通過(guò)相互交叉軌道的交叉點(diǎn)時(shí)，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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。

1 道岔原理簡(jiǎn)介

1.1 轉(zhuǎn)盤(pán)式道岔原理

車(chē)輛經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)道岔時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)一個(gè)與固定導(dǎo)梁有相同外形的可移動(dòng)導(dǎo)梁，來(lái)確定車(chē)輛行進(jìn)方向，形成一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)向面，給車(chē)輛的導(dǎo)向輪駛過(guò)換向道岔提供方向。轉(zhuǎn)盤(pán)道岔是通過(guò)繞兩交叉導(dǎo)軌排列間的一個(gè)單獨(dú)的點(diǎn)來(lái)旋轉(zhuǎn)的。

為通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)道岔提供連續(xù)電力采集用以車(chē)輛供電的供電軌，安裝在固定導(dǎo)梁和轉(zhuǎn)盤(pán)導(dǎo)梁的頂部。道岔轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)蝸輪傳動(dòng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，該蝸輪傳動(dòng)使可移動(dòng)導(dǎo)梁繞一個(gè)位于中部的單獨(dú)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。車(chē)輛前進(jìn)的方向，取決于所選的四個(gè)固定導(dǎo)梁的排列方向，道岔動(dòng)作使可移動(dòng)導(dǎo)梁轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)后可移動(dòng)導(dǎo)梁進(jìn)入到四個(gè)固定導(dǎo)梁的兩個(gè)中，使可移動(dòng)導(dǎo)梁與固定導(dǎo)梁對(duì)齊。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)道岔在一種交叉導(dǎo)軌排列的鎖定和對(duì)齊位置，對(duì)齊的導(dǎo)梁就移出了輪軌接觸面和車(chē)輛限界范圍，并提供給APM車(chē)輛一個(gè)清晰的、無(wú)阻擋的對(duì)齊排列。

可移動(dòng)導(dǎo)梁是通過(guò)位于固定導(dǎo)梁上的鎖銷(xiāo)驅(qū)動(dòng)裝配和位于可移動(dòng)導(dǎo)梁兩端的鎖銷(xiāo)接收器裝配來(lái)鎖定對(duì)齊位置的。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)道岔到達(dá)其對(duì)齊的位置，固定導(dǎo)梁上的兩個(gè)鎖銷(xiāo)延伸至可移動(dòng)導(dǎo)梁上的鎖銷(xiāo)接收器，機(jī)械地將道岔鎖定在對(duì)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(gè)可調(diào)腳輪支撐提供。具體如圖1所示。

1.2 轉(zhuǎn)盤(pán)式機(jī)械部件組成

道岔包含的主要機(jī)械部件有：1個(gè)可移動(dòng)導(dǎo)向梁裝配；1個(gè)環(huán)軸承主支撐裝配；4個(gè)端梁裝配（固定導(dǎo)梁和相關(guān)硬件）；2個(gè)鎖銷(xiāo)接收器裝配；2個(gè)滾輪裝配；14個(gè)限位開(kāi)關(guān)裝配；1個(gè)軸臺(tái)裝配；1個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)道岔驅(qū)動(dòng)和鎖定系統(tǒng)，包括1個(gè)電機(jī)裝配和相關(guān)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)設(shè)備（包括直線驅(qū)動(dòng)器）。

1.3 轉(zhuǎn)盤(pán)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(dòng)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(pán)道岔圖紙的國(guó)產(chǎn)化轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)

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(duì)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(duì)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(pán)道岔原理圖

圖2 轉(zhuǎn)盤(pán)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(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我公司”）要進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)及施工圖紙轉(zhuǎn)化。多次召開(kāi)分析會(huì)，澄清了原設(shè)計(jì)圖紙上的錯(cuò)誤和含糊不清的地方，提交龐巴迪確認(rèn)，經(jīng)過(guò)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(jì)產(chǎn)品圖紙共107張，為工藝設(shè)計(jì)和加工制造的提供了基本依據(jù)。圖3為整套轉(zhuǎn)盤(pán)式道岔的二維裝配圖。

圖3 轉(zhuǎn)盤(pán)道岔二維裝配圖

2.3 國(guó)產(chǎn)化材料轉(zhuǎn)化

龐巴迪提供的設(shè)計(jì)資料中，所有原材料均要求采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)協(xié)商，決定參照原設(shè)計(jì)要求及ASTM材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用國(guó)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(hào)鋼材。最終基本確定了大大小小上千個(gè)零件的制造材料和焊接、油漆、組裝等工藝過(guò)程所需要的工藝材料，如圖4所示。

圖4 國(guó)產(chǎn)化材料替代

2.4 工藝規(guī)程制定

整個(gè)道岔是由數(shù)百個(gè)零件組裝而成的。標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件、機(jī)加工件、焊接件都需要我公司從原材料采購(gòu)開(kāi)始，完成其全部的制造工藝過(guò)程。在完成零件圖紙轉(zhuǎn)化、材料替代后，又對(duì)所有零件進(jìn)行工藝加工分析，制定工藝過(guò)程卡片，如圖5所示。

圖5 工藝過(guò)程卡片

2.5 轉(zhuǎn)盤(pán)道岔核心零件國(guó)產(chǎn)化

道岔系統(tǒng)核心部件如插銷(xiāo)電機(jī)（見(jiàn)圖6）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、軸承座，軸承等采用國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力；另一方面，打破國(guó)外技術(shù)封鎖，掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)，國(guó)產(chǎn)化過(guò)程有助于提升公司團(tuán)隊(duì)人才技能水平。

3 轉(zhuǎn)盤(pán)式道岔的型式試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 轉(zhuǎn)盤(pán)道岔30萬(wàn)次型式試驗(yàn)要求

為驗(yàn)證道岔系統(tǒng)滿足中車(chē)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(pán)式道岔要求30萬(wàn)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(guó)產(chǎn)化后插銷(xiāo)電機(jī)

3.2 轉(zhuǎn)盤(pán)道岔30萬(wàn)次型式試驗(yàn)過(guò)程

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

試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)置兩個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，24h監(jiān)控并記錄型式試驗(yàn)。場(chǎng)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(yàn)情況或及時(shí)處理突發(fā)事件。

試驗(yàn)期間，如遇突發(fā)報(bào)警，將暫停試驗(yàn)，并第一時(shí)間通知試驗(yàn)委托方到場(chǎng)，待查明故障原因并修復(fù)后，雙方共同決定處理意見(jiàn)，以判定試驗(yàn)是否繼續(xù)或重新開(kāi)始。

監(jiān)控人員每天定時(shí)填寫(xiě)道岔型式試驗(yàn)記錄表，記錄填寫(xiě)的時(shí)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(pán)道岔30萬(wàn)次試驗(yàn)圖

4 結(jié)論

第一，轉(zhuǎn)盤(pán)道岔已完成首件評(píng)審及業(yè)主驗(yàn)收，成功運(yùn)用到某地鐵8號(hào)線3期工程中。第二，轉(zhuǎn)盤(pán)道岔裝備目前已經(jīng)運(yùn)行8萬(wàn)次，且試驗(yàn)運(yùn)行良好，各種性能指標(biāo)滿足實(shí)際需要。通過(guò)在試驗(yàn)中的應(yīng)用效果分析，說(shuō)明了其優(yōu)越性和先進(jìn)性。第三，已完成批量制造。