廣州旅客自動輸送線專用道岔的試制

劉永星 元 元 趙傳允

(中國南車戚墅堰機車有限公司，213011，常州∥第一作者，工程師)

1 項目來源

廣東省廣州市為成功舉辦2010年亞運會，重金打造廣州珠江新城核心區(qū)的市政軌道交通項目，規(guī)劃并建設(shè)了珠江新城旅客自動輸送(Automated People Mover，簡為APM)線。APM線是一種無人駕駛、全自動運行的交通系統(tǒng)，適用于中等客運量、短距離運輸，在世界各地有較成熟的運用［1］。APM線解決了珠江新城核心區(qū)的交通疏導(dǎo)。它是珠江新城中央商務(wù)區(qū)(CBD)和天河商貿(mào)區(qū)內(nèi)部的公交骨干線，已于2010年11月亞運會期間開通運營。

2007年7月，廣州地鐵與龐巴迪公司簽訂了APM線系統(tǒng)供應(yīng)合同，由龐巴迪公司向廣州地鐵提供用于APM線的14輛CX-100型車輛、CITYFLO 650列車控制系統(tǒng)和14套專用道岔。

2008年初，龐巴迪公司國際采購團隊多次來中國南車戚墅堰機車有限公司(以下簡稱戚墅堰公司)進行技術(shù)交流和商務(wù)洽談;2008年8月簽訂采購合同，龐巴迪公司委托戚墅堰公司生產(chǎn)廣州APM線的專用道岔。

無人駕駛的APM線對每個子系統(tǒng)及部件要求極其苛刻，其中道岔運轉(zhuǎn)控制對整個系統(tǒng)至關(guān)重要。戚墅堰公司項目組通過對專用道岔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的理解和工藝分析，按龐巴迪公司提供的技術(shù)圖件，制定了一套生產(chǎn)實施技術(shù)方案。最后，于2009年6月戚墅堰公司成功地生產(chǎn)出14套APM線專用道岔。

2 APM道岔簡介

龐巴迪CX-100車輛通過專用道岔的導(dǎo)軌動作進行變道。道岔動作由線路控制中心自動遙控，也能實施人工控制。道岔分為轉(zhuǎn)盤道岔和Y型道岔。廣州APM線道岔設(shè)置簡圖見圖1。

圖1 廣州APM線道岔設(shè)置簡圖

2.1 轉(zhuǎn)盤道岔結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)盤道岔由自動定位鎖緊裝置、導(dǎo)向梁、導(dǎo)向梁托板、主支承座、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、跑道梁、護板和一系列輔助支承等組成(見圖2)。產(chǎn)品主體為鋼結(jié)構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)、定位、鎖緊采用液壓驅(qū)動，主支承座中間有平面軸承提供轉(zhuǎn)向。跑道梁表面有粗糙度比較高的耐磨層防護涂料，以保證通過車輛的橡膠輪胎有足夠的摩擦力。當車輛需要經(jīng)過相互交叉的不同軌道時，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)向、定位、鎖緊等動作，為車輛的通過提供可靠導(dǎo)向。轉(zhuǎn)盤道岔的主要技術(shù)參數(shù)如下:

1)質(zhì)量8000 kg;

2)旋轉(zhuǎn)直徑4 m;

3)驅(qū)動力400 Nm;

4)跑道梁水平度3 mm。

圖2 轉(zhuǎn)盤道岔的組成

2.2 Y 型道岔

Y型道岔分為左開、右開兩種型號，其結(jié)構(gòu)基本相同，外形左右對稱。整副道岔由中心轉(zhuǎn)向軸、中心梁、導(dǎo)軌、橫梁、導(dǎo)向梁、滾動梁、自動定位鎖緊裝置和一系列輔助支承等組成(見圖3)。產(chǎn)品主體為鋼結(jié)構(gòu)件，定位、鎖緊采用液壓驅(qū)動。滾動梁表面有粗糙度比較高的耐磨層防護涂料，保證通過車輛的橡膠輪胎有足夠的摩擦力。滾動梁邊緣任何點與輪軌接觸面的平面偏差不能超過3 mm。Y型道岔的主要技術(shù)參數(shù)如下:

1)質(zhì)量13000 kg;

2)曲股半徑22.86 m;

3)導(dǎo)向梁上邊緣縱向任何3 m長度內(nèi)的高度偏差≤3 mm;

4)導(dǎo)向梁上邊緣橫截面兩端高度偏差≤3 mm。

圖3 Y型右開道岔

3 道岔的制作

3.1 材料替代

所有零部件材料均符合國內(nèi)相關(guān)標準，或選取等同美國ASTM標準的材料。主要材料替代見表1。潤滑使用OKS403型船用潤滑油脂;不使用易燃石棉、鉛(除了釬焊)、聚氯化二苯基、聚氨酯泡沫、鋁制螺紋緊固件和橡膠泡沫等。

表1 主要材料替代清單

原產(chǎn)品的設(shè)計尺寸為英制，現(xiàn)需改為國際單位制。產(chǎn)品尺寸的替代原則為:英制尺寸由下一個最接近的國際單位制尺寸替代。螺栓型式調(diào)整以匹配對應(yīng)的國際單位制尺寸，例如:1/2 in鋼板可以由厚14 mm鋼板來替代，1 in的螺栓可以由M30螺栓來替代。

3.2 焊接工藝

焊接應(yīng)滿足美國AWSD1.5《橋梁焊接規(guī)范》或AWSD1.1《結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》的要求。所有對接焊縫和翼緣-腹板的焊縫用自動的埋弧焊制作。其它焊縫采用氣體保護焊，焊條選用美國低氫ASTM E-70型。焊接區(qū)域的焊屑、焊渣清除采用打磨或噴砂處理。焊后去除襯板，磨平表面。焊接中未使用塞焊縫。焊縫無損檢測按照美國AWSD1.5標準中第6和第7部分要求執(zhí)行。

焊縫質(zhì)量符合AWSD1.5《橋梁焊接規(guī)范》和德國DIN6700-5《鐵路車輛和車輛部件的焊接第5部分:質(zhì)量要求》。不合格焊縫返修時，可采用氣割、碳刨、砂輪打磨和機加工等方法去除焊縫缺陷，直至露出金屬光澤，并進行表面裂紋磁粉探傷檢驗，以確認已徹底清除缺陷。返修的焊縫與原焊縫平滑過渡，尺寸符合設(shè)計圖紙要求，并按原焊縫質(zhì)量要求進行檢查。

3.3 熱處理工藝

轉(zhuǎn)盤道岔中的道岔跑道梁需要進行焊后清除應(yīng)力的熱處理。操作者應(yīng)按照批準的工藝文件執(zhí)行。其熱處理工藝曲線見圖4。軸類件按照產(chǎn)品具體要求進行調(diào)質(zhì)處理，最終結(jié)果達到技術(shù)性能指標。

圖4 熱處理工藝曲線

3.4 動作測試

1)轉(zhuǎn)盤道岔檢查:手工轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤以測試轉(zhuǎn)動的自由度，扭力扳手測量框架旋轉(zhuǎn)扭矩，記錄實際數(shù)據(jù);

2)Y型道岔檢查:按照有關(guān)工藝操作文件，通過人工控制或液壓控制操作，進行組裝調(diào)整和測試;道岔框在直線方向或曲線方向移進和移出鎖銷的力要求不少于220 N，滾動梁下的滾動輪從解鎖處移動到上鎖處的時間不能大于12 s。

3.5 油漆工藝

油漆之前應(yīng)完成所有的尺寸檢查和焊縫檢測，結(jié)果應(yīng)符合要求。根據(jù)設(shè)計要求，APM線的道岔耐磨涂層要達到5年抗沖擊磨損要求，因此選材和制作工藝十分重要。油漆分底涂層、中間層和耐磨層三層，油漆之前需做配料試驗，試驗合格后方能進行制作。

油漆材料選用Carboline 4744型高溫油漆、混凝土灰、環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧聚酰氨漆和16號氧化鋁等，應(yīng)按照試驗數(shù)據(jù)進行配置。油漆前應(yīng)按照美國SSPC－SP1標準，用溶劑徹底清除被漆部件表面的全部油脂和污染物;按照美國SSPC-SP10標準進行噴砂(拋丸)處理，用清潔干爽的壓縮空氣將表面的灰塵和砂粒吹凈。每一油漆涂層應(yīng)滿足美國ASTMD3359標準的要求，并按照油漆標準進行附著力測試。

4 結(jié)語

世界上很多機場內(nèi)的客運交通使用了APM線，龐巴迪的APM線在全球占有率達70%以上，具有極好的市場前景。在國內(nèi)，首都機場1號航機樓的APM線使用美國原裝進口的專用道岔。現(xiàn)在，戚墅堰公司作為龐巴迪公司APM線道岔產(chǎn)品指定合作生產(chǎn)伙伴，所生產(chǎn)的道岔已得到了用戶的好評。目前，首都機場2號航機樓、上海浦東機場和廣州地鐵部分線路都有計劃使用APM線，故APM線的專用道岔有著廣闊潛在市場。

戚墅堰公司APM線專用道岔已完成了生產(chǎn)試制，但還存在一些不足，今后的主要研究目標為道岔生產(chǎn)制作規(guī)范化、道岔質(zhì)量控制標準化、道岔生產(chǎn)專業(yè)化和道岔產(chǎn)品系列化。

［1］王希.全自動旅客捷運(APM)系統(tǒng)提高機場的運營效率［J］.廣東科技，2007(8):120.