研究开发 文章编号：１００７４０３４（２０１５）０３－０００５－０３ ＤＯＩ：１０．１４０３２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７４０３４．２０１５．０３．００２ 新型道岔技术研究 张惠敏 （南车戚墅堰机车有限公司，江苏常州２１３０１１） 摘 要：转盘道岔、轴枢式道岔是为美国庞巴迪公司自动导向车辆轨道配套的转向枢钮，是专门为 与庞巴迪ＣＸ一１００ＡＰＭ车辆系统兼容而设计的。文章阐述该新型道岔的技术特点和结构原理，重 点研究了道岔的制造工艺，通过在广州ＡＰＭ项目中的实际应用，证明道岔使用状况良好．各项性 能指标完全满足要求，充分显示出新型道岔的优越性和先进性。 关键词：转盘道岔；轴枢式道岔；制造工艺 中图分类号：Ｕ２１３．６ 文献标识码：Ｂ 新型道岔是一种轨道转向枢钮，在形式上分为 转盘道岔和轴枢式道岔（也称Ｙ型道岔）２种，适应 ＣＸ一１００ＡＰＭ车辆走行系统，被广泛应用于机场、地 铁、城市轻轨等场所。与传统轨道道岔完全不同， 新型道岔把导向功能与承载走行功能完全分开，分 别由导向梁和跑道梁来完成。新型道岔通过安全可 靠的自动化控制实现了不同方向的变轨，适应高速 无人驾驶车辆的正常通行。 １ 新型道岔的结构及原理 １．１转盘道岔 转盘道岔由跑道梁、导向梁、主支承座、旋转驱 动装置、自动定位锁紧装置和一系列辅助支承组成 （见图１），其主体为钢结构件，旋转、定位、锁紧采用 液压驱动，主支承座中间有平面轴承传递转动。跑 道梁表面有粗糙度比较高的耐磨层防护涂料，保证 １一电位控制器；２一旋转驱动装置；３一传动轴组成； ４一中心轴承；５一支撑梁；６一自动定位锁紧装置； ７一导向粱；８一跑道粱；９一主支撑座 图１转盘道岔 通过车辆的橡胶轮胎有足够的摩擦力。转盘道岔每 套总重量约为８ ｔ、旋转直径约为４ ｍ。 转盘道岔对ＣＸ一１００ＡＰＭ车辆的引导是通过 安装在能够绕着垂直的轴旋转的钢架上的导梁和轮 轨接触面完成的。转盘道岔在车辆需要经过相互交 叉的不同轨道时，通过液压驱动实现转盘转向、定 梁组成、变轨驱动装置、自动定位锁紧装置和一系列 辅助支承组成（见图２）。该道岔分为左右２种型 号，其主体为钢结构件，定位、锁紧采用液压驱动。 滚动梁表面同样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。轴 枢式道岔每套总重量约为１３ ｔ、弯导梁的曲率半径 约为２２．８６ ｍ。 轴枢式道岔给车辆提供一个引导和轮轨接触 位、锁紧等动作，使道岔轨道和固定轨道实行可靠固 定对接，为车辆的通过提供可靠导向。转盘道岔无 弯轨，在轨道交叉时实现直线导向。 １．２轴枢式道岔 面。道岔导向梁端部装有枢轴，当车辆需要经过分 轴枢式道岔由跑梁、导向梁组成、滚道横梁组 成、止挡滚道横梁组成、导梁间距调节装置、道岔横 收稿日期：２０１４—０５—１３ 叉轨道连接处时，通过液压控制驱动实现道岔轨道 变向，当导轨一端转动到要求位置时，自动锁紧装置 通过液压系统控制动作，锁紧销运动到指定位置锁 住，使道岔轨道自由端和固定轨道实行可靠固定对 作者简介：张惠敏（１９６３一），女，工程师，本科。 研究开发 接，实现轨道变向。 １一道岔横梁组成；２～跑梁组成；３～止挡滚遭横梁组成；４一导 梁间距调节装置；５一变轨驱动装置；６一导向梁组成；７一滚道横 梁组成：８一自动定位锁紧装置；９一固定导轨 图２轴枢式道岔 ２ 制造工艺 ２．１材料替代 道岔所有零件制作使用的原材料，均参照庞巴 迪提供的零件使用技术条件、ＡＳＴＭ相应的材料技 术标准和我国材料的性能特点，按照符合国际标准 的本国标准材料替代。其中主体钢结构件选用性能 相近的低合金结构钢Ｑ３４５Ｂ替代，经济实用；销轴 类零件考虑防锈则选用０Ｃｒｌ８Ｎｉ９、２Ｃｒ１３牌号的不 锈钢材料，延长使用寿命；标准件根据使用性能选用 相应的国标件，部分强度高的螺栓采用桥梁用螺栓。 ２．２防腐工艺 由于该道岔在地下使用，环境潮湿，普通镀锌件 难以满足长久的防腐要求，还会大大增加日常维护 成本。因此紧固件采用表面镀达克罗处理，镀层质 量按日本达克罗工业协会标准ＪＤＩＳ Ｋ ５３１１《锌／铬 酸盐复合涂层》中３种１级（重防腐用）要求执行， 大幅度提高表面防腐性能。 连接杆、护板、滚道板、连接轴等部件采用镀锌 黄铬酸盐工艺达到防腐功能，并对其中的杆类零部 件进行去氢脆处理，改善材料性能。 ２．３ 下料工艺 道岔外形庞大，结构复杂，每种道岔有一千多种 零部件组成。由于人工下料存在制作成本高、周期 长，费时费力等弊端，故采用机械下料工艺来满足产 品要求。８ ｍｍ以上的板件采用数控切割，并对设备 长时间工作后由于发热造成的割缝偏差进行修正， 确保板件的误差在合格的范围内；而对于８ ｍｍ以 下的板料采用激光切割，尺寸精确。有些下料件还 需在龙门刨进行开坡口，来满足焊缝形式的特殊要 求。对于一些焊后加工困难，精度要求又不高的孔， 采用焊前加工的方式，再进行焊接。正确的下料工 艺对焊接件的精度起到了基本的保障作用。 ６ 机车车辆工艺 第３期２０１５年６月 ２．４焊接工艺 产品焊接工艺严格按照ＥＮ １５０８５技术标准的 要求实施，制订了不同焊缝形式的ＷＰＳ（焊接操作 规程），并进行工艺验证。所有对接的焊缝，翼缘和 腹板的焊缝在可操作的地方采用自动焊工艺，其他 焊缝可采用手工气体保护焊方式。一般焊接件采用 手工ＭＡＧ焊和气保焊，焊接参数见表１。 表１焊接参数 在道岔中，跑道梁是大型钢结构件，外形尺寸为 ６０００ ｍｍ Ｘ １５００ ｍｍ×１２００ ｍｍ，焊接难度最大。跑 道梁为非机加工件，接触面的公差要求为：接触面上 的所有点，在任意３ｍ的长度上不能有超过３ ｍｍ的 偏差。为满足跑道梁精度要求，设计专用组装工装、 专用样板来保证组装精度。大梁的外部焊缝，采用 曲线导轨配合“小乌龟”焊机，实现对称、全自动焊 接，保证焊缝质量。直导向梁，采取反变形措施，变 形量２～３ ｍｍ，焊接后不用调修；弯导向梁制作调修 工装，在５００ ｔ油压机上进行调修。 跑道梁接触面公差的检测方法：运用长３ ｎｌ以 上的准直规平置在接触面上，准直规底部与跑梁上 盖板的任何点的间隙不能超过３ ｍｍ。纵向检测时， 准直规每次应以小于１．５ ｍ的长度纵向移动，测得 的最大间隙即为偏差值。跑道梁接触面平面度的检 测方法：根据要求设置水平点ＷＰ１、ＷＰ２、ＷＰ３，以及 测量工作点Ａ、 ……日（见图３）。通过准直测量仪， 测量所有工作点和水平点的实际值，实际数据的最 大差值即为偏差值。当精度超差时，局部采用火焰 烘、牵拉、敲击、重压等手段进行矫正，恢复精度。 Ｂ Ｃ Ｄ 图３跑道梁测量点 ２．５机加工工艺 由于道岔零件品种繁多，结构复杂，精度要求又 特别高，许多零件由各种规格板料焊接而成，易产生 较大变形，因此加工难度大。在制定机加工工艺时， 根据零部件安装的特性，区分一般件和关键件。一 般件由普通机床加工，关键件在制定工艺时要充分 张惠敏新型道岔技术研究 考虑加工精度的保证手段，其中如何选定合适的基 准面尤为重要，往往决定了零件的最终质量，特别是 有些大型关键件，１个零件上往往分布有一百多个 孔，相互位置精度只有几十微米，普通加工方式无法 完成。为了保证质量，采用数控龙门铣进行加工，１ 次定位完成所有切削加工。而对一些外形不规则的 零部件，通过线切割完成零部件上孔类（特别是方 孔）的加工，工艺简单，精度高。 ２．６涂装工艺 针对道岔的使用环境特点，选用Ｃａｒｂｏｚｉｎｃ系列 油漆。道岔整个涂层分为３层（见表２）：环氧富锌 底漆、环脂肪氨固化环氧中途漆及脂肪族丙烯酸聚 氨酯面漆。该涂层耐水、耐磨损性好；耐溶剂性、耐 化学性优；干燥速度快，可在低温下使用。由于跑道 梁上表面直接与运载车辆的牵引车轮接触，需要具 备一定的耐磨性和防滑功能，因此在跑道梁磨损表 面选择耐磨涂层，跑道梁表面涂装方案见表３。由 于道岔在使用过程中遭到车轮频繁的冲击、打滑、磨 耗，必须具有足够的承载力、比较高的抗冲击磨损、 防侧滑以及耐腐蚀功能，道岔耐磨涂层抗冲击磨损 一般要求达到５年以上。耐磨涂层首次涂装时的质 量控制很重要，一旦出现脱落，在现场很难修补，通 过大量涂装工艺试验，建立了ＣＸ一１００ＡＰＭ车辆道 岔涂装工艺。 表２通用涂装方案 表３ 跑道梁表面涂装方案 涂装的金属表面按照ＳＳＰＣ标准中ＳＳＰＣ—ＳＰ１ 清洁，喷砂或抛丸处理之前，使用溶剂彻底擦拭，清 除全部油脂、污染物。根据ＳＳＰＣ标准中ＳＳＰＣ— ＳＰ１０进行表面喷砂或抛丸处理，处理后的表面粗 糙度应符合Ｒ口５０～１２５ ｍ。表面处理完毕后，将 表面残留的灰尘及砂粒清除干净，然后在最短的时 间内进行底漆涂装，以免表面被再次腐蚀或污染。 涂装环境要求：大气温度在１６℃～３２ ｃｃ范围，相对 湿度小于６０％。当膜厚不够需要多次涂漆时，复涂 前先打磨表面，打磨后必须用溶剂进行擦洗。 涂料的混合、 稀释剂的使用量、 涂装和干燥、固化 环境等条件应符 合涂料供应商的 图４耐磨涂层 要求，油漆方式采用高压无气喷涂，喷嘴型号 ０１０Ｃ２０和０１１Ｂ２０，大小：０．４３～０．５０ ｃｍ；耐磨层采 用辊涂方式，氧化铝与涂料混合要动力搅拌均匀，有 利于涂层的附着力达到要求（高于５ Ｍｐａ），并获得 了图４所示的涂层状态。耐磨层呈现不规则的细微 凹凸面，增加了表面摩擦力，同时涂层中金属磨料与 涂料充分混合，涂层粒子间结合强度高，不易脱落。 ３ 应用实例 新型道岔已于２０１０年成功应用在广州珠江新 城旅客自动输送系统中，该线路全长３．８８ｋｉｎ，共设 计有２个转盘道岔，１２个轴枢式道岔。轴枢式道岔 又分为左右２种形式，６个左转型，６个右转型。道 岔的具体设置点由线路及环境特点决定，每个道岔 之间由固定式轨道连接，固定轨道导向部分采用钢 梁结构，其走行部分则采用了混凝土跑梁。转盘道 岔通过使导梁和轮轨接触面与２个交叉行列中的任 一选定的导梁和轮轨接触面成一条直线时调节功能 得以完成，它实行的是直线传送。轴枢式道岔则能 够提供直通或２２．８６ ｍ半径范围内的岔道２个方向 的通行。这种新型道岔，列车通过速度与区间相同， 不用限速，避免了在线路上频繁设置速度段，而且行 车密度大，效率高，最大限度提高系统容量。在列车 通过道岔时，乘客只有轻微的感觉甚至没感觉，平稳 性及舒适性高。由于道岔具有很高的制造、组装、铺 设精度，使得道岔使用寿命长、维护工作量少，其表 面防护可达５０年以上，输送系统具有高安全性、高 可靠性的特点。这些道岔主要由控制中心自动 化操作和遥控，也可以实行人工控制。 ４ 结束语 经过４年多运营，道岔使用状况良好，维护便 利，各种性能指标满足实际需要，尤其是在无人驾驶 的情况下，更能体现新型道岔的卓越性能，保证了地 铁列车的安全运行。 一 （编辑：匡 玲） ７
