高速铁路固定设备综合维修管理工作研究

高速铁路固定设备综合维修管理工作研究郑家兴北京工务段摘要：随着我国铁路客运专线的大规模建设，对客运专线固定设施运营管理问题，特别是对固定设备的综合维修技术标准和维修管理体制问题的研究已迫在眉睫，因为要保障客运专线列车高速度、高密度、安全、平稳的运行，必须要有高效有力的运营管理体制，特别是要有能应急快速反映的固定设施综合维修体系。关键词：固定设备维修管理1国内外情况1.1法国1.1.1法国高速铁路养护维修体制法国现有高速铁路网线路全长1500km，351个高速车组的列车运行平均速度为220km/h，线路最小曲线半径为3200m，最大坡度为3.5％，线路铺设超长轨节无缝线路，轨道结构采用60kgUIC重型轨。线路维修质量分为4级：目标值（达到的目标）、警告值（临界值）、维修值（必须要修的值）和减速值（司机在该地段应使列车减速）。图1法国北方高速线巴黎北铁路局里尔铁路局卢浮尔工务段里尔工务段工区工区工区工区工区班组班组班组班组班组班组班组班组班组班组法国高速铁路养护维修体制分工务段、工区和班组3个层次及维修基地，如图1。法国北方高速线(巴黎—里尔—加莱)双正线养护长度约308km，全线设置卢浮尔和里尔2个工务段，分属巴黎北和里尔2个地区铁路局管理。每个工务段管辖线路约154km，卢浮尔工务段下设2个工区、4个班组；里尔工务段下设3个工区、6个班组。平均每个工区管辖线路77km，平均每个班组管辖线路38.5km。全线共156人，平均约0.25人单线公里。全线共有维修基地7个，平均约50km一个(基地属维修公司)。1.1.2法国铁路轨道检查制度每天早晨在旅客列车开始运行前，第一列先运行试验车，速度为120km/h，其目的是检查线路是否在夜间遭到破坏。在对高速铁路定期检查中，有以下2种方式：（1）静态检查方式：对运营线路每10km为一段，每段1人，每10个星期徒步检查1次；接触网等固定每5周检查1次；维修中心负责人每10周检查线路1次。（2）动态检查方式：每年3次用轨检车以170km/h的速度对线路几何尺寸全部进行检查，12mm为一个基准段，记录1个数据；此外，每15天一次用专门的NGV车组记录垂直与水平加速度。法国高速铁路对轨道状态的维修管理按轨道的质量状态分为四级：目标值（VO）——新线铺设或维修作业后应达到的质量标准；警告值（VA）——对到达或超过该值的轨道不平顺要实施重点观测，分析其发展变化情况并做出维修计划；干预值（VI）——对于到达或超过该值的地点或区段实施必要的维修作业，一般在15天之内予以实施，并是其达到目标值；限速值（VR）——对于到达或超过该值的地点或区段列车必须降速行驶，并一任何可能的手段包括手工作业予以整治。法国高速铁路除对轨道的质量状态进行评价与控制外，还用车体振动加速度和转向架振动加速度来评价轨道质量状态。根据实验研究结果，长波长轨道不平顺对高速列车舒适性的影响较为显著，因此，法铁对轨道不平顺的管理用“传统基长”和“扩展基长”两中检测数据来评价、管理、维修轨道。表1是法国高速铁路轨道不平顺管理标准。表1横向振动加速度（m/s2）高低（mm）轨向（mm）车体转向架12.2m基长半峰值31m基长半峰值10m基长半峰值33m基长半峰值VO32VA1.23.5510612VI2.261018816VR2.88152412201.1.3对法国高速铁路线路维护的借鉴1.高速铁路初期投资大，维修方式、维修组织、维修机构与普通铁路相比有重大变化，对维修人员素质要求较高。法国铁路TGV高速铁路管理部门对线路几何尺寸的检查全部依靠动态检查，这与国内既有线用道尺、线绳、锤子等效率低下的原始静态检查方式有较大的不同。2.对高速线路上检查出来的每一个小问题都应及时处理，以满足200km/h以上速度的列车高速运行。3.线路维护即使用先进大型设备、也不忽略小型机具的灵活应用。此外，法国铁路实行的是集中化维修：设有5个设备维修中心，负责管辖约500km左右区段的线路、信号、接触网的维护、维修工作。各专业配备专用的维修机具，配有维修工程师，维修以维修规则为基础，实行定时的有计划的维护、维修工作。维修都在维修“天窗”内进行，99％是在夜间不行车的时间内进行设备维护，要求有比较高的组织水平。1.2日本1.2.1东海道新干线早期养修体制东海道新干线早期(东海道新干线总局)的养护维修体制是，全线设东京、静冈、名古屋、大阪4个工务处，工务处下设2～4个工务分处，计11个工务分处和7个机械化轨道维修分处，最基层的是平均约10km设1个轨检工班和轨道工班，机械化轨道维修分处内各设1个维修基地。全线养护人员共1794人。组织结构图2：图21.2.2东海道新干线运营3年后的养修体制东海道新干线运营3年后成立新干线铁道本部，线路养护维修体制为本部设施部管辖，设施部下设10个保线所，每个保线所管辖40~60km，每所定员100人，平均每50km设一个维修基地。保线所只负责轨道检查、监督外保养维修作业的进度和质量，统计上报日常养护作业情况，养护维修作业则外包给维修公司下属的维修基地承担。维修作业在夜间0:00～6:00天窗时间进行。东海道新干线总局东京工务处静冈工务处名古屋工务处大阪工务处工务分处工务分处工务分处机械化轨道维修分处工务分处机械化轨道维修分处机械化轨道维修分处机械化轨道维修分处维修基地维修基地维修基地维修基地轨道工班和轨道检工班轨道工班和轨道检工班轨道工班和轨道检工班轨道工班和轨道检工班1.2.3日本铁路轨道检查制度日本新干线对轨道状态的评价与管理分为五级随着列车速度的不断提高，对轨道不平顺的管理还增加了40m弦长管理值，见表2。表2类别单位作业验收目标值计划维修目标值舒适性管理目标值安全管理目标值160km/h慢行管理值轨道不平顺10m弦长高低mm≤4671015轨向mm≤34469轨距mm±2水平mm≤357平面性mm/2.5m≤345640m弦长高低mm轨向mm轨面凹凸不平顺mm/m0.30.6车体加速度垂向g（全振幅）0.250.250.350.45横向g（全振幅）0.20.20.300.35验收目标值：维修作业和工程施工后应达到的质量目标值。计划维修目标值：为在制订维修计划时，确定需要进行维修的轨道不平顺的管理目标值。舒适度管理目标值：为确保列车良好舒适度的目标值。安全目标管理值：当达到或超过该值时，将回对高速行车安全性有较显著的影响，因此应限期（一般15天）紧急补修。慢行管理目标值：当达到或超过该值时，列车必须降速慢行，并一任何可能的手段立即予以清除。1.3德国1.3.1德国高速铁路养护维修体制德国联邦铁路营业里程41300km，线路总延长80000多公里，线路的养护维修同样由工务段进行管理和负责小修，线路修理和日常保养全由路外私人承包商承接。沿线除工务段、工区外也设维修基地。全国共有50家大型养路机械线路维修、保养公司，共拥有大型道岔捣固机50台，大型配碴整形车、大型动力稳定车、铺碴夯实排污车，大修列车、道岔运输车、道岔更换车等等，轨道检测采用高性能轨检车，钢轨探伤车、巡道摄像记录车。轨检、探伤每年2次，巡道摄像每4月1次，取消巡道工。德国铁路大修周期25年，每年换轨、清筛3000km，路基不良地段起道捣固2年1遍。4人操作的道岔更换机3小时可完成全长55m、总重65t的整组道岔的更换作业。德国铁路在一般线路上大型机械作业实行夜间长时间封锁施工，在特别繁忙的干线上一次封锁时间较短，但采用每夜封锁3—4次的方法，为充分发挥大型养路机械作业效率提供条件。由于客货共线运行，为使维修工作尽可能减少线路封闭时间，在区间正线平均每519km设有渡线。在夜间尽管有货车运行，可封闭一线进行维修作业，而另一线可反向运行通过货车。由此，天窗时间可为夜间3:30～6:00，仅2.5h。在此时间内只有少量货车通过。1.3.2德国高速轨道检查制度德国高速铁路对于轨道状态，既评价轨道几何状态（即干扰值），也评价由干扰值引起的机车车辆动力响应（即反应值）。维修计划的制订与实施则根据干扰值和反应值是否达到或超过相应的管理标准。德国高速铁路对轨道状态的评价分为五级：SR0——该值表明轨道变形的安全储备很大，不需要进行评价；SRA——超过该值，表明对轨道变形的安全储备有影响外还包括技术经济上的合理值；SR100——除对轨道变形安全储备有影响外，还包括技术经济上的合理性；SRlim——超过该值时，不仅会对轨道变形安全储备有较大的影响，而且还将会出现对机车车辆的运行安全和对轨道的破坏出现不允许的情况；SR极限值——这是一个直接影响安全的极限值，也就是说轨道变形的安全储备已用尽，是不容许达到的极限值。表3是德国对轨道状态进行检测、评价时轨道干扰（不平顺）的管理标准表3顺序评价项测量基线单位峰值类型SR0SRASR100SRlimSR极限1高低2.6/6.0mmm峰/峰值6101420352三角坑2.5mmm平均/峰值1.32.03.03水平mm平均/峰值46812204横向4.0/6.0mmm峰/峰值6101420351.4国外情况总结世界各国高速铁路都十分重视轨道修理工作，并且用系统论的方法指导轨道修理。在高速铁路轨道修理中，国外一个十分重要、十分普通而在我国却十分容易被忽视的问题是：轨道结构平顺性的前提是线路下部建筑（路基、桥梁、隧道等）的可靠性和平顺性，而且这些建筑物的质量和性能必须一次达标，线路一旦通车，在运行条件下进行的修理作业最好也只可能达到通车时的设备质量，不可能达到更高水平。因此，高速铁路国家把轨道修理作为重要的技术决策来对待。随着高速铁路数量的迅猛增加和技术的日益完善，国外普遍在严格控制线下设备质量和强化轨道结构的基础上，根据高速铁路的运输特点，经过科学研究和系统分析，制定轨道修理的专门技术政策、技术标准。1.5我国维修体制存在的问题及对策分析1.5.1维修组织方式不适应难度的增加及标准的提高实施提速战略以来，列车运行速度的提高和线路设备的重型化，特别是Ⅲ型混凝土枕、提速道岔等重型设备的运用使线上设备整体质量成倍增长，而线路维修难度也相应加大。另一方面，“天窗修”制度又要求线上维修施工必须在指定“天窗”时间内完成所有作业内容。原有的线路维修组织办法、维修手段和维修工具，已不能适应当前维修作业的需要。1.5.2维修力量分散不适应工作量集中的变化在以前的维修体制下，每个养路工区一般管辖8～10ｋｍ线路，配备人员15人左右，负责线路日常维修保养、巡守工作，除去巡道工、炊事员、培训人员和休假人员，在上道作业的人员中再除去防护员、安全员、联络员等，真正能够从事维修作业的一般只有6～7人。在有限的“天窗”点时间内集中进行维修作业，人力明显不足，作业效率低下，较大的综合性作业项目不能完成，只能进行一般性的保养和临时补修，形成了“天窗”点内工作量无法完成，“天窗”点外不能干的尴尬局面。1.5.3部分区段配套作业设施不适应现场条件和“天窗修”要求为了适应列车提速及“天窗修”给线路维修保养提出了更高要求，但实际生产中存在的作业工区养路机械数量不足、部分偏僻区段小型养路机械运输困难、生活后勤工作滞后、交通工具缺乏、通讯不畅等具体问题，使得推行“养修分开”难度较大。1.5.4落后的线路监测手段不适应重型线路设备的运用工务线路设备技术状态始终处于动态变化之中，维修养护的目的就是要保持线路运用状态的动态平稳，以保证行车安全和列车运行平稳顺畅。如何及时掌握线路设备技术参数的变化，从小变化着手及时予以保养，杜绝小变化发展为大病害是线路养护维修的关键所在。从设备更新方面来讲，列车提速和重型线路设备的运用，使线路设备的特性发生了改变，设备病害越来越隐蔽化，病害变化速度加快。从这个意义上来讲，最基层的班组所需要的是精度和灵敏度最高的检测仪器，以便在线路设备状态发生变化时能够及时发现并在最短时间内予以整治，使线路设备随时处于受控状态。使用简单的检测设备进行静态测量，不能迅速准确地发现病害位置和病害程度，不能在病害形成初期及时发现，有可能导致小病害发展成为大病害，甚至危及行车安全，这已经