大型铁路桥梁运管现状分析及对策研究

陈树礼，赵维刚，严　斌

(1.石家庄铁道大学 大型结构健康诊断与控制研究所，石家庄　050043；2.河北省大型结构健康诊断与控制实验室，石家庄　050043；3.沪宁城际铁路股份有限公司，南京　210042)



大型铁路桥梁运管现状分析及对策研究

陈树礼1，2，赵维刚1，2，严斌3

(1.石家庄铁道大学 大型结构健康诊断与控制研究所，石家庄050043；2.河北省大型结构健康诊断与控制实验室，石家庄050043；3.沪宁城际铁路股份有限公司，南京210042)

摘要：随着桥梁建设水平的突飞猛进和新技术的不断应用，很多大型桥梁结构建成通车，与此同时，桥梁的运营管理和养护问题也日益严重。在总结概括多座大型铁路桥梁运营管理体制和养护维修情况的基础上，对京沪高铁大胜关长江大桥和郑焦城际铁路郑州黄河大桥两座典型桥梁的运管现状进行详细分析，对今后大型桥梁运营管理提出了建议，完成大型铁路桥梁运营管理分析及对策研究。研究结果表明：目前我国一些大型铁路桥梁的运营管理在管理体制、养护维修现状、设计及施工影响、桥梁自身状况、检测技术及手段等多方面还值得进一步探讨，通过采用现代化管理手段、先进的信息技术、检测技术和数字化技术，建立现代化的桥梁运营管理体制和现代化大型桥梁管养体系，通过预防性、数字化管养，实现养护管理的技术升级与管理模式的转变，是提高大型桥梁运营管理水平、养护管理质量、保证桥梁结构正常使用性能的发展方向。

关键词：铁路；大型桥梁；运营管理；体制；养修；对策

1概述

铁路是国家重要的交通基础设施，铁路运输是一种资源节约型和环境友好型的运输方式，而桥梁则是铁路网中重要的组成部分，是保障安全运营的控制性构筑物，尤其对于我国很多跨越长江、黄河的大型铁路桥梁而言，其重要性更是不言而喻。伴随着我国铁路桥梁建设技术的进步和高铁、客运专线大规模建设，一系列新技术、新工艺、新材料、新结构在桥梁建设中的应用，拓宽了铁路桥梁设计、施工的理念。一大批技术复杂、设计和施工难度大的大跨径组合结构、拱桥、斜拉桥、悬索桥相继建成通车，随之而来的是桥梁后期运营维护管理工作变得更加繁重和复杂，给运营期间的桥梁养护维修带来了新的挑战。

本文通过深入了解我国部分铁路大型桥梁运营管理现状，并重点调研京沪高铁大胜关长江大桥和郑焦城际铁路郑州黄河大桥2座典型桥梁的运营管理，分析研究了既有大跨铁路桥梁运营管理技术条件和模式，剖析了大型铁路桥梁在运营管理过程中存在的问题，提出了一些建议以便于进一步探讨和研究。

2大型铁路桥梁运管现状分析

建国以来，我国修建了许多大型铁路桥梁，特别随着近些年来高速铁路的发展，越来越多的大型桥梁建成通车，其中代表性的桥梁主要包括：武汉长江大桥、南京长江大桥、枝城长江大桥、九江长江大桥、芜湖长江大桥、宜万铁路万州长江大桥、南京大胜关长江大桥、武汉天兴洲长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥、郑焦城际铁路黄河大桥、安庆长江铁路大桥等多座桥梁。对于这些大型铁路桥梁而言，其运营管理和养护维修模式多样，且具有各自特点。

2.1运营管理体制

国外铁路的运营管理有很多模式，日本铁路由各铁路公司负责运营维护及管理，维修体制从上到下分为3级，实行垂直管理。法国铁路的运营管理实行总部、铁路局、段三级管理，养护维修工作一直实行总局、地区局和基层3级管理体制，采用的是“管、检、修”部分分离的模式。德国铁路实行网运分离，基础设施归路网公司负责，管理与维护分离，铁路基础设施的维修体制实行管、检、修部分分离的模式[1]。

我国普速铁路基本上都属于客货混运型线路，经过6次大提速以后，已经朝着高速、重载方向发展。大型桥梁运营管理属于粗放型管理，管理组织机构纵向分为5级：铁路总公司—铁路局—基层单位(工务段、桥工段等)—车间或领工区—专业工区。桥梁产权一般归属于铁路局，大型桥梁具体管理由铁路局下属的工务段或者桥工段负责，集“管、检、养、修”于一身，集设备检查、维修保养、值班留守于一体，桥梁检查、维修和大修一般也是以人工作业为主和小型机械设备相结合，实施“天窗修”[1-3]。

我国的高铁大都以合资方式建设，其资产主体是合资铁路公司，运营管理模式一般采用委托式管理。高铁维护管理是中国铁路总公司领导下的运营管理属地化、高级修理区域化和设备接管无缝化，客运专线采用检修合一管理模式：基础设施按照属地化管理的原则由所在区域铁路局管理，基础设施维修按就近管辖的原则归属既有或者专门设立的设备管理段，根据工作量等具体情况设置专门车间、工区(班组)，其他辅助工作划归既有车间管理[4-5]。图1为高铁和普速铁路桥梁管理模式框图。

图1　高铁和普速铁路桥梁管理模式框图

对于大型公铁两用桥而言，一般来说，公路、铁路部门都按照“设备所属”的原则，各自进行管理。铁路桥由铁路部门负责运营维护，公路桥部分由公路部门负责维护，铁路、公路各自成立相关单位履行自身职责，各自按照公路、铁路管理模式进行管理，在日常运营维护中，两个部门之间互相沟通和联系，及时通报有关信息，共同确保大桥安全运营。

2.2养护维修

(1)大桥养修以被动养护为主。大桥的运营管理处于养护工作被动化、检测手段机械化、记录病害平面化、资料管理台账化的被动管理和静态数据存储阶段，缺乏主动养护理念和先进的技术手段，管养标准缺乏，针对大跨度斜拉桥与悬索桥等特殊桥梁结构的养护标准还处于空白。

(2)既有铁路大型桥梁具体的养护维修工作一般由桥梁车间或专业工区负责，交通情况复杂多样，人员配备根据大桥规模而定，一般情况下既有普通铁路桥梁配备人员较多而高铁桥梁配备人员较少，养修人员主要负责大桥的日常检修、保养和维护工作。

(3)大桥养护部门按照铁路相关规定配备有部分简单的机械设备，大桥的检查、检测、维修主要以人工为主，辅以简单的仪器设备，日常管理中执行“检养修分开”模式，养护维修主要完成检查、小修等工作，大修或其他复杂工作一般委外或者由专业维修车间负责。

(4)近年来新建(或在建)的大型桥梁基本上均建有健康监测系统，主要用于对结构使用状态进行监测、采集数据分析研究，大部分桥梁健康监测系统对大型桥梁的养护维修工作逐渐发挥越来越重要的作用。

(5)桥梁主体结构状况总体上较好，但附属设施大都或多或少存在一定问题，部分桥梁附属设施已经很大程度上影响了桥梁的日常养护维修。

3典型铁路桥梁运管现状分析

3.1大胜关长江大桥3.1.1大桥概况(图2)

南京大胜关长江大桥是跨越长江的世界首座6线铁路大桥，该桥位于南京长江三桥上游1 550 m处，桥跨布置为两联( 84 m+84 m)连续钢桁梁+(108 m+192 m+336 m+336 m+192 m+108 m)六跨连续钢桁拱桥，大桥全长 9.273 km，主桥1 615 m，京沪高速铁路、沪汉蓉铁路和双线地铁同时搭载，大胜关大桥具有体量大、跨度大、荷载大、速度高等“三大一高”的显著特点。

图2　大胜关长江大桥

3.1.2运营管理

大胜关长江大桥产权归京沪高铁公司所有，大桥运营养护维修由上海铁路局南京桥工段负责，下设南京大胜关大桥车间，具体负责管理大桥运营维护。车间现有人员47 人，下设4个专业工区，分别为大桥江南检养工区、大桥江北检养工区、综合检养工区、线路检养工区，负责桥梁及桥上线路的养护维修。目前大桥仍以传统的养修模式为主，利用夜间“天窗时间”集中进行检查养护，其他时间不能上桥工作[6]。

3.1.3运管现状分析

对于大桥而言，目前养修主要存在以下问题[6]。

(1) 大桥建有长期健康监测系统，共布置测点116个，对结构应力、振动、变形、温度等参数进行监测，为大桥的运营管理提供了很多有效信息。由于监测系统内容有限，且大桥的日常检查维修时间有限(仅天窗点才能上桥)，不能及时掌握桥上、桥下情况，下一步需要在关键部位增加安全可视系统。

(2) 目前，钢桁拱顶检查桁车存在体积大，速度慢，行走困难等问题，已经无法正常使用；部分铁路检查梯及检查通道与地铁线相互干扰，通道基本无法正常使用，需要进一步完善应急、检查、养修作业安全通道。

(3) 大桥全长 9.273 km，现有人员47人，现场养护人员平均约为300 m/人，按目前的管修方式人员配备偏少，且只能在夜间天窗点检查维修，缺少充足的交通工具，只能进行简单的人工检查，造成很多桥梁养修工作无法及时完成[6]。

3.2郑焦城际铁路黄河大桥3.2.1大桥概况(图3)

郑焦城际铁路黄河大桥是郑焦城际铁路暨改建京广铁路跨越黄河的公用桥梁，该桥位于京广铁路黄河大桥下游，四线合建，是我国首座跨黄河四线铁路特大桥。大桥全长11.28 km，主桥全长2.2 km，采用11联2×100 m下承式变高度连续钢桁梁，主桁采用三角形变高度桁式，箱型截面。桥面系均为密布横梁(横肋)正交异性整体钢桥面板，道砟桥面，球形钢支座，圆端形桥墩，钻孔桩基础，大桥郑焦城际铁路部分全长9.63 km，设计时速为250 km；京广线部分全长11.28 km，设计时速为160 km。

图3　郑焦城际铁路黄河大桥

3.2.2运营管理

郑焦城际铁路黄河大桥的管理与维护由郑州铁路局郑州桥工段负责，大桥由黄河桥梁车间负责管理，车间共有人员44人，其中车间管理人员4人、检查工区6人、保养工区18人、维修工区18人，车间位于大桥南桥头，距离大桥仅有800 m，上下桥较为方便。车间主要负责桥梁主体及附属结构的检查与养护维修，利用上午和下午的“天窗时间”集中进行检查养护，其他时间不能上桥工作。

对于郑州桥工段管内的其他高铁桥梁而言，段内设置高铁技术科，主要负责高速铁路线桥路的生产技术管理。

设置高铁桥梁车间1个，负责高铁桥梁设备的生产管理。高铁桥梁车间设有黄河桥、郑州、薛店、许昌、郑州西一共5个桥梁检修工区，高铁桥梁车间总人数在80人左右。高铁桥梁车间负责管辖桥工段管辖范围内高铁桥梁的管理工作，主要包括既有高铁桥梁44座/143 630 m(其中特大桥18座、大桥2座、中桥19座、小桥5座)；铁跨铁桥梁17座；限高防护架23座/46处(京广高速线16座/32处；动车走行线3座/6处；西北疏解线1座/2处；郑西客运专线郑州联络线2座/4处；)声屏障35处/13 152.21 m；高铁涵渠25座/1 791 m，平均约为2 500 m/人。

3.2.3运管现状分析

(1)大桥维修管理推行深化“检养修”分开生产组织模式，加强了设备巡视、检查，建立完善病害分析制度，编制的月度生产计划更加合理，完善了良性闭合式桥梁维修管理模式。

(2)高铁桥梁工区主要负责日常养护维修工作，利用“天窗时间”集中进行检查养护，主要包括一些简单而繁琐的检查养护工作，包括：桥梁日常检查、螺栓、联结铁件的涂油、修理、补充和更换；裂纹整治、圬工勾缝等工作，工作内容简单而繁琐。

(3)车间目前机具设备偏少。如：发电机、电焊机、内燃扳手、钢筋弯曲机、钢筋调查机、混凝土搅拌机、交通车辆、其他小型机具若干。

(4)检查工区人员不足、车辆缺少，导致检查周期不能按时完成，检查质量受到限制。

(5)桥梁建设期的遗留问题比较多，如栏杆、托架锈蚀、步行板串动脱落、梁端缝漏砟等存在或多或少的问题，是日常养护中的难题；并且由于大桥长度较大，作业时间短，作业机具材料的上下桥运送比较困难，也导致桥梁病害不能及时得到维修。

4大型桥梁运管中存在的问题[8-9]

我国大跨度、新型结构桥梁已经和即将大量建成，并开始使用。目前桥梁管养单位，尤其是既有的大型桥梁管养单位均能按照有关部门的相关规定开展桥梁管理工作，并在制度、技术、人员和资金等方面给予充分的重视和保障，对保持基础设施稳定和维持一个良好的运输安全状况起到较大作用。但桥梁管养单位维修管理机构庞大、运营管理成本较高、检测技术落后、养护维修技术水平低、经济效益低下的弊端，对现代化桥梁的管、养、修机构、设备和技术亟待深入思考、改革和完善。

4.1运营管理的问题

“重建轻养”的现象较严重，或者“建养并重”执行不到位。很多大跨度桥梁养护管理的核心是修补危害桥梁结构运营的部分，包括重新涂刷、修补铺装的凹陷以及因交通事故而损坏的一些设施等，其实质是消极的防御型，缺少对桥梁长期性能变化的科学预测，造成桥梁的养护、维修和管理达不到良好状态。

虽然在管理中执行“检养修分开”模式，但目前日常维护实际上是执行“状态修”的检修模式，一般情况下哪个地方有问题就维修哪个地方，特别是在劳力有限的条件下，养护维修工作大都集中到了桥梁附属结构，主体结构和重要部位往往被忽视。

4.2人员及机具设备的问题

按目前的管修方式，既有铁路桥梁一线管理单位人员偏少，退休人员持续增加而人员补充不足，新增设备造成人员不断分散，一线人员年龄偏大、人员文化水平偏低，现场检查维护人员严重缺乏。同时，目前桥梁一线管养单位管理范围内既有线下穿、上跨工程较多，需要派驻人员常驻现场，监督指导施工，造成了桥梁日常养护维修人员更为紧张。另外，目前铁路维修都采用“天窗修”模式，天窗时间有限，而桥梁里程过长，缺乏足够时间完成桥梁维护工作。

4.3桥梁自身状况的问题

总体上桥梁主体结构整体状况较好，但桥梁附属设施问题较多。主要体现在：附属结构布置、结构尺寸设计不合理，检查检修通道不完善，桥梁检查设施损坏或缺失，桥上缺少应急通道和材料存放区，附属结构施工质量差等。同时，由于很多附属设施损坏较为严重，造成很多桥梁检查、维修工作无法实施。

4.4养护维修技术的问题

目前大桥的养护、检测主要以人工为主，辅以简单的仪器设备，检测技术较落后、养护维修技术水平较低。虽然大部分大型桥梁建有健康监测系统，可是普遍利用率不高，大桥管养缺乏数字化、信息化和现代化的养修技术、检测技术和管理手段。大量新设备、新材料和新工艺等在现代大桥上应用较多，但缺乏相应的现代化检测技术和检测手段的应用。

目前国内有不少桥梁建立了桥梁养护管理系统，在中小桥梁方面取得了一定的成效，且大部分系统都是一些较为简单的桥梁管养信息系统，但在大跨度桥梁管理的理念、理论及方法的系统化方面，仍处于初级阶段。同时，也缺少相应的管养标准，针对大跨径悬索桥与斜拉桥的养护规范尚处于空白。

5现代大型桥梁运营管理对策

近些年来，我国相继建成了一大批大型桥梁，积累了比较丰富的桥梁设计和施工经验，但与辉煌的“桥梁大国”的建设业绩相比，桥梁运营管理方面取得的成绩与经验则略显不足，很多桥梁处于“只建缺养或养护管理不到位”的现状，很多桥梁监管养护基本还处于“头痛医头、脚痛医脚”的情况，导致出现了桥梁坍塌、拉索锈蚀突然断裂等一系列桥梁病害或事故。复杂的新结构、新技术、新材料的应用和科学技术发展的要求都给桥梁养护维修带来了新的挑战，也对大型桥梁运营管理提出了新的理念[10]。

5.1设计中应多考虑桥梁后期运管需求

重视桥梁设计，更应有主体结构和附属结构同等重要的认识。在桥梁结构选型方面要便于养护、细部设计要周全，部分构件要尽可能考虑可更换，多角度、宽视角考虑养护维修中的重难点问题，多考虑易腐蚀、易损坏部位，多从后期桥梁运营维护角度出发进行设计，将设计标准、施工标准和运营标准进行有效衔接，从源头控制桥梁的设计、建造质量。

5.2坚持全寿命周期理念，结合BIM技术，实现建管养一体化[11-12]

大桥在建造时就要坚持全寿命周期理念，以大桥的整体最优和安全运营为目标，将运营期的信息向前集成，在大桥建设过程中，从前期规划、具体设计、到施工与运营管理等各个环节，始终坚持全寿命周期管理，实现建设、运行、管理并重。

将BIM技术应用于大桥规划、设计、施工及管理各个阶段，利用数字化三维技术，整合物联网技术、云技术和建造技术等，优化设计流程、控制施工质量、简化运营管理，实现大桥的建管养一体化，完成大桥设计、施工及运维阶段的顺利衔接，真正做到科学管养大桥。

5.3构建现代化的桥梁运营管理体制

按照现代化管理思想构建大桥运管体制，管理体制构建首先应以保证大桥安全运营为指导思想，既要满足铁路管理要求，也要能保证大桥安全运营维护，更要有现代化的管理思想和管理组织，而且还要求有现代化的管理方法和手段。

管理模式与机构设置需要满足高效率、低成本、充分满足运营要求等原则，考虑技术、经济、社会和政治等方面因素，从现代化管养和技术需求角度出发合理配备人员设备，科学配置检、监、养、修资源，构建适用于大型桥梁的思想先进化、机构扁平化、管理信息化、检测现代化、作业机械化的全新大型桥梁运营管理模式。

5.4建立现代化大型桥梁管养体系

首先，改变养护理念，贯彻执行预防性管养思想，对桥梁实行规范化、精细化、标准化管养。从思想上充分重视桥梁养护工作，要改变“重建轻养”的老观念，从“重建轻养”向“建养并重”转变，要针对具体的桥梁工程本着“治早、治小、治好”的理念对桥梁进行规范化、精细化、标准化养护，从而达到保障桥梁运营安全和延长桥梁使用寿命的目的。

其次，建立桥梁信息化档案，建立电子化运营管理养护平台，服务大桥运营期的日常养护管理工作，实现大桥档案的科学信息化管理；引进先进的检测技术和手段，合理配备人员和机具设备，提高检测效率和质量，利用数字化、信息化和现代化的养修技术、检测技术和管理手段指导大桥的日常养护维修。

最后，建立桥梁全信息管理中心平台。建立集智能巡检系统、移动互联巡检终端系统、适用于管养的桥梁长期监测系统、养护维修信息管理系统、桥梁安全监视系统、运营管理养护平台于一体的桥梁全信息管理中心平台，采用巡检、监测和试验技术相结合的技术，制定预防性、高效、经济、合理的养护维修措施，从局部到整体、从内到外及时掌握大桥的工作状况及发展趋势，对危险状况及潜在威胁及时预警，保障大桥安全运营，全面提升桥梁运营管理水平[13]。

5.5重视大桥安全运营管理

从战略的高度重视并抓好大型桥梁运营安全管理工作，积极采用信息化技术，努力创建平安大桥，建立大桥安全运营管理系统，对大桥重要结构构件进行长期健康监测，安装交通安全监控系统，对桥梁风灾、地震、火灾等突发事故进行安防监控，及时发现事故并启动应急预案快速响应。

6结语

目前，随着我国经济的发展，桥梁建设水平突飞猛进，攻克了一系列的建设难题，与此同时，既有大型桥梁的运营管理和养护维修问题日益严峻。大型桥梁后期运营维护保养工作量大、内容繁琐，每年在桥梁运营维护方面消耗的人力、物力、财力巨大。而传统的桥梁运营管理体制及养护维修技术在复杂的桥梁结构和先进的科学技术面前已经显示出了一些不足。因此，开展基于预防性管养的大型桥梁运营管理技术研究日益重要，通过建立现代化的大型桥梁运营管理体制和管养体系，实现大型桥梁的数字化养护管理，实现桥梁结构养护管理的技术升级与管理模式的转变，是提高大型桥梁的运营管理水平、养护管理质量、保证桥梁结构正常使用性能的发展方向。

参考文献：

[1]余泽西.客运专线固定设备综合维修管理模式研究[D].成都：西南交通大学，2009.

[2]陈勋.高速铁路基础设施综合养护维修管理模式探索与实践[J]. 铁道建筑，2013(6):122-125.

[3]马良民，顾建华.我国高速铁路基础设施综合维修管理模式探讨[J].铁道标准设计，2011(7):18-21.

[4]上海铁路局，同济大学.沪宁高速铁路基础设施养修技术研究总报告[R].上海：上海铁路局，同济大学，2012.

[5]王东.高速铁路委托运营管理模式研究[J].铁道运输与经济，2014， 36(6):1215.

[6]金辉.京沪高铁南京大胜关长江大桥养护模式探讨[J].现代交通技术，2013，10(6):51-55.

[7]铁道部京沪高速铁路建设总指挥部南京指挥部.京沪高速铁路南京大胜关长江大桥工程技术论文集[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[8]任远.大跨度斜拉桥养护管理系统的数字化研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.

[9]谭川，宋刚，孟立波.基于云平台的大型桥梁管养系统研究[J].公路交通科技，2014(6):127-130.

[10]陈艾荣，袁欣.桥梁维护、安全与运营管理—技术与挑战[M].北京：人民交通出版社，2013.

[11]徐骏，李安洪，刘厚强，等.BIM在铁路行业的应用及其风险分析[J].铁道工程学报，2014(3):129-133.

[12]逯宗田.铁路设计应用BIM的思考[J].铁道标准设计，2013(6):140-143.

[13]聂良涛，易思蓉，林俊.高速铁路工务工程基元模型库系统研究与应用[J].铁道标准设计，2015，59(5):5-10.

Service and Maintenance Analysis of Large-Scale Railway Bridge and Countermeasures

CHEN Shu-li1，2， ZHAO Wei-gang1，2， YAN Bin3

(1.Structure Health Monitoring and Control Institute， ShiJiazhuang Tiedao University， Shijiazhuang 050043， China;2.The Key Laboratory for Health Monitoring and Control of Large Structures of Hebei Province， Shijiazhuang 050043， China;3.Shanhai-Nanjing Intercity Railway Holdings Co.， Ltd.， Nanjing 210042， China)

Abstract：With the rapid development of bridge construction and the continuous application of new technologies， many large-scale bridges have been built and opened to traffic. At the same time， the problems in the service and maintenance of bridges are becoming increasingly serious. Based on the summary of the service and maintenance of many railway bridges， detailed analysis of the service management of two typical bridges is conducted. The two typical bridges are the DaShengGuan Changjiang River Bridge (on the Beijing-Shanghai High-Speed Railway) and the Zhengzhou-Jiaozuo intercity Yellow River Bridge. The condition analysis and countermeasure research of large-scale railway bridges are completed. The results show some deficiencies in management system， maintenance， design and construction interference， inspection techniques and means for large-scale railway bridges. Preventive management， digital maintenance management， technology upgrading of maintenance management and change of management mode can be achieved by adopting modern management methods， advanced information technology， testing technology and digital technology， which indicate the development trend to improve service management level and maintenance quality， and ensure normal service of structures of large-scale bridges．

Key words：Railway; Large-scale bridge; Service management; System; Maintenance; Countermeasure

中图分类号：U44

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.04.013

文章编号：1004-2954(2016)04-0053-05

作者简介：陈树礼(1978—)，男，副教授，工学硕士，研究方向：桥梁检测、监控/监测、加固及评定，E-mail：13832115905@163.com。

基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题(2014G004-B)；河北省高等学校科学技术研究项目(QN2015258)

收稿日期：2015-08-11； 修回日期：2015-09-17