铁路机辆设备工程规划研究

李伟东

(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)

铁路机辆设备包括机务、车辆、动车段(所)，是承担机车、车辆、动车检修的场所，装备了大量先进检测、检修设备，一个机辆设备几乎囊括了铁路行业所有专业，机辆设备工程是铁路工程很典型的缩影，折射了铁路技术的专业性、复杂性、系统性、先进性。机辆设备工程因其重要性，在勘察设计中一般需专题研究。

受制于具体工程设计范围的限制，当前的机辆设备工程设计多停留在执行规范、满足规模需求的层面，迫切需要通过规划设计勾勒出清晰、可行、科学的发展模式和发展途径[1-2]。国内对铁路机辆设备工程规划设计尚无统一固定描述格式，考虑到机辆工程设计内容主要包括：段址选择、功能定位、设计规模、工艺设计、设备选型5个方面，因此，可以从布点、功能、关键技术、总体管理4个方面为主要考虑因素而建立机辆设备工程规划设计框架。

1 根据路网规划、机辆制造和检修技术，合理规划布点、确定功能

1.1 机务设备

(1)机务设备布点数量和规模基本不再增加

从2012年起，全路直流机车停产，后期均供应交流机车，现行直流机车自然到限报废。交流机车采用先进的交流传动技术，牵引力大，国内六轴交流机车HXD3B牵引力可达到9 600 kW，六轴直流机车牵引力最大的机车为SS7，牵引力仅有4 800 kW，1台HXD型交流机车可替代2台SS型直流机车。因此，在满足同样运能需求的情况下，交流机车相比直流机车配置数量减少一半，截至2017年底，全国铁路机车拥有量为2.1万台，比2016年减少372台[3]，其中交流机车约占50%[4]。虽然到2030年普速铁路运营里程还将增建50%，但届时直流机车基本都替换为交流机车，全路机车配属量约增加12%。

另外，交流机车由于采用了大量新技术、新材料，交流机车的检修体现了“重检测、轻检修”的特点，交流机车运行1年或20万km以下时，检修作业基本上以性能和安全检查为主，运行2年或50万km以上，才以深度检查和定期检修为主[5]。因此，交流机车相比直流机车检修频次低，检修量小。

综上所述，全国机车配属量下降，检修作业量下降，目前全路共设有69个机务段[6]，机务设备布点数量和规模基本不再增加。

(2)改造既有机务段满足交流机车C1～C4级修作业需求

我国交流机车采用了C1～C6六级修程。其中C1～C4修基本由各机务段承担，C5级修由原规划的7个检修段和太原、沈阳、北京、兰州局承担，C6级修由原路网规划单位承担[7]。由于牵引技术等的不同，交流机车检修和直流机车检修不尽相同，架车机、清洗设备等部分通用设备可以共用，但交流机车还需配置一些专用检测设备，比如交流电机检测设备。

因此，后期存在大量的机务段改造工程，增设交流机车专用检测设备，不过这些检测设备多为移动式设备，工艺设计相对简单，土建工程量相对较小。

(3)枢纽规划调整，客机整备所因普速车站的调整而择址迁建

为充分利用城市有限的土地资源，实现经济效益最大化，很多城市规划调整客站分工，迁建普速车站至郊外，引起配套客机整备所的迁建。

(4)需与高铁一并建设救援设施和热备内燃机车设施

铁路救援列车设施救援半径为250 km[8]，热备内燃机车救援半径为100 km[9]，高速铁路需一并配套建设救援列车设施和热备内燃机车设施。

1.2 车辆设备

(1)货车设备布点数量和规模基本不变

从我国的货物运输以及管理现状分析，铁路与公路运输竞争较为激烈，铁路主要承担大宗物资的长途运输，根据《2018～2020年货运增量行动方案》，到2020年，全国铁路货运量将达到47.9亿t，较2017年增长30%，因此货车的配属量将进一步增加，货车设备布点和规模仍需增加[10]。

(2)客车设备布点数量和规模还需增建

根据路网规划，2017年普速铁路运营里程为10.2万km，2030年达到15.5万km[11]，增加50%，后期普速客车配属量将随着普速铁路的建设稳定增加。普速客车的整备及检修段所仍需进一步规划建设。

(3)时速160 km动力集中型动车组的投入，对后期客整所建设提出了新的要求

2017年9月，铁路总公司公布了时速160 km动力集中电动车组技术条件，以提高客车的利用率，提高运能。动力集中型动车组整备作业除满足拖车客车整备作业外，还需兼顾动力机车的整备，作业方式类似于动车运用所，因此在后期客整所的建设中需考虑。

(4)枢纽规划调整，客车技术整备所因普速车站的调整而择址迁建

普速车站的调整引起配套客车技术整备所的迁建。

1.3 动车设备

(1)高速铁路的快速建设，动车运用所缺口较大，仍需大量建设

截至2017年底，全国高速铁路运营里程达到2.5万km[4]，根据路网规划，2020年预计达到3万km，2030年达到4.5万km[11]。截至2017年底，全国动车组2935标准组[4]，2020年达到3 483组，2030年达到5 541组[12]。动车组的大量投放，相应需要配套建设大量动车设备。

目前全路既有及在建动车运用所检查线仅有300余条，能力基本饱和。2020年，需检查线348条，2030年需要554条，存在较大缺口，因此，近期仍需大量建设动车运用所工程。

(2)动车段需进一步增建

目前全路既有7个动车段，基本覆盖全路动车组检修需求，上海、广州、北京、武汉、沈阳、西安、成都动车段分别覆盖华东、华南、华北、华中、东北、西北、西南地区[13]。经测算，2030年，全路需要312个检修列位，而目前7个动车段只有102个列位。虽然目前西安等动车段正在扩建，CRH2型动车组也正在考虑延长检修周期，但由于动车组的大量开行，近期仍存在检修缺口，需要进一步增建[14]。

2 深入研究工艺设计和设备选型，解决关键技术

2.1 工艺设计决定了机辆设备工程检修能力与效果

工艺设计一直是铁路机辆设备工程设计的关键技术之一，工艺设计具有虚拟先导性。

近年来机务、车辆设备重点开展标准化整备作业，设计过程中应注重新技术、新设备的使用条件，相应设置房屋、线路、管沟等配套工程。动车组运用所经过了近十年的发展和积累，工艺方案成熟，动车运用所股道较多，一般采用两场或三场纵列式布置，存车场接车站，采用列车模式，可快速接发车。动车段检修库房较多，由移车台连接采用并列式布置，检修工艺复杂，不断推出新技术、提出新要求。

2.2 设备承载着工程的功能、效率，应满足“适应、高效、节能、人机工程”的要求

设备是机辆工程实现检修功能的实物载体，设备选型、配置数量决定了检修效率。设备可分为检测、检修、辅助生产、办公设备，各类设备选型重点不同。

(1)检测设备

检测设备满足机辆状态修需求，体现自动化、快捷化、动态检等特点。比如轮对动态检测设备、自动过分相检测、空心轴探伤设备等。检测设备应具有高可靠性、数据可信、安装简易[15-16]。

(2)检修设备

检修设备满足机辆定期预防修需求。比如不落轮镟轮车床、轮对压装设备、转向架更换设备等。检修设备运行应具备高稳定性、生产精确、效率高[17]。

(3)辅助生产设备

辅助生产设备不直接用于检修机车、车辆，而是作为检修设备的辅助设施，比如转轮器、作业平台、搬运车辆、登车梯等。辅助生产设备主要体现适用、节能、舒适。

(4)办公设备

办公设备主要指办公信息化设备，用于对生产、人员的信息管理。一般采用分级多模块管理。办公设备可使得生产质量可控、生产效率高、管理便捷。

3 做好总体策划和接口设计

机辆设备工程相比一般铁路工程设计更具有复杂性、系统性、非唯一性等特点。因此，总体管理的作用就非常重要了，优秀的总体管理可使得的项目向预定方向良好发展，达到按期完成、保证质量、投资可控的目的[18-19]。

(1)做好总体策划

总体策划是经过分析、推理、判断等一系列思维活动对技术进行了合理的重构，总体策划对设计工作的开展具有指导性作用[20]。包括评估总体组现状、分析工程面临的机会与挑战、确定工作目标、制定技术标准、明确外部条件等内容。

(2)采用强矩阵式，做好总体管理，加强专业接口

一个机辆设备工程由十几个专业组成，几乎涉及铁路设计行业所有专业。因此，专业接口管理尤为重要。目前设计行业主要采用矩阵式项目管理，这种管理方式天然的缺点就是当职能领导和总体发生矛盾时，专业负责人往往牺牲总体的利益而听从职能领导，使得项目执行力不高，积极性不高，延伸至项目中，使得设计成果低质化。

采用强矩阵式项目管理方式，总体加强行政、技术、质量监管。技术上，总体优先制定设计方案，提前与相关生产院会审。质量上，增加对各专业技术文件复核工作；行政上，与生管部一并协调各个专业负责人，注重项目评优策划，增强各专业负责人个人荣誉感，增强工作积极性，有序推进工程设计。

4 结论

规划设计是铁路工程设计的必然选择，体现了工程设计的系统性、前瞻性的理念，对破解机辆设备工程设计发展难题，促进工程建设有序进行具有非常重要的意义[21]。针对机辆设备工程规划设计，结论如下。

(1)机务设备布点基本不再增加，货车设备和客车整备设备布点不足，动车运用所布点缺口较大，动车段仍会增建。

(2)机务设备需进一步补强交流机车专修设备，客车整备设备工程设计需考虑满足时速160 km动力集中型动车组整备作业需求。

(3)工艺设计和设备选型是机辆设备工程设计的关键技术，需深入研究。

(4)采用强矩阵项目管理方式提高总体管理水平，增强工程设计的系统性。