高速铁路基础设施综合维修生产力布局优化研究

王宇嘉，贾永刚，孙耿杰，张琨，罗小华

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081；2.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

0 引言

近年来，围绕建设交通强国，我国铁路发展已从速度规模型向质量效益型转变，基础设施、设备现代化等“硬实力”实现了快速增长和整体升级。高铁行车密度大，突发故障影响范围大、社会传播速度快，对基础设施故障安全保障水平和应急处置能力提出了更高要求。为积极推进高铁基础设施生产组织改革，中国铁路总公司（以下简称总公司）于2017年、2018年先后组织制定了《中国铁路总公司关于推进高速铁路综合维修生产一体化管理的指导意见》《中国铁路总公司关于加快推进高速铁路综合维修生产一体化管理的通知》[1-2]，在全路范围内推进高速铁路综合维修生产一体化的实施。生产力布局作为综合维修体系的基础组成部分，直接影响着基础设施养护维修的生产组织模式及作业效率。为适应高铁技术先进可靠、专业融合、应急处置高效的基础设施维护管理体系，有必要对高速铁路综合维修生产力布局进行优化，提出高效率、低成本、集成化、现代化、先进适用的综合维修生产力布局方案。

1 综合维修生产力布局现状分析

1.1 管辖范围设置

目前我国高速铁路基础设施维修普遍采用专业维修段、维修车间、维修工区的三级管理模式，在综合维修模式下，逐步实现综合维修段、综合维修车间、综合工区的设置。

（1）综合维修段。综合维修段应完成综合维修实际的生产管理和设备的预防性计划维修，日常检测等工作。部分铁路局集团公司均推进了综合维修一体化模式，现以上海高铁维修段、重庆工电段以及海口综合维修段为例，对其管辖范围设置现状进行分析（见图1）。

图1 综合维修段管辖范围设置情况统计

由图1可以看出，3个综合维修段虽然都在段一层级进行了专业融合，但其管辖范围存在差异，与上海高铁维修段相比，重庆工电段、海口综合维修段管辖高速线路均为有砟轨道，其养护维修作业量较无砟轨道要大，管辖范围较小。同为管理有砟轨道的重庆工电段、海口综合维修段管辖范围较为接近，均在650 km（营业里程）左右。

（2）综合维修车间。综合维修车间接受综合维修段的业务管理，是基础设施日常管理单位和基层核算单位。负责管辖范围内基础设施状态及信息资料的分析管理；临时补修计划的审批及合同签订与实施；为综合工区的相应专业工班作业提供技术支持；组织完成对突发事故的紧急救援和修复等。现以上海高铁维修段、重庆工电段下设的综合维修车间为例，对其管辖范围设置现状进行分析（见图2）。

图2 综合维修车间管辖范围设置情况统计

由图2可以看出，上海高铁维修段综合维修车间平均管辖范围为232.869 km（营业里程），重庆工电段平均管辖范围为106.584 km（营业里程）。重庆工电段各工电车间比上海高铁维修段各综合维修车间管辖范围要小，主要原因一是上海高铁维修段各车间管辖线路为无砟轨道，重庆工电段管辖线路为有砟轨道；二是重庆工电段在成立时考虑高铁应急抢险的时效性，缩短了车间管辖范围。

（3）综合工区。综合工区是固定设备设施的基层管理单位。综合工区内设置线路、桥梁、接触网、信号等分专业工班，负责管内基础设施的日常养护、定期巡回检查和静态检测，配合大修、预防性计划维修和临时补修的辅助工作。现对我国部分典型高速铁路综合工区管辖范围进行统计分析（见图3）。

图3 综合维修工区（组）管辖范围占比统计

如图3所示，统计沪宁、沪杭、宁杭、五九、徐兰、大西、西成、京广、京沪、合福等高铁综合工区（组）管辖范围（营业里程），一般在50~120 km，其中管辖范围在50~80 km的占66.7%，80~110 km内的占20.0%，110 km以上的占13.3%，平均管辖范围为85.425 km。

1.2 生产力布局存在的问题

（1）管界划分不一致。为便于综合维修生产一体化管理，综合工区内各专业管界划分应尽量保持一致。目前实行的综合维修模式下，各专业的管界划分都未能实现完全统一。主要原因为各专业管理基础设施种类不同，管界划分依据也不相同。各铁路局集团公司对于各专业维修机构管界的划分差异较大，会导致日常协调联系不畅、繁忙时配合不便、作业标准不统一等问题。如某综合工区内工务专业管辖范围与电务专业不一致，在站内进行工电联合作业时，需综合工区内的工务专业联系相邻的电务工区进行作业，协调便捷性降低。

（2）管辖范围不合理。部分综合维修机构管辖范围设置不合理。如图2所示，部分综合维修车间管辖范围在200 km（营业里程）以上，在高铁应急处置作业中存在无法及时到达应急抢修地点的情况，影响高铁应急抢修效率。在进行应急抢修作业时，可采用乘动车组、轨道车或乘汽车3种方式赶赴抢修现场。乘汽车时，受抢修出行距离和城市交通条件影响较大；乘动车组及轨道车时，受轨道车共用效率及列车交路影响较大，如故障区间内有动车组积压，则无法直接到达应急地点。因此，若管辖范围设置过大，在3种出行方式下，应急响应时间均无法得到保证。若管辖范围设置过小，沿线维修机构数量增加，相应的建设及设备维护成本增加，易造成资源浪费，且由于工区配备人员同管辖范围呈正相关，在人员配备分散的情况下，难以集中力量高效完成部分大型作业。

2 综合维修生产力布局影响因素及优化原则

根据对高速铁路综合维修生产力布局现状及存在问题分析，我国高速铁路综合维修生产力布局目前具有管辖范围设置不统一、不合理，管界划分不一致等特点，有必要对综合维修机构管界划分、管辖范围设置进行优化，实现管界划分逐步统一，管辖范围便于日常作业开展、满足应急抢修需要、适应工电供专业综合特征等布局优化目标。

2.1 影响因素

（1）轨道结构类型。将不同轨道结构类型的特性及其对养护维修的需求结合起来，是合理布局综合维修段、车间、工区，控制运营维修成本的重要途径。一是无砟轨道，无砟轨道可靠性和平顺性较高。由于道床结构的改变，无砟轨道的线路条件质量较好，一般不在无砟轨道上进行较大的维修作业，主要作业以系统检测为主，其管辖范围较有砟轨道要大。二是有砟轨道，其基础设施的质量保持周期短[3]，各专业的维修作业量较大，耗费人力及时间较多，因而其维修机构管辖范围设置较小。

（2）管辖基础设施数量及质量。作业量大的维修机构需要花费更多的人力、设备、时间资源来完成作业任务，在维修机构规模、天窗时间较为固定的情况下，需要缩短管辖距离以满足养护作业需求。一是管辖的基础设施数量，维修机构管辖范围内的基础设施数量越多，其养护维修作业量就越大，遇管辖范围内枢纽车站较多，其管辖范围应相应减小。二是管辖基础设施的质量，如管辖范围内基础设施质量较差，病害故障发生较为频繁，作业人员除了完成日常的保养及预防性检修外，还需对线路病害进行整治，增加了养护维修作业量。

（3）外部环境。一是公路交通便捷方面，如维修机构沿线公路交通条件较好，作业人员可乘汽车快速到达作业地点，则管辖范围可适当增加。若公路交通条件较差，作业人员需花费更多的交通时间到达作业地点，部分环境恶劣的地区公路设施尚未完善，仅能乘坐轨道车或步行上道作业，其管辖范围应相应缩小。二是日常作业方面，山区、高原、寒区、地质条件较差等外部环境较为恶劣的地区，相关病害发生较为频繁，增加了日常养护维修作业量，且作业条件较为困难，对养护维修机械的磨损及消耗有所增加。三是高速铁路基础设施的维修材料均须通过既有线或公路运输，部分大型维修材料还需通过平车运输，因此维修工区的布设宜与货场、既有线连接便捷，以保障维修材料及时运送，还可合理利用既有维修设施，如一些工作量较小的作业项目：锻造、铸造、木工等，尽量考虑与既有维修设施共用或外协方便。如有条件，维修机构宜设置在外部环境较好的地区。

（4）应急响应时间。高铁运行具有连续高速度、高密度的特点，基础设施如产生故障导致列车运行中断，则需组织各专业人员进行抢修补修，及时恢复列车运行。维修机构设置时应充分考虑大型维修设备以及维修人员在尽可能短的时间内赶赴抢修地点，实现快速响应，保证高铁及时恢复运营。

（5）经济成本。经济成本主要包括人员及维修机具配备成本、维修工区建设费用、大型养路机械购置费用、机械台班费等[4]。维修机构管辖范围越大，则单个维修机构耗费的经济成本越高，而全线的维修机构总数量则越少。在管辖范围设置时，需综合考虑各项经济成本，使全线总的经济成本耗费最少。

2.2 优化原则

（1）充分考虑多专业综合。在综合维修体系下，各专业需要实现统一组织架构、统一天窗安排、统一生产计划、统一作业组织、统一防护体系、统一应急处置、统一生产平台等“七统一”[2]，在生产力布局上应保持各专业一致，综合考虑各专业管理及作业特征。在设置综合维修机构管辖范围时，应综合考虑工务、电务、供电专业的管理及作业特点，并可按照自身设备划分原则进行细微调整，在此基础上做到各专业管辖范围基本一致。

（2）保障高速铁路养修高效。高速铁路要保证安全、高速、准点的运行，必须有一套反应快速的维护系统给予保证。首先要保证对检测信息的快速反应，一旦有超限等检测信息应迅速反应；其次，轨道及接触网系统等没有备用系统的设备，应在布局上充分考虑抢修时效性，在规定时间内及时到达现场进行处理，迅速恢复运营。因此，维修机构设置上应充分考虑工务及接触网作业车辆等大型维修设备的运用及停放。维修机构布点要依据到达最远事故现场的时间标准而定，间距不宜过大。

（3）节省建设及维护成本。综合维修机构设置需要找到建设费用与后期维护费用的平衡点。如工区设置距离过远，在天窗内无法完成作业任务，就需要配置更多的维修设备及人员，增加了成本投入。如维修机构设置距离过短，则会浪费建设成本。维修机构的设置在满足能够按时完成养修作业的同时，还应使得维修设备的购置、维护以及人力资源的配置等成本达到最低，实现效益最大化。

3 综合维修生产力布局优化研究

3.1 维修段、车间、工区管辖范围设置相关规定

现有技术规章、设计规范等文件内对有砟、无砟轨道维修机构管辖范围设置进行了原则性规定（见表1）。

由表1可以看出，相关规章及规范对各专业维修车间及工区管辖范围设置给出了建议值，但未对综合维修机构管辖范围设置给出相关建议。对于工务、信号专业来说，轨道结构类型对其维修机构管辖设置有较大影响，信号专业在车间设置时还需考虑枢纽地区的道岔换算数量。综合各专业现有规定，目前对于无砟轨道车间管辖范围建议一般为150~300 km（营业里程），有砟轨道车间管辖范围建议为100~150 km（营业里程）；对于无砟轨道工区管辖范围建议为50~100 km（营业里程），有砟轨道工区管辖范围建议为30~60 km（营业里程）[5-9]。综合维修车间、工区管辖范围在参考专业维修车间、工区的基础上，可适当增加。

表1 相关文件对各专业维修机构管辖范围规定统计

3.2 综合维修段、车间、工区管辖范围优化方法

（1）“时间-成本”双目标规划模型。维修过程中既要做到维修时间最短，同时也要兼顾维修成本节约，是一个双目标优化问题，存在一个平衡点使得能够同时满足时间与成本的需要。构建综合维修机构管辖范围优化的“时间-成本”双目标函数，采用Pareto最优理论对模型进行求解，得出有砟轨道综合维修段、车间及工区目标函数最低值所处的管辖范围值。

（2）管理幅度理论。管理幅度是指在一个组织结构中，管理人员所能直接管理或控制的部属数目。有效管理幅度是划分组织纵向管理层次的理论，其含义是一个上级机构所能直接有效管理其下级机构的数目。综合维修段、车间的职能包含了对下级机构的管理功能，因此可以借鉴管理幅度的理论进行综合维修段、车间下级机构管理数目的确定。

3.3 综合维修段、车间、工区管辖范围设置优化建议

（1）综合维修机构管辖范围可适当增加。高速铁路综合维修一体化推进后，为适应新的管理特征，维修机构管辖范围可适当增加。一是由于在各专业管理集中、天窗及维修机具等资源统一利用的情况下，养护维修效率有所提升，在人员及设备配备到位的前提下，可适当增加管辖范围使资源得到充分利用；二是为实行管、修分离，综合维修生产一体化还将成立负责探伤、集中修等专项修理任务的专业修理车间，原有沿线的综合车间检修能力将得到释放，可管辖更大范围的基础设施养护维修。

（2）满足抢修作业时间需求。高速铁路对应急抢修时效性要求较高，一般需保证30 min左右可赶赴至抢修地点[10]。目前我国《铁路技术管理规程》（高速铁路部分）规定大型养路机械等维修车辆不允许在车站内正线、到发线停放[11]，维修车间及工区作为维修车辆的运用单位，其设置受维修车辆停放线的影响，多需依托车站设置。《高速铁路设计规范》（TB 10621—2014）中规定了高速铁路站间距离宜为30~60 km[12]，根据抢修时效性要求，可推算出综合工区宜管辖2站2区间。

（3）管辖范围设置建议。通过上述分析，结合管理幅度理论分析及“时间-成本”双目标模型测算结果[13]建议按每1 000 km（营业里程）设置1处综合维修段，负责3~4条高铁线路的维修工作；综合维修车间，有砟线路按每150 km（营业里程）设置1处、无砟线路按每200 km（营业里程）设置1处，管理3~4个综合工区；综合工区，管辖范围不宜大于60 km（营业里程），站间距较小的城际铁路、山区、高原、寒区及枢纽，管辖范围可适当缩减。

（4）统一管界划分。在推进综合维修一体化过程中，管界划分的调整基本都是以某一专业为基准，其他专业重新调整，目前全路18个铁路局集团公司中有13个以电务专业设备为主统一分界，有3个铁路局集团公司以供电设备为主统一分界，有2个铁路局集团公司以工务设备为主统一分界。各专业管界划分依据不同，工务专业按照设备里程划分，供电专业按照供电臂、电分相、绝缘开关等划分，电务专业按照机房轨道电路回路划分（沿线中继站）[13]。其中电务专业轨道电路站间分界在线路设计阶段已确定，难以根据其他专业设备特点进行灵活调整，建议管界划分以电务专业为基准保持统一[14]。

4 结束语

通过对我国高速铁路综合维修机构管辖范围设置及管界划分现状分析，结合综合维修一体化管理及管、修分离等特征，考虑高速铁路应急抢修、轨道结构、外部环境、经济成本等因素，提出综合维修段、车间及工区管辖范围设置及管界划分建议。为优化我国高速铁路综合维修生产力布局，推进高铁基础设施生产组织改革提供支持。今后在高速铁路综合维修生产力布局时，应进一步结合基础设施质量和生产组织实际，逐步实现布局集成化、现代化、合理化、高效化。