中国铁路工务发展历程与展望

2020-05-11赵文芳

铁道建筑 2020年4期

赵文芳

（中国国家铁路集团有限公司工电部，北京 100844）

新中国成立之前，铁路工务具有线路少、速度低、标准低、装备差、技术弱等特点。新中国成立以来，我国铁路工务基础设施发生了沧桑巨变，尤其是改革开放以来，中国铁路发展迅速，铁路路网不断扩充，速度不断提高，标准不断完善，装备不断更新，技术不断进步，铁路为我国经济和社会发展作出了巨大贡献［1-3］。

1 铁路工务发展的主要历程

1.1 路网规模

新中国成立前，全国铁路营业里程约2.1万km，实际能维持通车的仅有约1万km。到1978年，全国铁路营业里程发展到5.2万km，年客运、货运发送量分别达到8.07亿人次、10.75亿t。到2019年底，全国铁路营业里程达13.9万km，2019年国家铁路完成客运、货运发送量分别为35.7亿人次、34.4亿t。根据我国《中长期铁路网规划》［4］，到2025年，铁路网规模达到17.5万km左右，其中高速铁路3.8万km左右，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化；预计到2030年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。尤其在高速铁路领域，在“四纵四横”主骨架基础上，形成以“八纵八横”主通道为骨架、以区域连接线作衔接、以城际铁路作补充的高速铁路网。

1.2 运营速度

建国初期，我国客运铁路的运营速度一般为50～80 km/h。1994年，中国自行设计、施工建设了第一条广深准高速铁路，速度达到160 km/h。1997—2007年，我国铁路实施了6次大提速，铁路的运营速度达到了200～250 km/h。2008年，京津城际铁路建成通车，运营速度达到350 km/h，中国进入了高速铁路发展时代。

1.3 轨道结构

我国轨道结构的发展历程见表1。20世纪50年代，我国铁路的轨道结构主要以50 kg/m钢轨、木轨枕为主。1957年铺设了第一段无缝线路轨道。20世纪70年代，轨道结构主要采用50 kg/m钢轨、Ⅰ型钢筋混凝土枕。20世纪80年代，轨道结构主要采用50 kg/m钢轨、Ⅱ型钢筋混凝土枕。20世纪90年代，轨道结构主要采用60 kg/m钢轨、跨区间无缝线路、Ⅲ型钢筋混凝土枕。进入21世纪以来，我国高速铁路主要采用有砟、无砟轨道［5］。

表1 轨道结构的发展历程

1.4 检测技术

铁路工务检测是获取工务设备状态变化的重要手段，是评估铁路工务设备质量、制订维护计划的重要依据。没有科学的检测，就没有有效的管理。我国铁路工务检测技术经历了“以静态检查为主→静态检查与动态检查结合→动态检查为主，动、静态检查相结合，结构检查与几何尺寸检查并重”的发展历程。

静态轨道几何检测，从最早的道尺检测逐步发展为轨道检查仪、轨道测量仪检测。动态轨道几何检测经过了6代轨检车的升级改造，轨检车的发展历程见表2。

表2 轨检车的发展历程

目前，我国采用速度为350 km/h的高速综合检测列车，其集成了多种定位技术，检测精度和速度均能满足高速铁路检测的需要。轨道状态评价方面，由轨道几何局部峰值评价到增加区段均值评价、车体加速度评价、车辆动力学评价、轴箱加速度评价，从单纯的轨道几何评价逐步发展为轨道几何与轮轨关系相结合的轨道状态评价体系。

轨道探伤和巡检技术也取得了长足发展。钢轨探伤作业设备主要有探伤仪和探伤车。探伤仪从最早的手推钢轨探伤仪，逐步发展为双轨探伤仪（图1），检测效率逐步提高。探伤车从GTC-40，GTC-60，GTC-80J，逐步发展为GTC-80X，见图2。轨道巡检方面，从2007年以前的人工上道巡查，发展成为2008年前后的人工看图，巡检系统投入应用。2010年以后，随着人工智能的发展，实现了对轨道关键部件、外部环境等的自动化巡检和智能化识别。

图1 双轨探伤仪

图2 GTC-80X探伤车

1.5 维修策略

解放初期我国铁路主要采取事后修，20世纪50年代中期开始实施固定周期综合维修，20世纪80年代中期主要采用周期修，2006年开始探讨采用状态修、周期修。为适应铁路提速、高速、重载的运营需要，目前我国铁路采用“周期修与状态修相结合，设备大修以周期修为主，维修以预防性状态修为主”的维修策略［6-9］。

1.6 作业手段

20世纪50—60年代，我国铁路工务的养护维修主要是依靠人工养护，采取的工具主要有锨、镐、耙、筛“四大件”。从20世纪80年代开始，我国逐步研发了不同种类的小型机械化作业工具，初步摆脱单纯依靠人工养护维修的状态。从20世纪80年代末至今，为适应繁忙干线列车密度大、养护维修要求高的发展需求，借鉴国内外的先进技术和作业手段，我国养护维修作业机械化程度逐渐提高，大型养路机械应用越来越广泛，线路维修作业质量及效率大幅度提升。

2 铁路工务养护维修理念

为适应铁路工务高质量发展的需要，我国铁路工务秉持“线桥结构现代化、作业手段机械化、维修管理科学化”的养护维修理念，通过采取合理的维修策略，不断提高工务维护的科学性和经济性［6］。

2.1 线桥结构现代化

我国积极推进线桥结构现代化，不断提高轨道结构强度。目前我国铁路正线60 kg/m及以上钢轨占比已达91%，无缝化率达90%，钢筋混凝土枕占比达95%。普速铁路主要干线全面换铺Ⅲ型混凝土枕、Ⅰ级道砟、跨区间无缝线路，在速度120 km/h及以上线路区段实现了全立交、全封闭。高速铁路无砟轨道里程达3.6万km（延长）；推广使用了大号码道岔、高纯净度的百米定尺轨；形成了百米定尺钢轨焊接、500 m长钢轨运输及铺设成套技术，完善了无砟轨道、高速道岔、特殊土质路基、复杂结构桥梁、复杂地质隧道等建造维护技术；形成了大跨度桥上无缝线路建造维护技术；建成了精密测量控制网；大部分桥梁采用了简支箱梁结构。

2.2 作业手段机械化

我国现有大型养路机械装备包括70多种机型，涉及探伤、焊接、打磨、换轨、清筛、捣固、稳定、配砟、除雪、除沙，以及铁路基础设施的巡检、检测设备等。全路形成18个大型养路机械运用检修段，培养一批高素质的运用检修队伍。装备制造、运用技术、运用效率、作业质量等方面取得了全面进步，装备规模、作业总量跃居世界前列。

2.3 维修管理科学化

普速铁路贯彻修理标准与线路等级匹配、投入产出经济合理的方针；推行天窗修制度，其中维修天窗120 min，施工天窗180～240 min；检测车每月检测1～2遍，车载式检查仪每天全覆盖；采取周期修与状态修相结合的修理方式；开展集约化生产，车间组织生产以及专业修、集中修、机械修、精确修；推广应用了铁路工务安全生产信息管理信息系统和工务设备管理系统，使工务维护决策、分析、管理更加科学。

高速铁路工务设备维修实行天窗修制度，维修天窗240 min，在客运列车正式运营前开行确认列车；实现了综合检测列车每月等速检测2遍；车载式线路检查仪每天全覆盖；按照设计廓形对钢轨进行预打磨、预防性打磨和修理性打磨；利用精测网，实现大机精确捣固；对自然灾害及异物侵限进行实时监测；通过科学维护确保了高铁线路的高可靠性、高稳定性和高平顺性。

3 铁路工务发展展望

交通强国、铁路先行和铁路高质量发展对工务系统提出了新的要求，铁路工务部门应坚持强基达标、提质增效，着力节支降耗、改革创新，进一步推进工务安全生产高质量发展。

3.1 推进全寿命周期管理

铁路工务设备维护的目标是保持、恢复和提高设备的可靠性；保障设备的完好，提高设备的可用性；实现低成本维修；保障设备安全，适应环境要求［10］。

铁路工务维护管理，要以可靠性为中心，以全寿命周期成本最低为原则，转变设计理念，优化及改进产品、建设标准；要采取科学合理的维修策略，优化维修项目、时机，提高维护质量，延长设备使用寿命。

以可靠性为中心的核心内容是对设备进行功能与故障分析，明确设备各故障的后果；用规范化的逻辑决断方法，确定各故障的预防性维修对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段，在保证设备安全和完好的前提下，以设备故障停用损失最小为目标对设备的维修策略进行优化。根据设备的故障规律和故障后果、分线路等级、分设备部件确定维修策略，故障后果严重的开展预防修，后果不严重的开展事后修。

铁路工务系统全寿命周期管理（Life Cycle Cost，LCC）主要包括对设备或系统的设计、选型、采购、运行、维护、改造和退役等整个寿命周期的管理［11］，其核心内容是对设备、项目或系统的LCC运行分析并进行决策，全寿命周期管理示意如图3所示。

图3 全寿命周期管理示意

3.2 优化维修组织

为适应新形势下生产力的变化，工务队伍的维修组织应朝专业化、扁平化、一体化的方向发展。要不断优化劳动组织，积极推行检、养、修分开制度，努力提高检查工区分析水平；充分发挥车间作为组织维修生产的主体作用，强化车间生产组织能力、安全管控能力、技术管理能力；积极推行工务、电务、供电等专业日常维修一体化管理，促进专业管理和综合管理融合。