东非新建铁路运营初期线路安全维护

聂治国

（中铁二局集团新运工程有限公司，四川 成都 610036）

线路是直接与轮对发生作用的基础设施，线路安全是行车安全的保障。影响线路安全的因素有很多，东非铁路表现最突出的因素有偷盗破坏、水文以及线路维保质量。根据铁路沿线自然环境恶劣的特点，表现为海拔变化大、气温高、紫外线强、温差大、风沙大等，结合铁路沿线存在大范围无人区的情况，制定了轨道车巡线代替人工巡线的方式，及时发现偷盗破坏现象，确保线路安全。根据铁路沿线水文特征和水文变化情况，邀请设计院制定了系列的工程整治措施，降低水害风险，提高线路安全。根据铁路存在长大区间以及人员配置需求，引进了由中国中车量身定制的弓网检测车，提高了线路维保效率和质量。

1 铁路概况

该铁路横跨非洲两国，被埃塞俄比亚（简称“埃塞”）和吉布提两国誉为“运输生命线”，是“一带一路”倡议的早期成果，西起埃塞首都亚的斯亚贝巴，东至吉布提港，全线长约751.7 km，起点至边境站在埃塞境内，长667 km，边境站至港前站在吉布提境内，长84.7 km。埃塞境内起点至阿达玛段为双线约114 km，其余为单线。铁路为客货共线电气化铁路，参照中国Ⅱ级铁路标准设计，设计客车时速120 km/h，货车时速80 km/h。全线初期设20座车站，最大站间距离70.4 km，最小站间距离12.2 km。铁路位于东非高原，自然环境恶劣，地势落差大，铁路沿线受季节性洪水常年累月的冲刷掏蚀影响，地表深切的干涸冲沟发育，每年4—6月为小雨季，雨量相对较少，7—9月为大雨季，雨量集中。

2 巡线

2.1 国内外巡线方式发展变化

国内铁路线路最初的巡道方式为人工巡道，即巡道工按照规定范围定时完成对铁路线路的徒步检查工作。随着国家铁路系统的不断完善，部分线路的人工巡道方式已不能满足铁路安全运营的需求，例如青藏铁路由于自然条件恶劣，无法由人工步行巡道来检查线路故障，因此在2005年开始，由中国铁道科学研究院铁道建筑研究所开始研制适合青藏线的高原巡检车[1]，利用巡检车代替人工巡道。2012年，中国第一台自主研制的全面覆盖高铁线路工务、供电和电务3个专业巡检作业的综合巡检车应用而生。国内外利用综合巡检车代替人工巡道已是屡见不鲜。随着铁路综合系统的不断发展，利用无人机对基础设施进行巡检的各种应用更是层出不穷。

2.2 铁路巡线方式选择

铁路盗损事件频发，仅运营首年度发生盗损事件400余起，表现为基础设施的偷盗和破坏，例如轨道扣配件、联结零件、护轮轨梭头、桥梁走道板、桥梁护栏、站场信号灯、直放站电瓶、绝缘子等，甚至更恶劣的是人为锯断接触网立柱拉线。线路安全遭受严重威胁，为了降低行车安全风险，综合考虑铁路沿线存在大范围无人区、昼夜温差大、紫外线强、存在猎食动物、白天气温高等因素，管理团队提出了采用轨道车巡线代替人工巡线的模式，既解决了巡线难的问题，又不需要额外增加设备，同时可以减少人工用量节约成本，一举三得。轨道车巡线由巡线人员乘坐轨道车对铁路沿线进行巡查，相较于人工巡线具有极大的优势：①实现了24 h待命出动；②因为轨道车可以携带大量易盗损件以及维修工器具，实现了随发现随处置，极大提高了线路安全；③轨道车可以随车携带安保人员，可以确保外出作业人员的人身安全。

2.3 轨道车巡线应用情况

2.3.1 具体巡线措施

客车开行4 h前和货车开行6 h前必须安排轨道车对全线进行巡线，若现场施工作业时间在客车开行4 h前和货车开行6 h前，则不单独进行巡线作业。汛期大雨及以上降雨区间执行雨后巡线作业。货车在汛期当日夜间21：00至次日凌晨05：00间发生大暴雨及以上降雨的区间，原则上不安排轨道车执行夜间巡线，由调度中心将货物列车扣停在该区间两端的车站。

2.3.2 应用情况

根据运营第三年度统计数据，一个综合维修中心在4—11月，共计使用轨道车巡线13.9万km，发现设备设施故障、临近营业线作业和其他故障共计31起，其中工务设施盗损21起、电务设施盗损7起、临近营业线施工3起；存在较大安全隐患故障18起，包括12起轨道扣配件被盗、4起电务设施损坏和2起临近营业线搭设脚手架施工。

铁路运营前5年没有发生一起因巡线没发现设备设施故障导致的事故，轨道车巡线符合铁路的特点，将在很长的时期内发挥它的作用。

3 水害治理

铁路总体上位于东非大裂谷台地，受地形影响，地表排水路径与铁路交织，局部降雨现象突出，水量集中、水势凶猛，铁路与周边水文环境持续不断地互相影响，某些段落发生了较为严重的水害。发生的严重水害主要包括桥下河道淤积、河床明显抬高，框架桥入水口壅水、下游河道淤积，边坡冲刷严重等。为了彻底消除水患，特邀请了设计院对铁路沿线水文再次进行了调查，对比铁路建设期水文勘测资料，寻找水文变化规律，结合现场实际情况，制定了水害治理的基本原则：①“防”，采取防范措施降低洪水对迎水面的冲刷；②以疏为主，以堵为辅；③根据区域排水系统，进行综合治理。本文以框架桥水害和湿地保护区水害治理为例进行说明。

3.1 框架桥水害治理

3.1.1 现场勘察

该框架桥水害的表现特征为：框架桥入水口壅水、主水流翻越翼墙旁边的锥体，冲刷道床，部分水流沿铁路左侧侧沟排泄，下游端个别段落出现水漫路肩。

根据现场勘察，附近山脊流水路径在该河道上游汇集，河道入水口在线路左侧，框架桥与河道斜交，洪水流经框架桥后沿铁路右侧河道纵向排泄，并通过铁路的下一个框架桥后回流至铁路左侧，汇入该片区域的自然泄洪河道。河道上下游排水路径与建设期相比发生了较明显的变化，主要表现为框架桥上下游主河道出现了横移，框架桥附近河道纵向排水坡受采砂采石和自然冲刷影响起伏变大。洪水过后情形如图1所示。

图1 洪水过后情形

3.1.2 治理方案

经过设计院、建设单位和维保单位评估最终提出：首先在框架桥入水口弯角设高差约2 m的分洪沟，联通下一个框架桥出水口，使多余洪水通过分洪沟排走；其次对河道上下游纵坡进行顺坡；最后改善河道流水路径并修建必要的护岸及其他防护工程。

经过摸拟计算，分洪沟可以分担的流量约为70 m3/s，在考虑到2个框架桥过水能力的情况下能够满足洪水过水需求。框架桥水害整治平面示意图如图2所示。

图2 框架桥水害整治平面示意图

3.1.3 治理效果

经过3个雨季对该处水害地点泄洪能力的观察，河道上下游流水顺畅，分洪沟在遭遇暴雨后起到了分担流量的作用，铁路沿线路基边坡和河道铺砌完好，水害整治效果显著。建好的分洪沟如图3所示。

图3 建好的分洪沟

3.2 湿地保护区水害治理

3.2.1 现场勘察

该处水害主要特征为路堑边坡冲刷严重，存在积水过量直接冲击铁路的风险。边坡冲刷如图4所示。

图4 边坡冲刷

根据现场勘察，水害地段为路堑段，铁路穿越湿地自然保护区，地势低洼，地表植被丰富，有一条自北向南的自然冲沟被铁路截断，铁路左侧区域地表水汇集，为了确保该处原有的湿地自然环境，该处的国家森林公园禁止施工单位通过引流的方式排泄汇聚的积水，随着铁路建成对周边自然环境和水文地理环境的影响，铁路左侧湿地区域原有的泄水位置出现变化，最终形成了朝向铁路侧排水的新系统。

3.2.2 治理方案

为尽量保护当地湿地环境，减小对周围环境影响，同时满足畜牧牲畜饮水需求，提出了该区域水害整治的最终方案：①在堑顶左侧设置顶宽5 m的导流堤，迎水面采用浆砌片石封闭，确保左侧积水不向铁路侧流动；②在湿地积水区域设置底宽5 m的溢流沟，将水引排至蓄水池，既可以满足湿地环境要求，又可以自动调控汇水区总积水量，从而降低水减小对铁路侧导流堤的影响；③在距线路左侧约100 m处设置约20万m3的蓄水池，满足牲畜饮水需求。湿地保护区水害治理如图5所示。

图5 湿地保护区水害治理示意图

3.2.3 治理效果

经过3个雨季对该处水害地点的观察，导流堤和溢流沟有效防止了积水向铁路侧发展，蓄水池在整个雨季期间一直有水，已经成为了附近村民牲畜用水的取水点，整个整治方案既解决了水害问题，又考虑了环境保护要求，同时给地方居民提供了便利，一举多得，效果良好。溢流沟和蓄水池如图6所示。

图6 溢流沟和蓄水池

4 线路维保

4.1 维保概况

偷盗破坏和水文变化是导致线路不安全的外部因素，线路本身质量则是影响线路安全的内部因素，内外结合是全面提高线路安全的最佳途径。铁路运营初期由两家中资企业组成联合体实施运维管理，根据线路等级、基础设施种类、数量等，全线设2个综合维保中心，每个综合维修中心下设4个维修车间，每个车间维修作业人员定编约50人。维修作业内容包括线路、桥梁、房建等所有工务专业，每个车间仅线路需维护约100 km。定编人员少、线路长、任务重，实现高效、精准维修成为了提高线路维保质量的必经途径。

运营首年度线路检测由山西太原生产的1台小型轨检车结合人工添乘检查的方式进行。受车体质量、轨检系统、轨检车对高温环境的适应性、车体故障、检测数据不够准确等条件的限制，线路超限处发现困难，检测数据超限处所与实际位置不符，往往相差数百米，检测效率低。为了实现精准维修、提高线路维修水平和维修质量，运营第二年引进了由中国中车在既有25G型铁路客车设计平台基础上开发设计的新型检测车辆。

4.2 弓网轨道检测车简介

车辆设有接触网检测装置和轨道检测装置，具体包括接触式检测设备、非接触式检测设备、车体位移补偿装置、定位器坡度检测设备及弓网视频监控装置、轨道检测装置[2]。车辆总质量包括车辆的自身质量、检测设备的质量、定员及整备质量，在定员载荷下，轴重不大于17 t。车辆两端设通过台；一位端设厕所、淋浴间、厨房及小走廊，小走廊内设敞开式洗面间、灭火器、垃圾箱；车体中部至二位端依次设工作室、2个4人包间（上下双层卧铺）、观察室、会议室和检测室；观察室内对应的车顶上方设观察塔。可编于旅客列车的首尾进行编组运行，整列车最大编组不超过20辆。

车辆本车采用交流三相四线制AC380Ⅴ、频率50 Hz的供电形式，设DC600Ⅴ贯通干线、39芯贯通干线，干线均不引入车内控制（播音线除外）。电气控制系统故障时能够启动车辆设置的应急照明功能。车下设有AC380Ⅴ外接电源，停站或入库检修时除可使用本车自带发电机组发电供电外，也可使用外接电源供电。弓网轨道检测车如图7所示。

图7 弓网轨道检测车

4.3 弓网轨道检测车运用

4.3.1 开行方式

弓网轨道检测车既可以单独开行，也可以挂在旅客列车上开行，因为其先进的定位系统和故障检测技术，可以精准地发现铁路线路故障并定位故障处所。检测车将轨道方面的故障按照4个超限等级予以统计，并结合轨道维护的其他标准要求形成故障清单，维护人员根据故障清单安排维修任务，从而实现线路质量的数据化管理、科学化管理。

4.3.2 检测统计数据

运营第二年引进，第三年正式启用弓网轨道检测车，2020年3月至11月共检测7次，数据统计如表1所示。

表1 2020年弓网轨道检测车轨道检测数据统计表

从表1中可以发现，使用弓网轨道检测车后，线路质量水平有了明显提高，线路平均TQI值从9.63降低至8.1左右。

4.3.3 应用情况

根据统计数据，运营第三年度线路维保作业同首年度相比较，上道作业次数和时长环比缩短了近80%，同次年度相比较，上道作业次数和时长环比缩短了近50%，但是维保质量有了大幅度提升，印证了引进弓网综合检测车的必要性和科学性。

5 结语

该铁路因地制宜地采用轨道车巡线、工程措施治理水文变化以及引进弓网综合检测车的方式，从根本上保障了铁路运营初期的线路安全。巡线保障线路设施设备完好，弓网综合检测车的应用提高了线路维保作业效率和水平，水文变化治理减少了周边环境对铁路线路安全的影响，从而使这条铁路在周边自然环境复杂、社会环境复杂、司法不健全等不利因素影响下依然能够安全运行。东非铁路安全承载的是融中国设计、制造、建设、运营为一体的全产业链中国标准，对铁路运营初期线路安全的探索有助于中国铁路在海外大地走得更长、更远。