城市轨道交通维保装备现状及发展趋势分析

王惊雷

（中国铁建高新装备股份有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

城市轨道交通主要有运输量大、运输速度快、运输安全性高、运输准点率高、对环境危害小，节约能源和用地等显著优点。根据社会发展经验可知，一个国家的城市化率越高，其轨道交通领域的投资也就越多。结合我国逐步推进城市化的战略政策，可以预期，在不远的将来轨道交通建设将迎来新的发展高峰。

其中2021年相较2020年增长了约15%，预计2050年将达到289 条，总里程将高达11 700 公里，中国已然成为全球发展最快、规模最大的轨道交通建设市场。一个行业的发展往往会带动多个附属行业的发展，城市轨道交通行业也符合这一规律。随着城市轨道交通市场的发展，运营里程的不断增加、安全运营标准的不断提高，对于配套的维保装备市场仍存在着较大缺口，无论是增量市场还是存量市场都有着广阔的前景。大型养路机械将作为机械化维保的主力军将愈发凸显其竞争力。

1 城市轨道交通维保装备

在我国运用最多、最广的城市轨道交通系统是地下铁路交通系统，该系统的维保装备主要是地铁工程车。

地铁工程车具有种类多、定制化程度高等特点，本文结合近几年各大地铁对工程车的需求，从使用功能角度分类如下：

1.1 牵引及运输系列

牵引系列产品主要用于地铁车辆牵引及救援作业，也可为其他设备或车辆提供动力及电源，主要包括轨道车和电力蓄电池工程车，尽管电力蓄电池工程车的初始采购成本高，但综合起来看，它在全寿命周期成本、改善作业环境以及其他综合社会效益等方面具有明显的优势，特别是石油价格及其上涨预期均处于高位的当今[1]。

运输系列产品主要用于运输、起吊钢轨、货物或施工用工器具等，主要包括轨道平车、轨道平板吊车等。

牵引及运输系列产品的市场需求量都很大，两种系列的产品新线建设基本各需求2～4 台，针对运营繁忙的地铁线路，设备需求可达10 台之多。

1.2 钢轨维护系列

钢轨维护系列产品主要是进行铁路线路钢轨廓形的预防性维护、修理性维护、修复性维护，已形成快速打磨、常规打磨、铣轨（或铣磨）系列装备。

针对不同钢轨病害，可采用不同的打磨策略，实现“既不失修也不过修”的最佳经济维护模式，有效延长钢轨使用寿命。目前需求量较多的是常规打磨及铣轨（或铣磨）系列产品。

1.3 综合检测系列

检测系列产品是维护装备中种类最多的，能有效进行铁路线路智能检测、检查、诊断。通过检测系列产品可准确及时地发现伤损，同时判别伤损发展状态并做出应对措施，是保证城市轨道运营安全的关键。

检测系列产品的检测功能主要包括线路几何状态检测、接触网几何检测、接触网状态巡检、限界检测、桥隧检测、钢轨状态巡检、钢轨探伤检测等，随着科学技术的进度，检测方式多样化，如超声、漏磁以及激光等检测技术对钢轨母材的检测，超声相控阵技术对钢轨焊缝的检测，高清相机对钢轨扣件和钢轨几何尺寸的检测，视觉、激光以及红外等技术对接触网（轨）和隧道病害的检测等[2]。检测功能模块可根据地铁线路综合检测的要求进行定制组合，从而实现多检测技术融合的高效检测。

目前，检测系列产品是每条地铁线路必不可少的维保装备，需求量大。

1.4 供电设备检修系列

供电设备检修系列产品目前主要针对接触网检修，主要包括线路接触网日常检修、保养及事故抢修，代表产品主要有接触网综合作业车、接触网放线车、接触网架线作业车、接触网检修车等。接触网是一种特殊形式的供电设备，它可以把电源系统与列车电气系统相连接，为地铁列车提供电力。其特殊的受电弓耦合形式，直接决定了其与其他轨道交通设备有着本质区别，不能配置同样的备用设备，也决定了接触网存在的脆弱性和特殊性。地铁及相关用电设备在实际运行中如出现故障等不良问题，将产生断电，严重影响列车组织运输[3]。因此，该系列产品针对接触网型地铁线路是必不可少的维保装备。

1.5 线路大修系列

线路大修系列产品主要包括用于线路焊轨、换轨、换道岔、换轨道板等维保装备。线路设备大修应贯彻“运营条件匹配，轨道结构等强，修理周期合理，线路质量均衡”的原则，坚持全面规划、适度超前、区段配套的方针。线路设备大修的基本任务是根据运输的需要及线路设备损耗规律，周期性、有计划地对损耗部分进行更新和修理，恢复和提高设备强度，延长设备使用寿命，增强轨道承载能力[4]。目前线路大修系列产品代表车型主要包括地铁焊轨车、长轨运输车等，针对地铁建设较早的北京、上海、广州、深圳等设备需求量较大，其他地区设备需求随着线路运营时间的增加将逐渐凸显。

1.6 线路清洁系列

线路清洁系列产品主要定位于地铁隧道壁和轨道板清洗、沉水井和排水沟清淤等，目前代表车型主要包括地铁清洁车、清淤车等。

当今社会对环保问题越来越重视，对地铁设备的环境卫生要求也日益提高，线路清洁系列产品需求会随着各大地铁环境保护意识的加强而逐渐上升。

1.7 有砟线路维护系列

地铁线路多以无砟轨道为主，站场等存在少量有砟线路，有砟线路维护系列产品目前代表车型是地铁捣固车，用于拨道、起道抄平、道砟捣固及道床肩部道砟的夯实作业，使线路几何特征满足线路设计标准或线路维修的要求，目前上海地铁引入1 台。

有砟线路维护系列产品需求会随着有砟线路使用时间的增加而逐渐显现，如清筛、配砟等设备。

1.8 其他

现有的地铁工程车已基本实现了地铁线路的机械化维保，但针对一些特殊区域，仍存在机械化养护短板，在这里，其他装备主要指目前尚在研发阶段或亟待突破的机械化养护装备，如无砟轨道精调、隧道维保等设备。

2 城市轨道交通维保装备的发展趋势

2015年，国务院发布《中国制造2025》，明确大力推动重点领域突破发展，提出围绕先进轨道交通装备等10大领域建设制造业创新中心。2019年，国务院发布《交通强国建设纲要》，明确强化前沿关键科技研发，大力发展了智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能等新技术和交通行业深度融合。2020年3月，轨道交通协会牵头发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》明确发展方向为智慧列车并制定了目标和计划。2020年4月20日，国家发改委权威解读“新基建”，七大重点领域内，城际高速铁路和城际轨道交通赫然在列。以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系，成为高铁技术发展的应有之义[5]。

2.1 智慧集成化

我国地铁行业的规模不断扩增，紧随而来的是日益增大的维保工作量，目前轨道养护维修计划调度效率低、现场管控难度高、设备返修不可控、信息孤岛不连通等痛点难点问题凸显。近年来，结合5G、物联网、大数据、云计算等高新技术于一体的车辆智慧运维平台正在兴起，应用对象主要为检测车、探伤车、打磨车等地铁维保装备，城市轨道交通在未来将会更加深入地结合物联网与人工智能，打造多重设备的智能感知体系，实现万物互联，通过数据来推动效益、效率、安全的提升。

针对地铁工程车，需要集成各类型的工业传感器（压力、温度、速度、位移、感应开关）和终端（摄像装置、RFID 标签、GPS/北斗定位），实现车辆实时数据的采集、捕获和识别。车辆各组成单元，如发动机系统、传动系统、制动系统、电气系统、走行系统、车体车架、辅助系统、作业系统的数据通过数据总线传输到数据网关，由5G通信上传至物联网平台，从而实现了对设备的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

2.2 绿色高效化

地铁工程车大多采用柴油内燃机发电，污染大、振动大、噪音大。近年来，采用接触网供电的地铁和高铁日益增多，近几年，双动力打磨车、双动力轨道车、新能源焊轨车等需求日益增大，随着接触网取电、蓄电池取电或其他新能源取电技术的日渐成熟，城市轨道交通装备将引来一个新的突破，其中接触网和蓄电池双动力供电已得到越来越多的用户认可，两者之间可实现无缝衔接，使供电系统更加安全可靠，电能的利用也更加充分环保。氢燃料动力是国内外多年关注、研究、试运行的最具未来生命力的动力技术。氢燃料电池在电化学放电过程中无任何有害气体产生，产物也只有水，是一种理想的环保能源。

目前，世界范围内已有日本、澳大利亚、韩国、葡萄牙、美国、欧盟、英国、德国等国家或国际组织发布国家氢能战略或者氢能路线图。国内方面，我国发改委在2020年制定了国家氢能产业发展发展战略规划。绿色氢能装备已经在汽车领域得到较为广泛的应用。而随着大功率燃料电池技术的进步，相信氢能源在地铁工程车上的应用指日可待。

综上所述，本文认为智慧集成化、绿色高效化将成为我国地铁工程车的重要发展趋势。

3 结语

本文对城市轨道交通维保装备现状进行了分析探讨，从设备类型、需求、施工特点及国内先进技术发展等方面进行了简要剖析，提出城市轨道交通维保装备发展趋势，为城市轨道交通维保装备发展提供一定的参考。