中國鐵路工務發展歷程與展望

趙文芳

（中國國家鐵路集團有限公司工電部，北京 100844）

新中國成立之前，鐵路工務具有線路少、速度低、標準低、裝備差、技術弱等特點。新中國成立以來，我國鐵路工務基礎設施發生了滄桑巨變，尤其是改革開放以來，中國鐵路發展迅速，鐵路路網不斷擴充，速度不斷提高，標準不斷完善，裝備不斷更新，技術不斷進步，鐵路為我國經濟和社會發展作出了巨大貢獻［1-3］。

1 鐵路工務發展的主要歷程

1.1 路網規模

新中國成立前，全國鐵路營業里程約2.1萬km，實際能維持通車的僅有約1萬km。到1978年，全國鐵路營業里程發展到5.2萬km，年客運、貨運發送量分別達到8.07億人次、10.75億t。到2019年底，全國鐵路營業里程達13.9萬km，2019年國家鐵路完成客運、貨運發送量分別為35.7億人次、34.4億t。根據我國《中長期鐵路網規劃》［4］，到2025年，鐵路網規模達到17.5萬km左右，其中高速鐵路3.8萬km左右，網絡覆蓋進一步擴大，路網結構更加優化；預計到2030年，基本實現內外互聯互通、區際多路暢通、省會高鐵連通、地市快速通達、縣域基本覆蓋。尤其在高速鐵路領域，在“四縱四橫”主骨架基礎上，形成以“八縱八橫”主通道為骨架、以區域連接線作銜接、以城際鐵路作補充的高速鐵路網。

1.2 運營速度

建國初期，我國客運鐵路的運營速度一般為50～80 km/h。1994年，中國自行設計、施工建設了第一條廣深準高速鐵路，速度達到160 km/h。1997—2007年，我國鐵路實施了6次大提速，鐵路的運營速度達到了200～250 km/h。2008年，京津城際鐵路建成通車，運營速度達到350 km/h，中國進入了高速鐵路發展時代。

1.3 軌道結構

我國軌道結構的發展歷程見表1。20世紀50年代，我國鐵路的軌道結構主要以50 kg/m鋼軌、木軌枕為主。1957年鋪設了第一段無縫線路軌道。20世紀70年代，軌道結構主要采用50 kg/m鋼軌、Ⅰ型鋼筋混凝土枕。20世紀80年代，軌道結構主要采用50 kg/m鋼軌、Ⅱ型鋼筋混凝土枕。20世紀90年代，軌道結構主要采用60 kg/m鋼軌、跨區間無縫線路、Ⅲ型鋼筋混凝土枕。進入21世紀以來，我國高速鐵路主要采用有砟、無砟軌道［5］。

表1 軌道結構的發展歷程

1.4 檢測技術

鐵路工務檢測是獲取工務設備狀態變化的重要手段，是評估鐵路工務設備質量、制訂維護計劃的重要依據。沒有科學的檢測，就沒有有效的管理。我國鐵路工務檢測技術經歷了“以靜態檢查為主→靜態檢查與動態檢查結合→動態檢查為主，動、靜態檢查相結合，結構檢查與幾何尺寸檢查并重”的發展歷程。

靜態軌道幾何檢測，從最早的道尺檢測逐步發展為軌道檢查儀、軌道測量儀檢測。動態軌道幾何檢測經過了6代軌檢車的升級改造，軌檢車的發展歷程見表2。

表2 軌檢車的發展歷程

目前，我國采用速度為350 km/h的高速綜合檢測列車，其集成了多種定位技術，檢測精度和速度均能滿足高速鐵路檢測的需要。軌道狀態評價方面，由軌道幾何局部峰值評價到增加區段均值評價、車體加速度評價、車輛動力學評價、軸箱加速度評價，從單純的軌道幾何評價逐步發展為軌道幾何與輪軌關系相結合的軌道狀態評價體系。

軌道探傷和巡檢技術也取得了長足發展。鋼軌探傷作業設備主要有探傷儀和探傷車。探傷儀從最早的手推鋼軌探傷儀，逐步發展為雙軌探傷儀（圖1），檢測效率逐步提高。探傷車從GTC-40，GTC-60，GTC-80J，逐步發展為GTC-80X，見圖2。軌道巡檢方面，從2007年以前的人工上道巡查，發展成為2008年前后的人工看圖，巡檢系統投入應用。2010年以后，隨著人工智能的發展，實現了對軌道關鍵部件、外部環境等的自動化巡檢和智能化識別。

圖1 雙軌探傷儀

圖2 GTC-80X探傷車

1.5 維修策略

解放初期我國鐵路主要采取事后修，20世紀50年代中期開始實施固定周期綜合維修，20世紀80年代中期主要采用周期修，2006年開始探討采用狀態修、周期修。為適應鐵路提速、高速、重載的運營需要，目前我國鐵路采用“周期修與狀態修相結合，設備大修以周期修為主，維修以預防性狀態修為主”的維修策略［6-9］。

1.6 作業手段

20世紀50—60年代，我國鐵路工務的養護維修主要是依靠人工養護，采取的工具主要有锨、鎬、耙、篩“四大件”。從20世紀80年代開始，我國逐步研發了不同種類的小型機械化作業工具，初步擺脫單純依靠人工養護維修的狀態。從20世紀80年代末至今，為適應繁忙干線列車密度大、養護維修要求高的發展需求，借鑒國內外的先進技術和作業手段，我國養護維修作業機械化程度逐漸提高，大型養路機械應用越來越廣泛，線路維修作業質量及效率大幅度提升。

2 鐵路工務養護維修理念

為適應鐵路工務高質量發展的需要，我國鐵路工務秉持“線橋結構現代化、作業手段機械化、維修管理科學化”的養護維修理念，通過采取合理的維修策略，不斷提高工務維護的科學性和經濟性［6］。

2.1 線橋結構現代化

我國積極推進線橋結構現代化，不斷提高軌道結構強度。目前我國鐵路正線60 kg/m及以上鋼軌占比已達91%，無縫化率達90%，鋼筋混凝土枕占比達95%。普速鐵路主要干線全面換鋪Ⅲ型混凝土枕、Ⅰ級道砟、跨區間無縫線路，在速度120 km/h及以上線路區段實現了全立交、全封閉。高速鐵路無砟軌道里程達3.6萬km（延長）；推廣使用了大號碼道岔、高純凈度的百米定尺軌；形成了百米定尺鋼軌焊接、500 m長鋼軌運輸及鋪設成套技術，完善了無砟軌道、高速道岔、特殊土質路基、復雜結構橋梁、復雜地質隧道等建造維護技術；形成了大跨度橋上無縫線路建造維護技術；建成了精密測量控制網；大部分橋梁采用了簡支箱梁結構。

2.2 作業手段機械化

我國現有大型養路機械裝備包括70多種機型，涉及探傷、焊接、打磨、換軌、清篩、搗固、穩定、配砟、除雪、除沙，以及鐵路基礎設施的巡檢、檢測設備等。全路形成18個大型養路機械運用檢修段，培養一批高素質的運用檢修隊伍。裝備制造、運用技術、運用效率、作業質量等方面取得了全面進步，裝備規模、作業總量躍居世界前列。

2.3 維修管理科學化

普速鐵路貫徹修理標準與線路等級匹配、投入產出經濟合理的方針；推行天窗修制度，其中維修天窗120 min，施工天窗180～240 min；檢測車每月檢測1～2遍，車載式檢查儀每天全覆蓋；采取周期修與狀態修相結合的修理方式；開展集約化生產，車間組織生產以及專業修、集中修、機械修、精確修；推廣應用了鐵路工務安全生產信息管理信息系統和工務設備管理系統，使工務維護決策、分析、管理更加科學。

高速鐵路工務設備維修實行天窗修制度，維修天窗240 min，在客運列車正式運營前開行確認列車；實現了綜合檢測列車每月等速檢測2遍；車載式線路檢查儀每天全覆蓋；按照設計廓形對鋼軌進行預打磨、預防性打磨和修理性打磨；利用精測網，實現大機精確搗固；對自然災害及異物侵限進行實時監測；通過科學維護確保了高鐵線路的高可靠性、高穩定性和高平順性。

3 鐵路工務發展展望

交通強國、鐵路先行和鐵路高質量發展對工務系統提出了新的要求，鐵路工務部門應堅持強基達標、提質增效，著力節支降耗、改革創新，進一步推進工務安全生產高質量發展。

3.1 推進全壽命周期管理

鐵路工務設備維護的目標是保持、恢復和提高設備的可靠性；保障設備的完好，提高設備的可用性；實現低成本維修；保障設備安全，適應環境要求［10］。

鐵路工務維護管理，要以可靠性為中心，以全壽命周期成本最低為原則，轉變設計理念，優化及改進產品、建設標準；要采取科學合理的維修策略，優化維修項目、時機，提高維護質量，延長設備使用壽命。

以可靠性為中心的核心內容是對設備進行功能與故障分析，明確設備各故障的后果；用規范化的邏輯決斷方法，確定各故障的預防性維修對策；通過現場故障數據統計、專家評估、定量化建模等手段，在保證設備安全和完好的前提下，以設備故障停用損失最小為目標對設備的維修策略進行優化。根據設備的故障規律和故障后果、分線路等級、分設備部件確定維修策略，故障后果嚴重的開展預防修，后果不嚴重的開展事后修。

鐵路工務系統全壽命周期管理（Life Cycle Cost，LCC）主要包括對設備或系統的設計、選型、采購、運行、維護、改造和退役等整個壽命周期的管理［11］，其核心內容是對設備、項目或系統的LCC運行分析并進行決策，全壽命周期管理示意如圖3所示。

圖3 全壽命周期管理示意

3.2 優化維修組織

為適應新形勢下生產力的變化，工務隊伍的維修組織應朝專業化、扁平化、一體化的方向發展。要不斷優化勞動組織，積極推行檢、養、修分開制度，努力提高檢查工區分析水平；充分發揮車間作為組織維修生產的主體作用，強化車間生產組織能力、安全管控能力、技術管理能力；積極推行工務、電務、供電等專業日常維修一體化管理，促進專業管理和綜合管理融合。

3.3 推廣應用先進的維修手段

大力推進檢測、修理專業化建設；大力加強大型養路機械“用、管、修”，不斷提高大型養路機械利用率；積極發展大型養路機械配套機械、多樣性機械，減少人工作業項目；積極開發高效率、高作業質量的中小型養路機械，實現養路機械大中小兼顧，以全面提高工務設備作業機械化率，不斷減少勞動用工，降低工人勞動強度。

3.4 積極推進運營維護智能化

積極采用綜合檢測、綜合巡檢等先進的檢測技術，以全面掌握設備狀態；依托人工智能技術，不斷提升智能化診斷水平；開展大數據分析，全面掌握設備變化規律；不斷完善智能化設備狀態評價、輔助決策專家系統，實現對基礎設施趨勢預測、故障分析智能化，全面提升工務維護的科學性、經濟性。

4 結語

本文梳理總結了我國鐵路工務發展的主要歷程，分析了線橋結構現代化、作業手段機械化、維修管理科學化的養護維修理念，從推進全壽命周期管理、優化維修組織、推廣應用先進的維修手段、積極推進運營維護智能化等方面展望鐵路工務發展方向，可為我國鐵路工務養護維修等提供借鑒和指導。

我國鐵路工務路網不斷擴充、速度不斷提高、標準不斷完善、裝備不斷更新、技術不斷進步，為適應鐵路工務的高質量發展，滿足運營發展的需求，應持續推進工務設備線橋結構現代化、作業手段機械化、維修管理科學化，使工務設備始終保持良好服役狀態。

鐵路工務維護管理應以可靠性為中心，以全壽命周期成本最低為原則，轉變設計理念，優化及改進產品、建設標準，采取科學合理的維修策略，優化維修項目、時機，提高維護質量，延長設備使用壽命，面向全壽命周期管理、高效的維修組織、先進的維修手段、智能化運營維護的理念發展。