鐵路工務(wù)維修管理單元劃分方法研究

何 洋1，劉明亮1，陳容淮1，趙文芳2，李遠富1

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都 610031；2.武漢鐵路局，武漢 430071)

摘 要：我國鐵路經(jīng)過快速大規(guī)模建設(shè)階段后，確保鐵路線路的質(zhì)量，以保證運輸任務(wù)的安全和高效完成成為目前我國工務(wù)管理面臨的重要問題。面對復(fù)雜苛刻的工務(wù)養(yǎng)護條件，探索鐵路線路單元質(zhì)量均衡體系下的關(guān)鍵—管理單元劃分的基本原則和方法。在現(xiàn)有技術(shù)條件和面向應(yīng)用的思路下考察便于數(shù)據(jù)檢測分析和質(zhì)量控制，利于生產(chǎn)力布局等要求，形成管理單元劃分的原則、方法及流程。結(jié)合某高鐵實例驗證劃分方法的合理性、有效性和準(zhǔn)確性，對新的工務(wù)管理模式進行探索。

關(guān)鍵詞：鐵道工務(wù)；工務(wù)維修;檢測分析;質(zhì)量控制;管理單元

隨著我國高速鐵路里程的快速發(fā)展，保持?jǐn)?shù)萬公里的鐵路線路質(zhì)量的安全可靠成為工務(wù)維修部門的重?fù)?dān)；由于運輸任務(wù)的加大，天窗時間進一步縮短；與此同時現(xiàn)代化信息化的檢測設(shè)備的大規(guī)模投入使用，新的技術(shù)推動了勞動效率的提升和工務(wù)維修精準(zhǔn)化理念的確立。由此工務(wù)部門迫切需要尋找一種高效，準(zhǔn)確，并且可以合理度量績效的工務(wù)維修方式和組織模式應(yīng)對當(dāng)前條件下的挑戰(zhàn)。

目前我國較為先進的工務(wù)管理系統(tǒng)基本上以設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)管理為基礎(chǔ)，從工務(wù)管理不同職能部門的需求出發(fā)，利用工務(wù)設(shè)備狀態(tài)檢測監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理與設(shè)備狀態(tài)評價等方面的最新研究成果，評估設(shè)備狀態(tài)，診斷設(shè)備病害成因，預(yù)測狀態(tài)變化趨勢[1]。如何考察生產(chǎn)力布局和后續(xù)管理任務(wù)的銜接還有待進一步研究。鐵路線路單元質(zhì)量均衡體系就是在此條件下應(yīng)運而生的一套較為有效的工務(wù)管理維修模式。鐵路線路單元質(zhì)量均衡體系是指在現(xiàn)有的鐵路線路上，考察檢測數(shù)據(jù)特征、大中型機械設(shè)備、工務(wù)班組的作業(yè)能力；分析新結(jié)構(gòu)病害出現(xiàn)位置，軌道質(zhì)量需要長期連續(xù)性的觀察變化要求，較大運輸壓力下的天窗時間壓縮，以及對于現(xiàn)有工務(wù)作業(yè)情況的績效考核不明確等因素作用下，將線路按照一定的規(guī)則進行劃分，將線路分為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集單元，下達維修任務(wù)和績效考察的綜合管理單元等不同層級，針對線路病害整治和維修計劃的制定，采用單位劃分思想建立的新型綜合工務(wù)維修管理模式和體系。

單元質(zhì)量均衡體系的關(guān)鍵是分析和管理基本單位的單元劃分。管理單元即根據(jù)鐵路線路線型(直線、曲線、道岔)劃分而成大小不同的大單元，在大單元劃分的基礎(chǔ)上依據(jù)工務(wù)維修實際情況劃分小單元。管理單元作為鐵路線路管理中一切管理工作的基本分析單位，同時也是決策分析的對象。管理單元劃分是否合理不但會直接影響到系統(tǒng)后期開發(fā)工作的繁簡、難易程度，而且在很大程度上決定了系統(tǒng)決策分析結(jié)果的正確與否及其在實際工作中的實用程度。因此，對劃分方法的研究是單元管理研究工作中的一項基礎(chǔ)而重要的工作。

本文即圍繞管理單元的劃分提出一般原則，并就一些劃分方法進行討論，結(jié)合實例進行進一步的驗證。

1 管理單元劃分原則

在管理單元劃分中，鐵路線路軌道是連續(xù)延伸的，為保證數(shù)據(jù)采集的一貫性和確保單元內(nèi)包含完整的病害區(qū)間，在管理單元劃分中應(yīng)考察與超限位置連續(xù)的里程前后相鄰軌道的性質(zhì)，將之視為同一單元。與此同時線路中的道岔、橋梁、隧道等單獨維修的部分，并不適宜簡單按里程進行管理單元劃分。結(jié)合多方面因素提出線路單元劃分的幾個基本原則。

(1)方便于后期的生產(chǎn)組織應(yīng)用

鐵路工務(wù)維修組織是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到管理、檢測、維修等多個方面。管理單元的劃分必須能夠有效檢測出線路的問題，利于數(shù)據(jù)分析。在數(shù)據(jù)分析完畢后能夠把存在的問題反饋到后期的維修中去。線路管理單元的劃分不僅僅要提高工務(wù)維修的效率，解決以往工務(wù)維修疲于應(yīng)付的狀態(tài)，而且要把工務(wù)維修的績效考核制度考慮在內(nèi)，對生產(chǎn)組織采取激勵和約束機制，提高工務(wù)人員本身的職業(yè)素養(yǎng)。因此，管理單元的劃分以方便后期的生產(chǎn)組織為主導(dǎo)。

(2)線路形式基本相同[2-4]

我國目前有多種軌道結(jié)構(gòu)，同一路段線形也不同，不同線路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不同，其直線、曲線的要求不一樣，相應(yīng)的道岔形式和鋼軌類型也有所區(qū)別，所以不同的線路存在的問題和維修的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，不能混為一談。針對不同類型的鐵路綜合考慮以上因素，建立完善的管理單元維修標(biāo)準(zhǔn)，使工作作業(yè)精細化和專業(yè)化，從而提高線路整體維修效率。

(3)符合生產(chǎn)力布局[5-9]

管理單元的劃分要考慮數(shù)據(jù)分析組的作業(yè)分析能力，提供合理的施工維修作業(yè)方法和建議，并指導(dǎo)職工進行精確、有效的作業(yè)，減少勞動力重復(fù)投入，全面提升線路設(shè)備質(zhì)量。管理單元劃分還要考慮現(xiàn)有大中型設(shè)備作業(yè)能力和人工綜合整治能力。因此單元長度過短，數(shù)據(jù)量龐雜，數(shù)據(jù)冗余，分析速率下滑；單元長度過長，又會使數(shù)據(jù)分析不能全面把握線路存在的問題，達不到預(yù)期的效果。因此合理的長度劃分對提高工務(wù)維修效率起到很大的推動作用，符合生產(chǎn)力布局也是考察因素之一。

(4)檢測設(shè)備數(shù)據(jù)分析與理論分析變化規(guī)律模型基本一致[10]

管理單元數(shù)據(jù)分析的工作就是根據(jù)檢測出的峰值、均值、波長等綜合評價單元的狀態(tài)，對檢測數(shù)據(jù)的分析應(yīng)保持?jǐn)?shù)學(xué)模型的分析，現(xiàn)有鐵路的檢測均值采用TQI指數(shù)，TQI分析以200 m為單位，在設(shè)置管理單元時應(yīng)充分考慮檢測手段與軌道的實際情況相吻合。在認(rèn)真做好局部不平順(峰值)管理的基礎(chǔ)上，要做到局部不平順與整體不平順(TQI質(zhì)量指數(shù))并重，根據(jù)需要及時安排單項修或重點修，達到均衡提高設(shè)備質(zhì)量的目的[11]。

(5)適應(yīng)不同的需要，有長度不同的單元，大小單元，不同性質(zhì)的單元

鐵路線路中存在橋梁、隧道、道岔、線路病害易發(fā)段等由專人負(fù)責(zé)維修的地段，為適應(yīng)這些特殊地段的要求，對這些地段單獨劃分形成特定單元。

2 管理單元劃分方法設(shè)計[12]

單元管理均衡系統(tǒng)工作基于生產(chǎn)力布局方式、檢測數(shù)據(jù)特點和滿足指導(dǎo)實際生產(chǎn)需要等幾個因素開展[13]。管理單元是決策分析的對象，管理單元劃分在很大程度上決定了系統(tǒng)決策分析結(jié)果的正確與否及其在實際工作中的實用程度[14]。普速線路單元管理流程如圖1所示。

圖1 普速線路管理單元流程

下面根據(jù)不同的線路類型給定不同的劃分方法示意圖。

2.1 直線單元劃分方法(圖2)

圖2 直線單元

大單元Li的長度一般為3～4 km，在大單元Li內(nèi)，從ai，j(即Ai點，j為1，2，3……)點起， 依次劃分小單元mi，j，小單元長度為200 m，ai，j+1作為每個小單元終止點(j為1，2，3，……)。

2.2 曲線單元劃分方法(圖3)

圖3 曲線單元

如圖3所示是一個曲線單元，將Qi作為一個大單元，大單元由整個曲線及曲線兩端直線組成。曲線單元是為使列車平穩(wěn)進出曲線，軌檢設(shè)備能夠準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，可以根據(jù)不同速度等級將曲線兩端一定長度的直線納入曲線管理。曲線兩邊預(yù)留的直線長度根據(jù)實測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與線路允許速度的關(guān)系見表1。

(1)當(dāng)曲線前端h滿足限值時，則確定Bi(Ai+1)為大單元Qi的起始點；當(dāng)h不滿足要求的限值時，Ai+1向前移200 m，并將Bi(Ai)作為大單元Qi的起始點(其中Ai代表以里程為計量的單元數(shù)，下文同)。

表1 單元兩端直線長度(h)

線路允許速度單元兩端直線長度V≤120km/h不少于120m120km/h200km/h不少于200m

(2)當(dāng)曲線后端h滿足限值時， 則確定Bi+1(Ai+2)為大單元Qi的終止點；當(dāng)h不滿足要求的限值時，Ai+2向后移200 m，并將Bi+1(Ai+3)作為大單元Qi的終止點。

(3)判斷大單元Qi的長度，當(dāng)長度不足200 m的整數(shù)倍時，Bi+1點向后移動，使大單元Qi的長度為200 m的整數(shù)倍。

(4)在大單元Qi內(nèi)，從bi，j(即Bi點，j為1，2，3……)點起， 依次劃分小單元ni，j，小單元長度為200 m。bi，j+1作為每個小單元終止點，(j為1，2，3，……)。

2.3 道岔單元劃分方法

圖4是道岔單元的劃分示意，將Di作為一個大單元。大單元由道岔及兩邊直線組成，兩邊預(yù)留的直線長度按表1確定。

圖4 道岔單元

(1)當(dāng)?shù)啦砬岸?span>h滿足限值時，則確定Ci(Ai+1)為大單元Di的起始點；當(dāng)h不滿足要求的限值時，Ai+1向前移200 m，并將Ai+1(Ci)作為大單元Di的起始點。

(2)當(dāng)?shù)啦砗蠖?span>h滿足限值時， 則確定Ci+1(Ai+2)為大單元Di的終止點；當(dāng)h不滿足要求的限值時，Ai+2向后移200 m，并將Ai+2(Ci+1)作為大單元Di的終止點。

(3)判斷大單元Di的長度，當(dāng)長度不足200 m的整數(shù)倍時，Ci+1點向后移動，使大單元Di的長度為200 m的整數(shù)倍。

(4)在大單元Di內(nèi)，從Ci，j(即Ci點，j為1，2，3……)點起， 依次劃分小單元ni，j，小單元長度為200 m。Ci，j+1作為每個小單元終止點(j為1，2，3，……)。

2.4 特殊地段及線形變化處單元劃分方法

單元長度應(yīng)充分考慮各線實際情況，長短適宜。岔區(qū)、極限條件曲線、重點橋梁、隧道及重點處所(路基狀態(tài)不良、撥接口)應(yīng)單獨劃分為一個單元，其余可結(jié)合各單位及各線實際情況合理劃分。夾直線長度小于300 m的兩同向或反向曲線應(yīng)劃為同一單元

3 管理單元應(yīng)用實例

某高鐵全線劃分為84個大單元，為了方便精確定位，又對每一個大單位進行了細化，劃分為200 m一個的小單元。在之后的分析工作中，按照前述劃分方法，根據(jù)線路狀態(tài)變化特性對單元劃分進一步優(yōu)化，確保能夠方便準(zhǔn)確地掌握每一個點線路狀態(tài)變化情況，結(jié)合現(xiàn)場的實際作業(yè)能力和班組設(shè)備數(shù)量調(diào)整單元長度。得到全線按直線、曲線、道岔共劃分84個單元，其中上下行各42個單元。其中直線單元占50%，曲線單元占36%，道岔單元占14%。

在實施管理單元劃分后，由反饋得到間隔時間為一年的信息(表2)來看，推廣實施前的2011年5月份和2011年12月份與推廣實施后的2012年5月份和2012年12月份某一對對應(yīng)單元進行比較，在該方法推廣后Ⅰ級超限個數(shù)下降明顯，其中2011年12月與2012年12月比較減少了872個，軌道幾何扣分也從2011年5月的0.68下降到0.16；就2012年1月到2012年4月連續(xù)4個月的同一單元檢測數(shù)據(jù)(表3)來看，在推廣線路單元質(zhì)量均衡體系的2012年2月底前后，運輸任務(wù)變化的情況下軌道加速度也有了比較明顯的改善，由此可見該方法提高了對病害檢測的針對性。

表2 推廣前后某一單元軌道峰值變化(間隔時間)

時間超限個數(shù)按類型劃分的平均扣分Ⅱ級Ⅰ級軌道幾何加速度2011-0525920.6802012-059530.1602011-12118840.041.562012-120120.040

表3 推廣前后某一單元軌道峰值變化(連續(xù)時間)

時間超限個數(shù)按類型劃分的平均扣分Ⅱ級Ⅰ級軌道幾何加速度2012-0111720.020.542012-020190.030.022012-031310.0502012-0410620.190

而從指定方案的時間來看，推廣前平均方案制定時間為10 h，而推廣后平均方案制定時間將至3 h，可見該方法的實施降低了工務(wù)實施的反應(yīng)時間；而從推廣前后TQI和均分來看，推廣后的數(shù)值分別較推廣前降低5.6%和86.1%，可見該方法的實施對工務(wù)管理的養(yǎng)護維修效果有較顯著的提高。通過對某高鐵實施前與實施后效果的對比，可以驗證得出單元管理的實施提高了工務(wù)管理的效率和養(yǎng)護維修的效果，也降低了時間和人力成本。

4 結(jié)論與總結(jié)[15]

本文針對傳統(tǒng)的鐵路工務(wù)維修系統(tǒng)的不足和工務(wù)維修新思維新技術(shù)的推廣，進行了以管理單元為基礎(chǔ)的鐵路工務(wù)維修管理新方法中管理單元劃分的初步探討。以TQI檢測的基本單元200 m作為一個小單元，綜合考慮生產(chǎn)力布局、線路線形條件、軌道條件、檢測數(shù)據(jù)特點等因素，在小單元基礎(chǔ)上以3～4k m為一個大單元，把線路劃分成若干個直線單元、曲線單元、道岔單元。通過某高鐵為例進行該新方法的實驗，從實驗結(jié)果來看，無論是時間成本還是人力成本都有較大幅度的降低，病害的命中率和維修效率都有了明顯提升，驗證了該方法在實際應(yīng)用中是可行的。將每個大單元為數(shù)據(jù)的檢測、評價對象，依據(jù)大單元的評價結(jié)果進行養(yǎng)護維修計劃的制定，可以克服傳統(tǒng)養(yǎng)護維修模式中對數(shù)據(jù)管理不統(tǒng)一，主觀性強，可視性差的缺點也可以為后期合理的生產(chǎn)力布局提供執(zhí)行預(yù)案。

現(xiàn)有的檢測精度和分析手段的限制，200 m的單元長度值得進一步的商榷和探討，采集而來的海量數(shù)據(jù)如何有效地分類管理有待解決，根據(jù)現(xiàn)有管理方法建立的分析方式中對于病害的進一步預(yù)測還不完善，這些都是需要解決的新問題。但總體而言，以鐵路工務(wù)維修管理單元劃分方法為核心的鐵路線路單元均衡體系模式是對現(xiàn)有工務(wù)維修方式的有益新探索。

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Research on Railway Maintenance Management Unit Division Method

HE Yang1， LIU Ming-liang1， CHEN Rong-huai1， ZHAO Wen-fang2， LI Yuan-fu1

(1.School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China;2.Wuhan Railway Administration Bureau， Wuhan 430071， China)

Abstract：The rapid and large-scale construction of railway challenges the railway maintenance management in ensuring the quality of rail line， the safety and high efficiency of transportation. Facing the complex and demanding maintenance management condition， this paper explores the basic principles and methods of the division of the management unit， which is the key to the railway line unit quality balance system. Under the existing technical conditions， this paper also addresses the application to facilitate data analysis， quality control and productivity distribution requirements， and establishes the principles， methods and processes related to the division of management units. With reference to a high speed railway， the rationality， validity and accuracy of the division methods are verified and new management models for maintenance management are explored．

Key words：Railway maintenance; Maintenance management; Test analysis; Quality control; Management unit

收稿日期：2016-03-29；

修回日期：2016-04-22

基金項目：武漢鐵路局與西南交通大學(xué)橫向合作課題(13G-:2013-191B)

作者簡介：何 洋(1991—)，男，碩士研究生，E-mail：heyang8626@163.com。

文章編號：1004-2954(2016)11-0014-04

中圖分類號：U216

文獻標(biāo)識碼：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2016.11.004