高鐵有砟線路信號設(shè)備運(yùn)用十年的現(xiàn)狀及維護(hù)探討

何華海，謝偉金

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司惠州電務(wù)段，廣東惠州 516000）

1 概述

近些年高鐵建設(shè)快速高質(zhì)量發(fā)展，有砟客貨混跑類型的高鐵線路被廣泛運(yùn)用。隨著設(shè)備使用年限的累加，信號設(shè)備逐漸暴露出一些存在問題。如某線自2013年開通運(yùn)營，其中歷經(jīng)多次提速，因有砟道床不穩(wěn)定及設(shè)備十年的使用年限，設(shè)備元器件老化導(dǎo)致不良信息時(shí)有發(fā)生，對鐵路運(yùn)輸造成一定干擾。后經(jīng)采取有效整治，提高了設(shè)備質(zhì)量，保證了鐵路運(yùn)輸暢通。本文闡述高鐵有砟線路信號設(shè)備運(yùn)用十年的現(xiàn)狀，分析設(shè)備逐漸的變化現(xiàn)象及原因，指出在維護(hù)過程中存在的問題，并提出建議及針對性整治措施。

2 現(xiàn)狀

某高速有砟鐵路線路在某段管內(nèi)線長308.851 km，設(shè)站20個(gè)，轉(zhuǎn)轍設(shè)備999臺，軌道電路1 033個(gè)區(qū)段，信號機(jī)646架，室內(nèi)設(shè)備20套，道岔換算15 638.6組，設(shè)備類型共計(jì)約10大類，是目前運(yùn)行速度最快、密大最大的客貨混跑有砟線路之一。現(xiàn)場共設(shè)3個(gè)信號車間、班組11個(gè)，人員121人，其中定崗職工82人占67%，2020年以來入路的新工68人，占57%。自2013年開通運(yùn)營十年以來，其中歷經(jīng)幾次提速，因有砟道床不穩(wěn)定及設(shè)備十年的使用年限，設(shè)備元器件老化，且新入路職工占比較高，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，現(xiàn)場臨時(shí)性任務(wù)多、人員少，在有限的天窗時(shí)間內(nèi)，難以完成大量的工作任務(wù)，從而導(dǎo)致設(shè)備不良信息呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，10年間累積共計(jì)發(fā)生2 711起，給正常的安全產(chǎn)生及鐵路運(yùn)輸秩序帶來被動(dòng)局面，2020年始采取有效的設(shè)備整治及針對性措施，設(shè)備的不良信息大幅下降如表1所示。

3 室外設(shè)備不良原因分析

3.1 道岔設(shè)備分析

道岔設(shè)備是改變列車運(yùn)行方向的關(guān)鍵設(shè)備，構(gòu)造復(fù)雜，強(qiáng)度較低，且零部件多，在列車通過時(shí)，承受縱向橫向的列車輪對沖擊力，尤其有砟道床的不穩(wěn)定，在列車速度越來越快的情況下，容易造成設(shè)備變形，經(jīng)過十年長時(shí)間的使用老化、磨耗從而導(dǎo)致桿件斷裂，油路系統(tǒng)劣化，且工電結(jié)合部存在病害，整治效果不佳，也是薄弱環(huán)節(jié)之一。在日常維護(hù)過程中，在滿足維護(hù)規(guī)則的前提下，還要保證設(shè)備正常使用，同時(shí)因晝夜溫差的變化，對道岔設(shè)備維護(hù)、調(diào)整增加困難。

3.2 軌道電路分析

軌道電路設(shè)備作為控制列車運(yùn)行的主體，其重要性舉足輕重，它實(shí)時(shí)反映列車占用軌道線路的情況，并傳輸列控中心的低頻信息，是實(shí)現(xiàn)控制列車運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。隨著使用年限增加，室內(nèi)外電子元器件劣化、性能下降，電壓波動(dòng)現(xiàn)象逐漸突顯。在列車提速后，大功率機(jī)車的牽引電流進(jìn)一步加劇軌道電路電壓的不穩(wěn)定，尤其當(dāng)小軌道納入聯(lián)鎖后，軌道電路信號的不穩(wěn)定及傳輸延時(shí)無法滿足設(shè)備正常運(yùn)用需求，時(shí)常因設(shè)備不良影響運(yùn)輸秩序。同時(shí)，因前期工程施工源頭質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致移頻干擾嚴(yán)重，多達(dá)約200個(gè)區(qū)段，在后續(xù)維護(hù)過程中，因器材購置更換費(fèi)用高，維修成本難于滿足需求，整治難度大。

3.3 其他設(shè)備分析

1）信號機(jī)是站內(nèi)及C2區(qū)間線路指揮列車運(yùn)行的重要組成部份。由許多元器件及電纜線路連接而成，其每個(gè)元器件的物理性能有差異，設(shè)備的安裝、使用條件、維修水平不同都可能影響其正常使用。且信號燈泡晝夜運(yùn)行，受其使用壽命限制，導(dǎo)致設(shè)備異常報(bào)警。

2）電纜設(shè)備在信號設(shè)備中起到各設(shè)備、元器件連接作用，其性能直接影響各設(shè)備的正常運(yùn)行，且出現(xiàn)故障后涉及范圍廣，處理時(shí)間長。早期施工工藝采用萬科端子配線，電纜的接續(xù)采用地下對接的方式，隨著長時(shí)間使用，出現(xiàn)線頭容易斷股，地下對接頭進(jìn)水，從而引發(fā)設(shè)備故障、綜合絕緣不良，影響設(shè)備使用。

3）應(yīng)答器設(shè)備是列車控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，列車經(jīng)過時(shí)感應(yīng)并接收其相應(yīng)的信息。因應(yīng)答器安裝在室外線路中間，易受外力損傷，且其屬于集成電子化設(shè)備，使用年限長后，電子元件性能下降，感應(yīng)距離變小，反應(yīng)時(shí)間長，導(dǎo)致列車通過時(shí)無法快速、準(zhǔn)確感應(yīng)到相應(yīng)的信息，從而影響行車。

4 室內(nèi)設(shè)備不良原因分析

4.1 系統(tǒng)設(shè)備分析

室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列控中心、CTC、監(jiān)測設(shè)備是高鐵信號設(shè)備的中樞，是控制列車運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，其由多套不同功能類型的設(shè)備共同組成。在前期的工程施工中，因軟件設(shè)計(jì)存在缺陷、后期的站改、軟件數(shù)據(jù)變化等因素考慮不全，且仿真試驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致軟件現(xiàn)場應(yīng)用中存在特殊場景的問題。室內(nèi)設(shè)備均為電子模塊化，長時(shí)間使用后積塵、元器件性能下降，軟/硬件易造成卡頓死機(jī)、通道易傳輸阻塞延時(shí)、不同步等故障。其集成精密度高、彼此間接口眾多及數(shù)據(jù)管理嚴(yán)格的特性，對維護(hù)人員的要求高，現(xiàn)場從業(yè)人員不能勝任相應(yīng)的設(shè)備巡檢需求，能夠進(jìn)行巡檢的項(xiàng)目受限，導(dǎo)致故障時(shí)常發(fā)生。

4.2 電源設(shè)備分析

電源設(shè)備是所有信號設(shè)備正常工作的前提保證，它由電源屏、蓄電池組及UPS設(shè)備組成。電源設(shè)備維護(hù)屬于專業(yè)性較強(qiáng)的工種之一，在現(xiàn)場維護(hù)過程中難度大，且巡檢時(shí)影響范圍廣，容易超范圍作業(yè)。其蓄電池組使用壽命短的固有特性，易造成蓄電池組漏液、鼓包從而存在安全風(fēng)險(xiǎn)，性能下降導(dǎo)致UPS電源供電不足，報(bào)警頻發(fā)，在外電網(wǎng)停電時(shí)導(dǎo)致信號設(shè)備無法使用。

5 解決措施

5.1 調(diào)整車間班組機(jī)構(gòu)

1）針對維護(hù)人員經(jīng)驗(yàn)不足，現(xiàn)場任務(wù)多、人員少，在有限的天窗時(shí)間內(nèi)，難以完成大量工作任務(wù)的困難，為滿足現(xiàn)場機(jī)構(gòu)人員配置需求，通過對現(xiàn)有設(shè)備維護(hù)工作量的精準(zhǔn)測算，按照“因地制宜，先試后推”的原則，優(yōu)化班組結(jié)構(gòu)，實(shí)行集中整治、集中檢修“大工區(qū)”模式，集中精干力量提高勞動(dòng)效率和設(shè)備質(zhì)量。近5年來，該線先后減少了6個(gè)異地班組，實(shí)現(xiàn)無人值守站16個(gè)。集中開展設(shè)備維護(hù)、人員管理、職工培訓(xùn)教育等工作，在提高效率的同時(shí)也節(jié)省了費(fèi)用支出。解決因多個(gè)工區(qū)同時(shí)開展天窗作業(yè)，跟班盯控干部不足，造成現(xiàn)場作業(yè)安全、維護(hù)質(zhì)量盯控力量不到位的問題，讓現(xiàn)場作業(yè)得到有效把控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織“規(guī)范化、流程化、簡單化”，從而實(shí)現(xiàn)全面構(gòu)建“集中修+監(jiān)測監(jiān)控分析工區(qū)+現(xiàn)場工區(qū)”生產(chǎn)組織模式，管內(nèi)各現(xiàn)場車間全部實(shí)現(xiàn)了集中修模式，并逐步向集中化、專業(yè)化推進(jìn)。

2）通過對作業(yè)人員的日?？疾?，結(jié)合業(yè)務(wù)知識、實(shí)作能力的綜合考評結(jié)果，根據(jù)職工相應(yīng)的技能掌握情況安排對應(yīng)的崗位盡最大優(yōu)勢地發(fā)揮職工的個(gè)人特長，搭建專業(yè)化隊(duì)伍，實(shí)行“專業(yè)檢、專業(yè)修”。面對新工68人占57%，道岔調(diào)整維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足的情況，成立道岔專修整治工區(qū)2個(gè)；針對室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備集成精密度高、彼此間接口眾多及數(shù)據(jù)管理嚴(yán)格，對維護(hù)人員要求高的特性，成立專職的聯(lián)鎖列控工區(qū)1個(gè)；對專業(yè)性較強(qiáng)、技術(shù)含量高、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大的設(shè)備巡檢及整治，組織成立“專班”開展，充分發(fā)揮專業(yè)團(tuán)隊(duì)作用，從而全方位提高設(shè)備巡檢整治質(zhì)量，作業(yè)過程得到有效卡控。

3）按照“檢、修”分離的思路實(shí)施質(zhì)檢分離模式。在車間成立質(zhì)量檢查工區(qū)，對設(shè)備檢修質(zhì)量和隱患整治情況進(jìn)行檢查，通過實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)檢流程，著重對現(xiàn)場設(shè)備巡檢工作的“盲區(qū)”以及設(shè)備維護(hù)質(zhì)量的“痛點(diǎn)”進(jìn)行深入檢查，以質(zhì)檢問題為導(dǎo)向，完善巡檢作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，剖析器材運(yùn)用質(zhì)量，總結(jié)設(shè)備維護(hù)規(guī)律，落實(shí)閉環(huán)管理。2022年累計(jì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量和隱患問題3 182個(gè)，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程76條，為段、車間、現(xiàn)場工區(qū)組織生產(chǎn)維修提供參考，實(shí)現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)步提升。

5.2 生產(chǎn)組織模式上移

1）實(shí)行段級組織生產(chǎn)。現(xiàn)場作業(yè)人員技術(shù)力量有限，面對“高、精、尖”的高鐵信號設(shè)備巡檢項(xiàng)目局限的情況，對技術(shù)含量高，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、影響范圍廣的關(guān)健設(shè)備，由段技術(shù)科室鋪排管內(nèi)段級年月表巡檢計(jì)劃，并組織對應(yīng)的“專修”工區(qū)、車間及廠家共同參與，對室內(nèi)外信號設(shè)備進(jìn)行深度的全面整修，從而切實(shí)提高設(shè)備巡檢質(zhì)量。技術(shù)科室每日組織工程師對分管設(shè)備異常信息、典型問題進(jìn)行追蹤分析，總結(jié)專業(yè)管理存在不足及完善管控措施，針對涉及的現(xiàn)場高鐵信號車間提出專項(xiàng)工作要求，直接連線車間技術(shù)管理人員進(jìn)行細(xì)化布置，確保過程實(shí)施準(zhǔn)確高效。

2） 同步實(shí)行車間組織生產(chǎn)。推行“集中修”模式以來，改變以往由沿線工區(qū)組織開展生產(chǎn)任務(wù)的方式，提高生產(chǎn)組織等級，一般生產(chǎn)任務(wù)上升至車間組織，集中力量開展較簡單的臨時(shí)性、施工等生產(chǎn)任務(wù)，更加高質(zhì)高效。車間每天由主任組織召開日生產(chǎn)會(huì)，對次日工作進(jìn)行安排布置，研判風(fēng)險(xiǎn)，制定作業(yè)方案，由調(diào)度指揮中心及相關(guān)職能部門審核把控。由于人員集中，相同的作業(yè)時(shí)長能夠完成更大范圍的設(shè)備維護(hù)工作，能有效減少上下道次數(shù)，減少作業(yè)天窗數(shù)量。以某線為例，2020年維修天窗作業(yè)數(shù)共計(jì)5 016次，2021年共計(jì)4 858次，2022年共計(jì)3 766次，減輕了現(xiàn)場作業(yè)人員工作強(qiáng)度，同時(shí)提高了設(shè)備質(zhì)量及作業(yè)過程安全。

5.3 針對性的設(shè)備整治

某線自2013年開通以來，伴隨設(shè)備使用年增長，設(shè)備元器件老化及歷經(jīng)列車提速，有砟道床不穩(wěn)定，新入路職工占比較高，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，自2013年至2019年設(shè)備不良的信息呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢如表1所示，因此，采取有針對性的設(shè)備整治必不可少。

5.3.1 室外設(shè)備整治

1）針對道岔設(shè)備有砟道床的不穩(wěn)定，聯(lián)合工務(wù)成立對接機(jī)制，每周、每月、每季聯(lián)合調(diào)查，共同制定整治方案，工電雙方定期在練功基地聯(lián)合模擬演練，針對不同的工電結(jié)合部問題進(jìn)行設(shè)備整治前的實(shí)操，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際設(shè)備整治的最佳效果。面對設(shè)備變形、老化、磨耗從而導(dǎo)致桿件斷裂、油路系統(tǒng)劣化的情況，按照“先遠(yuǎn)后近、先正線后側(cè)線”原則，組織道岔專修工區(qū)對管內(nèi)道岔進(jìn)行全面的平推檢查整治，2022年共計(jì)發(fā)現(xiàn)整治問題約700余條。制定外鎖桿件更換計(jì)劃，共計(jì)更換146余套，并通過現(xiàn)場實(shí)際道岔運(yùn)用狀態(tài)調(diào)研，按照運(yùn)用3年倒排外鎖分解計(jì)劃，從而大幅度提高了運(yùn)用質(zhì)量。日常維護(hù)過程中，總結(jié)分析晝夜溫差的變化規(guī)律，在道岔設(shè)備調(diào)整過程中納入溫差參數(shù)，如溫度突變超15 ℃時(shí)，進(jìn)行密貼試驗(yàn)檢查，夜間調(diào)整實(shí)行2.5 mm鎖閉，保證白天氣溫升高時(shí)不至于密貼過緊，確保2.0 mm能鎖閉，不斷地模索總結(jié)，形成相應(yīng)的維護(hù)指導(dǎo)意見，從多方面結(jié)合確保設(shè)備正常運(yùn)用。

2）針對軌道電路設(shè)備工作不穩(wěn)定問題，因器材購置更換費(fèi)用高，維修成本難于滿足更換需求，梳理統(tǒng)計(jì)更換最多的設(shè)備器材及返修檢測報(bào)告，分析故障率最高的電子元件，采取更換器材內(nèi)部單個(gè)元件的措施，進(jìn)行升級更換，如PT內(nèi)的4 700 μF電容、發(fā)送盒的監(jiān)測單元等，減少費(fèi)用支出。聯(lián)合設(shè)計(jì)單位先后優(yōu)化三版符合技術(shù)要求的軌道電路調(diào)整表在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整，通過降低軌道電路發(fā)送器功出電壓等級，延長器件使用壽命，更換長短不一的引入線等手段，克服移頻干擾的問題，共計(jì)整治1 033個(gè)區(qū)段。并對小軌道納入聯(lián)鎖后，站間軌道電路信號的不穩(wěn)定及傳輸延時(shí)無法滿足設(shè)備正常運(yùn)行需求進(jìn)行軟件升級20個(gè)站，避免因設(shè)備不良影響運(yùn)輸秩序。

3）提高信號機(jī)元器件、信號燈泡的源頭質(zhì)量，組織廠家分析存在問題，提高設(shè)備出所質(zhì)量，減少設(shè)備異常報(bào)警。規(guī)范電纜設(shè)備整修作業(yè)流程，制定作業(yè)指導(dǎo)書，同時(shí)優(yōu)化施工工藝，采用六柱端子上配線，電纜的接續(xù)采用地面箱盒對接的方式，減少電纜芯線斷股故障及對接處進(jìn)水導(dǎo)致電纜綜合絕緣不良可能，從而影響設(shè)備使用。調(diào)整應(yīng)答器設(shè)備巡檢測試項(xiàng)目，增加室內(nèi)外C1/C6接口電壓、感應(yīng)距離讀取測試，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)，更換不良應(yīng)答器共計(jì)300余個(gè)。

5.3.2 室內(nèi)設(shè)備整治

1）利用后期的站改及提速軟件數(shù)據(jù)更換契機(jī)，專業(yè)的聯(lián)鎖列控工區(qū)，全程負(fù)責(zé)仿真試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟件存在的問題，同步對相關(guān)系統(tǒng)、監(jiān)測軟件進(jìn)行升級更換，克服運(yùn)行易造成卡頓死機(jī)、通道阻塞傳輸延時(shí)不同步現(xiàn)象。聯(lián)鎖列控工區(qū)編排年月表巡檢任務(wù)，全面負(fù)責(zé)段管內(nèi)室內(nèi)系統(tǒng)除塵，整修共計(jì)20個(gè)站，改變現(xiàn)場從業(yè)人員不能勝任設(shè)備巡檢的現(xiàn)狀，切實(shí)提高設(shè)備檢修質(zhì)量。

2）段層面梳理研判系統(tǒng)及電源設(shè)備巡檢的作業(yè)范圍，下發(fā)相應(yīng)的要點(diǎn)停用參考內(nèi)容，防止超范圍作業(yè)，同時(shí)對蓄電池組漏液、鼓包情況進(jìn)行全面排查，共計(jì)更換167節(jié)不良電池，消除存在安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，調(diào)整電源設(shè)備巡檢測試項(xiàng)目，增加電池內(nèi)阻、混電測試項(xiàng)目，加密電源設(shè)備巡檢周期，由電源屏專業(yè)工區(qū)鋪排年月表巡檢計(jì)劃，全面負(fù)責(zé)管內(nèi)電源設(shè)備巡檢，推行專業(yè)修以保證檢修質(zhì)量及作業(yè)人身安全。

6 建議

1）在后續(xù)的新線建設(shè)過程中，對于室內(nèi)外設(shè)備安裝及施工工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)吸取現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，并在《鐵路信號設(shè)計(jì)規(guī)范》中進(jìn)行優(yōu)化明確，提高設(shè)備源頭質(zhì)量。

2）設(shè)備的元器件在接近大修更換前，性能下降明顯，適當(dāng)考慮提前大修更換。

7 結(jié)束語

通過對某線的車間班組機(jī)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，對設(shè)備存在問題采取針對性的整修，自2020年始設(shè)備不良信息逐步下降，在實(shí)際運(yùn)用中效果顯著，切實(shí)減少維護(hù)成本，提高設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量，減少了對鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊懀楦哞F信號設(shè)備維護(hù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。