高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施綜合一體化檢測監(jiān)測體系研究

劉維楨，涂文靖，楊飛，楊志鵬

（1.中國鐵路總公司 鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心，北京 100081；2.中國鐵路總公司 工電部，北京 100844；3.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所，北京 100081）

0 引言

高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施是列車高速、安全、平穩(wěn)、可靠運行的保障。受自然條件的影響和列車荷載的作用，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)會不斷地發(fā)生變化，為滿足列車高速運行和繁重運輸任務(wù)的需要，必須采用先進管理理念和技術(shù)手段加強養(yǎng)護維修工作。科學(xué)開展檢測監(jiān)測、全面掌握基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀態(tài)，是落實重檢慎修管理的基本前提和重要保障。

目前，鐵路基礎(chǔ)設(shè)施管理正在逐步實施從分專業(yè)獨立管理到多專業(yè)綜合融合的改革。各專業(yè)已陸續(xù)建立起供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)（6C系統(tǒng)）、工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)檢測監(jiān)測系統(tǒng)（8M系統(tǒng)）和電務(wù)安全監(jiān)控技術(shù)體系（8D系統(tǒng)）等檢測監(jiān)測體系[1-4]，為及時掌握基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、指導(dǎo)養(yǎng)護維修提供了重要支持。然而，各檢測監(jiān)測系統(tǒng)間的檢測應(yīng)用卻相互獨立，存在檢測天窗綜合利用率較低、檢測數(shù)據(jù)無法共享綜合分析等問題。因此，研究面向工務(wù)、電務(wù)、供電等專業(yè)綜合維修一體化需求，按照“資源集中、統(tǒng)一管理、綜合應(yīng)用”原則，推進檢測監(jiān)測設(shè)備的規(guī)范化、綜合化，實現(xiàn)功能融合，建立適應(yīng)鐵路生產(chǎn)力快速發(fā)展和技術(shù)大幅提升的綜合一體化檢測監(jiān)測體系的工作勢在必行。

1 國外現(xiàn)狀

國外高速鐵路普遍采用“運、檢、修”分離的管理模式，其中檢測以綜合檢測車進行高速軌道狀態(tài)、接觸網(wǎng)、通信信號系統(tǒng)的周期性動態(tài)檢測為主[5-6]。

日本新干線采用管理、檢測、維修嚴格分離的維修體制。鐵路公司主要負責(zé)相應(yīng)的管理工作，檢測、維修工作委托給外協(xié)的檢測公司和維修公司。JR東日本鐵路公司配備East-i綜合檢測車，JR西日本鐵路公司和JR東海道鐵路公司分別配備2輛700系的Doctor Yellow綜合檢測車，上述綜合檢測車可以同步檢測接觸網(wǎng)、信號、軌道等基礎(chǔ)設(shè)施的多種參數(shù)，檢測周期約為1周。

德國鐵路路網(wǎng)公司實施“管、檢、修”分離制度，其中路網(wǎng)設(shè)備管理部門負責(zé)管理，路網(wǎng)維護部門負責(zé)檢測，路網(wǎng)維修部門負責(zé)維修。路網(wǎng)公司配置ICE-S綜合檢測列車，檢測軌道、信號、接觸網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施，檢測周期為每年檢測3次。

法國高速鐵路養(yǎng)護維修作業(yè)包括經(jīng)常性保養(yǎng)、臨時補修和綜合性維修，采用“管、檢、修”部分分離的模式，分別由綜合維修段和其他專業(yè)公司承擔(dān)。法國國營鐵路集團路網(wǎng)公司（SNCF R é seau）配置IRIS 320綜合檢測列車，用于高速鐵路軌道、通信信號、接觸網(wǎng)等綜合檢測，檢測周期為15 d。

2 我國鐵路綜合維修一體化改革

2017年，中國鐵路總公司（簡稱總公司）組織成立課題組，專項研究鐵路基礎(chǔ)設(shè)施維護管理及綜合維修體系，從組織架構(gòu)、維修組織方式、生產(chǎn)力布局、全面預(yù)算、檢測維修裝備配置、信息化等多方面進行研究，為科學(xué)建立我國高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施維護模型提供依據(jù)?；谇捌谘芯炕A(chǔ)，總公司發(fā)布《關(guān)于推進高速鐵路綜合維修生產(chǎn)一體化管理的指導(dǎo)意見》（鐵總辦〔2017〕63號），以綜合維修工區(qū)為生產(chǎn)組織單元試點，實踐“資源綜合、專業(yè)強化、集中管理”的綜合維修模型。

2018年9月，在科學(xué)研究、試點運行、廣泛調(diào)研、經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，總公司在京滬高鐵召開現(xiàn)場會，會議組織觀摩了京滬高鐵濟南西綜合維修車間的創(chuàng)新成果，并交流總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗。同時，總公司發(fā)布了《關(guān)于加快推進高速鐵路綜合維修生產(chǎn)一體化管理的通知》（鐵總工電〔2018〕148號），按照“統(tǒng)一組織架構(gòu)、統(tǒng)一天窗安排、統(tǒng)一生產(chǎn)計劃、統(tǒng)一作業(yè)組織、統(tǒng)一應(yīng)急處置、統(tǒng)一防護管理、統(tǒng)一生產(chǎn)平臺、聯(lián)合調(diào)度”的要求，構(gòu)建“七統(tǒng)一、一聯(lián)合”的高鐵綜合維修生產(chǎn)一體化管理模式，進一步推進重點線路的綜合維修車間、綜合維修工區(qū)的建設(shè)。

推動綜合維修一體化改革需要現(xiàn)代化的技術(shù)裝備支撐，積極推進綜合檢測及維修裝備現(xiàn)代化建設(shè)，推廣使用綜合巡檢車、多功能作業(yè)車、多平臺作業(yè)車等檢測監(jiān)測、養(yǎng)護維修裝備，并深化研究專業(yè)裝備綜合利用，提高維修效率和設(shè)備利用率。其中，建立科學(xué)完善的檢測監(jiān)測體系至關(guān)重要。

3 綜合一體化檢測監(jiān)測體系設(shè)計

高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施維護管理主要分為檢測監(jiān)測、日常養(yǎng)護、專業(yè)修理3種業(yè)務(wù)類型。檢測監(jiān)測主要包括周期性動態(tài)檢測和長期定點監(jiān)測，其技術(shù)特點為科學(xué)檢測、綜合分析、準確評價。

3.1 組織架構(gòu)

為進一步加強全路檢測監(jiān)測的行業(yè)管理工作，基于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建檢測監(jiān)測管理組織架構(gòu)（見圖1）。

圖1 鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測管理組織架構(gòu)

各級機構(gòu)的職責(zé)設(shè)計如下：

（1）總公司成立鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心。主要負責(zé)：組織高速綜合檢測列車、專業(yè)檢查車運用；實施國鐵基礎(chǔ)設(shè)施檢測、新建鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試等工作；提出基礎(chǔ)設(shè)施檢測標準建議；監(jiān)督、檢查、評價總公司所屬企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施檢測工作。

（2）鐵路局集團公司成立綜合檢測所。整合各專業(yè)檢測資源，成立專業(yè)、高效的鐵路局集團公司檢測組織機構(gòu)。主要負責(zé)：負責(zé)全局重要基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的管理與分析；集中管理軌道檢查車、電務(wù)檢查車、接觸網(wǎng)檢查車、鋼軌探傷車、橋隧檢查車等專業(yè)檢查車；組織開展鐵路局集團公司管內(nèi)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測數(shù)據(jù)管理分析、質(zhì)量評估和趨勢分析等工作；指導(dǎo)站段檢測分析車間。

（3）站段設(shè)置檢測分析車間。綜合維修段應(yīng)設(shè)立檢測分析車間，主要負責(zé)：綜合巡檢車、高鐵接觸網(wǎng)檢測車等設(shè)備的使用和維護；按照要求完成轄內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的周期檢測監(jiān)測，并對養(yǎng)護維修作業(yè)質(zhì)量進行抽檢；實現(xiàn)轄內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的分析，將分析結(jié)果及維修建議及時下發(fā)并形成反饋。

按照垂直管理以及“移動檢測與地面分析一體化、網(wǎng)絡(luò)化”的原則，檢測監(jiān)測系統(tǒng)管理體系分為3級，總體上形成管理的直接化、資源的統(tǒng)籌化、數(shù)據(jù)分析的專業(yè)化、信息傳輸?shù)谋憷?/p>

3.2 綜合一體化檢測監(jiān)測方案

工務(wù)、電務(wù)、供電等基礎(chǔ)設(shè)施專業(yè)的檢測監(jiān)測體系設(shè)計應(yīng)面向各專業(yè)檢測監(jiān)測需求，深化檢測監(jiān)測對象特征提取，綜合檢測監(jiān)測方法和設(shè)備載體平臺，構(gòu)建高速綜合檢測、專業(yè)檢查、綜合巡檢、車載搭載、固定監(jiān)測和便攜設(shè)備等多方位立體的檢測監(jiān)測體系。鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測方案結(jié)構(gòu)見圖2。

按照“動態(tài)檢測為主，靜態(tài)檢測為輔”原則構(gòu)建鐵路基礎(chǔ)設(shè)施綜合一體化檢測監(jiān)測方案，設(shè)計要點如下：

（1）檢測中心統(tǒng)籌安排高速綜合檢測列車，每月2～3次覆蓋全部高速鐵路的等速綜合檢測；

（2）檢測中心統(tǒng)籌全路專業(yè)檢查車，每月2次覆蓋干線普速鐵路專業(yè)檢查（加掛旅客列車）；

（3）鐵路局集團公司補充安排本局專業(yè)檢查車檢查轄內(nèi)其他線路；鐵路局集團公司安排鋼軌探傷車等其他專用檢查車，按周期覆蓋檢測；

（4）站段自主安排綜合巡檢車、高鐵接觸網(wǎng)檢測車等運用，每月1次覆蓋轄內(nèi)全部線路；

（5）按照比例在運營動車組安裝搭載式檢測裝置，掌握基礎(chǔ)設(shè)施運用狀態(tài)，補充動態(tài)檢測設(shè)備檢測周期的期間安全監(jiān)測；

圖2 鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測方案結(jié)構(gòu)

（6）科學(xué)布置固定檢測監(jiān)測設(shè)備，對于重點區(qū)段、重點設(shè)備形成7×24 h不間斷檢測監(jiān)測；

（7）周期應(yīng)用小型專業(yè)檢測儀器，如添乘檢查輔助設(shè)備、軌道幾何檢查儀、鋼軌探傷儀、鋼軌廓形與波磨等，按周期覆蓋轄內(nèi)線路。

3.3 檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理方案

檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是挖掘數(shù)據(jù)價值、服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施維護的重要保障，因此，研究建立多專業(yè)整合統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析處理、信息展示、數(shù)據(jù)交換的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺十分必要[7]。

檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺設(shè)計采用面向服務(wù)的SOA體系結(jié)構(gòu)，通過建立可組合、可重用的服務(wù)體系以提高系統(tǒng)的靈活性和適用性[8]。根據(jù)業(yè)務(wù)劃分、數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式，建立基于分布式18+1的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)管理體系?？偣荆z測中心）和18個鐵路局集團公司作為分布式數(shù)據(jù)平臺主存儲節(jié)點，形成2級部署架構(gòu)，依托鐵路專用網(wǎng)形成分級分布式的數(shù)據(jù)存儲策略，并形成權(quán)限管理下的各類數(shù)據(jù)透明訪問。

檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向流通，其中高速綜合檢測列車動態(tài)檢測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)直接傳入到總公司級數(shù)據(jù)管理平臺，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到各鐵路局集團公司級數(shù)據(jù)管理平臺；其他檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)、人工轉(zhuǎn)儲直接傳輸?shù)借F路局集團公司級數(shù)據(jù)管理平臺，再通過一定條件篩選上傳到總公司級數(shù)據(jù)管理平臺。檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸流向見圖3。

4 結(jié)束語

在闡述國外高速鐵路維護與檢測監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對我國高速鐵路綜合維修一體化改革，提出綜合一體化檢測監(jiān)測管理組織架構(gòu)、綜合一體化檢測監(jiān)測方案、檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理方案等建議，為更好地執(zhí)行動態(tài)檢測、及時掌握基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、指導(dǎo)養(yǎng)護維修提供重要支撐。

圖3 檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸流向