東非新建鐵路運(yùn)營(yíng)初期線路安全維護(hù)

聶治國(guó)

（中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，四川 成都 610036）

線路是直接與輪對(duì)發(fā)生作用的基礎(chǔ)設(shè)施，線路安全是行車安全的保障。影響線路安全的因素有很多，東非鐵路表現(xiàn)最突出的因素有偷盜破壞、水文以及線路維保質(zhì)量。根據(jù)鐵路沿線自然環(huán)境惡劣的特點(diǎn)，表現(xiàn)為海拔變化大、氣溫高、紫外線強(qiáng)、溫差大、風(fēng)沙大等，結(jié)合鐵路沿線存在大范圍無(wú)人區(qū)的情況，制定了軌道車巡線代替人工巡線的方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷盜破壞現(xiàn)象，確保線路安全。根據(jù)鐵路沿線水文特征和水文變化情況，邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院制定了系列的工程整治措施，降低水害風(fēng)險(xiǎn)，提高線路安全。根據(jù)鐵路存在長(zhǎng)大區(qū)間以及人員配置需求，引進(jìn)了由中國(guó)中車量身定制的弓網(wǎng)檢測(cè)車，提高了線路維保效率和質(zhì)量。

1 鐵路概況

該鐵路橫跨非洲兩國(guó)，被埃塞俄比亞（簡(jiǎn)稱“埃塞”）和吉布提兩國(guó)譽(yù)為“運(yùn)輸生命線”，是“一帶一路”倡議的早期成果，西起埃塞首都亞的斯亞貝巴，東至吉布提港，全線長(zhǎng)約751.7 km，起點(diǎn)至邊境站在埃塞境內(nèi)，長(zhǎng)667 km，邊境站至港前站在吉布提境內(nèi)，長(zhǎng)84.7 km。埃塞境內(nèi)起點(diǎn)至阿達(dá)瑪段為雙線約114 km，其余為單線。鐵路為客貨共線電氣化鐵路，參照中國(guó)Ⅱ級(jí)鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)客車時(shí)速120 km/h，貨車時(shí)速80 km/h。全線初期設(shè)20座車站，最大站間距離70.4 km，最小站間距離12.2 km。鐵路位于東非高原，自然環(huán)境惡劣，地勢(shì)落差大，鐵路沿線受季節(jié)性洪水常年累月的沖刷掏蝕影響，地表深切的干涸沖溝發(fā)育，每年4—6月為小雨季，雨量相對(duì)較少，7—9月為大雨季，雨量集中。

2 巡線

2.1 國(guó)內(nèi)外巡線方式發(fā)展變化

國(guó)內(nèi)鐵路線路最初的巡道方式為人工巡道，即巡道工按照規(guī)定范圍定時(shí)完成對(duì)鐵路線路的徒步檢查工作。隨著國(guó)家鐵路系統(tǒng)的不斷完善，部分線路的人工巡道方式已不能滿足鐵路安全運(yùn)營(yíng)的需求，例如青藏鐵路由于自然條件惡劣，無(wú)法由人工步行巡道來(lái)檢查線路故障，因此在2005年開始，由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所開始研制適合青藏線的高原巡檢車[1]，利用巡檢車代替人工巡道。2012年，中國(guó)第一臺(tái)自主研制的全面覆蓋高鐵線路工務(wù)、供電和電務(wù)3個(gè)專業(yè)巡檢作業(yè)的綜合巡檢車應(yīng)用而生。國(guó)內(nèi)外利用綜合巡檢車代替人工巡道已是屢見(jiàn)不鮮。隨著鐵路綜合系統(tǒng)的不斷發(fā)展，利用無(wú)人機(jī)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行巡檢的各種應(yīng)用更是層出不窮。

2.2 鐵路巡線方式選擇

鐵路盜損事件頻發(fā)，僅運(yùn)營(yíng)首年度發(fā)生盜損事件400余起，表現(xiàn)為基礎(chǔ)設(shè)施的偷盜和破壞，例如軌道扣配件、聯(lián)結(jié)零件、護(hù)輪軌梭頭、橋梁走道板、橋梁護(hù)欄、站場(chǎng)信號(hào)燈、直放站電瓶、絕緣子等，甚至更惡劣的是人為鋸斷接觸網(wǎng)立柱拉線。線路安全遭受嚴(yán)重威脅，為了降低行車安全風(fēng)險(xiǎn)，綜合考慮鐵路沿線存在大范圍無(wú)人區(qū)、晝夜溫差大、紫外線強(qiáng)、存在獵食動(dòng)物、白天氣溫高等因素，管理團(tuán)隊(duì)提出了采用軌道車巡線代替人工巡線的模式，既解決了巡線難的問(wèn)題，又不需要額外增加設(shè)備，同時(shí)可以減少人工用量節(jié)約成本，一舉三得。軌道車巡線由巡線人員乘坐軌道車對(duì)鐵路沿線進(jìn)行巡查，相較于人工巡線具有極大的優(yōu)勢(shì)：①實(shí)現(xiàn)了24 h待命出動(dòng)；②因?yàn)檐壍儡嚳梢詳y帶大量易盜損件以及維修工器具，實(shí)現(xiàn)了隨發(fā)現(xiàn)隨處置，極大提高了線路安全；③軌道車可以隨車攜帶安保人員，可以確保外出作業(yè)人員的人身安全。

2.3 軌道車巡線應(yīng)用情況

2.3.1 具體巡線措施

客車開行4 h前和貨車開行6 h前必須安排軌道車對(duì)全線進(jìn)行巡線，若現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)間在客車開行4 h前和貨車開行6 h前，則不單獨(dú)進(jìn)行巡線作業(yè)。汛期大雨及以上降雨區(qū)間執(zhí)行雨后巡線作業(yè)。貨車在汛期當(dāng)日夜間21：00至次日凌晨05：00間發(fā)生大暴雨及以上降雨的區(qū)間，原則上不安排軌道車執(zhí)行夜間巡線，由調(diào)度中心將貨物列車扣停在該區(qū)間兩端的車站。

2.3.2 應(yīng)用情況

根據(jù)運(yùn)營(yíng)第三年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一個(gè)綜合維修中心在4—11月，共計(jì)使用軌道車巡線13.9萬(wàn)km，發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施故障、臨近營(yíng)業(yè)線作業(yè)和其他故障共計(jì)31起，其中工務(wù)設(shè)施盜損21起、電務(wù)設(shè)施盜損7起、臨近營(yíng)業(yè)線施工3起；存在較大安全隱患故障18起，包括12起軌道扣配件被盜、4起電務(wù)設(shè)施損壞和2起臨近營(yíng)業(yè)線搭設(shè)腳手架施工。

鐵路運(yùn)營(yíng)前5年沒(méi)有發(fā)生一起因巡線沒(méi)發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施故障導(dǎo)致的事故，軌道車巡線符合鐵路的特點(diǎn)，將在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)發(fā)揮它的作用。

3 水害治理

鐵路總體上位于東非大裂谷臺(tái)地，受地形影響，地表排水路徑與鐵路交織，局部降雨現(xiàn)象突出，水量集中、水勢(shì)兇猛，鐵路與周邊水文環(huán)境持續(xù)不斷地互相影響，某些段落發(fā)生了較為嚴(yán)重的水害。發(fā)生的嚴(yán)重水害主要包括橋下河道淤積、河床明顯抬高，框架橋入水口壅水、下游河道淤積，邊坡沖刷嚴(yán)重等。為了徹底消除水患，特邀請(qǐng)了設(shè)計(jì)院對(duì)鐵路沿線水文再次進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)比鐵路建設(shè)期水文勘測(cè)資料，尋找水文變化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定了水害治理的基本原則：①“防”，采取防范措施降低洪水對(duì)迎水面的沖刷；②以疏為主，以堵為輔；③根據(jù)區(qū)域排水系統(tǒng)，進(jìn)行綜合治理。本文以框架橋水害和濕地保護(hù)區(qū)水害治理為例進(jìn)行說(shuō)明。

3.1 框架橋水害治理

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

該框架橋水害的表現(xiàn)特征為：框架橋入水口壅水、主水流翻越翼墻旁邊的錐體，沖刷道床，部分水流沿鐵路左側(cè)側(cè)溝排泄，下游端個(gè)別段落出現(xiàn)水漫路肩。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，附近山脊流水路徑在該河道上游匯集，河道入水口在線路左側(cè)，框架橋與河道斜交，洪水流經(jīng)框架橋后沿鐵路右側(cè)河道縱向排泄，并通過(guò)鐵路的下一個(gè)框架橋后回流至鐵路左側(cè)，匯入該片區(qū)域的自然泄洪河道。河道上下游排水路徑與建設(shè)期相比發(fā)生了較明顯的變化，主要表現(xiàn)為框架橋上下游主河道出現(xiàn)了橫移，框架橋附近河道縱向排水坡受采砂采石和自然沖刷影響起伏變大。洪水過(guò)后情形如圖1所示。

圖1 洪水過(guò)后情形

3.1.2 治理方案

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院、建設(shè)單位和維保單位評(píng)估最終提出：首先在框架橋入水口彎角設(shè)高差約2 m的分洪溝，聯(lián)通下一個(gè)框架橋出水口，使多余洪水通過(guò)分洪溝排走；其次對(duì)河道上下游縱坡進(jìn)行順坡；最后改善河道流水路徑并修建必要的護(hù)岸及其他防護(hù)工程。

經(jīng)過(guò)摸擬計(jì)算，分洪溝可以分擔(dān)的流量約為70 m3/s，在考慮到2個(gè)框架橋過(guò)水能力的情況下能夠滿足洪水過(guò)水需求?？蚣軜蛩φ纹矫媸疽鈭D如圖2所示。

圖2 框架橋水害整治平面示意圖

3.1.3 治理效果

經(jīng)過(guò)3個(gè)雨季對(duì)該處水害地點(diǎn)泄洪能力的觀察，河道上下游流水順暢，分洪溝在遭遇暴雨后起到了分擔(dān)流量的作用，鐵路沿線路基邊坡和河道鋪砌完好，水害整治效果顯著。建好的分洪溝如圖3所示。

圖3 建好的分洪溝

3.2 濕地保護(hù)區(qū)水害治理

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

該處水害主要特征為路塹邊坡沖刷嚴(yán)重，存在積水過(guò)量直接沖擊鐵路的風(fēng)險(xiǎn)。邊坡沖刷如圖4所示。

圖4 邊坡沖刷

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，水害地段為路塹段，鐵路穿越濕地自然保護(hù)區(qū)，地勢(shì)低洼，地表植被豐富，有一條自北向南的自然沖溝被鐵路截?cái)?，鐵路左側(cè)區(qū)域地表水匯集，為了確保該處原有的濕地自然環(huán)境，該處的國(guó)家森林公園禁止施工單位通過(guò)引流的方式排泄匯聚的積水，隨著鐵路建成對(duì)周邊自然環(huán)境和水文地理環(huán)境的影響，鐵路左側(cè)濕地區(qū)域原有的泄水位置出現(xiàn)變化，最終形成了朝向鐵路側(cè)排水的新系統(tǒng)。

3.2.2 治理方案

為盡量保護(hù)當(dāng)?shù)貪竦丨h(huán)境，減小對(duì)周圍環(huán)境影響，同時(shí)滿足畜牧牲畜飲水需求，提出了該區(qū)域水害整治的最終方案：①在塹頂左側(cè)設(shè)置頂寬5 m的導(dǎo)流堤，迎水面采用漿砌片石封閉，確保左側(cè)積水不向鐵路側(cè)流動(dòng)；②在濕地積水區(qū)域設(shè)置底寬5 m的溢流溝，將水引排至蓄水池，既可以滿足濕地環(huán)境要求，又可以自動(dòng)調(diào)控匯水區(qū)總積水量，從而降低水減小對(duì)鐵路側(cè)導(dǎo)流堤的影響；③在距線路左側(cè)約100 m處設(shè)置約20萬(wàn)m3的蓄水池，滿足牲畜飲水需求。濕地保護(hù)區(qū)水害治理如圖5所示。

圖5 濕地保護(hù)區(qū)水害治理示意圖

3.2.3 治理效果

經(jīng)過(guò)3個(gè)雨季對(duì)該處水害地點(diǎn)的觀察，導(dǎo)流堤和溢流溝有效防止了積水向鐵路側(cè)發(fā)展，蓄水池在整個(gè)雨季期間一直有水，已經(jīng)成為了附近村民牲畜用水的取水點(diǎn)，整個(gè)整治方案既解決了水害問(wèn)題，又考慮了環(huán)境保護(hù)要求，同時(shí)給地方居民提供了便利，一舉多得，效果良好。溢流溝和蓄水池如圖6所示。

圖6 溢流溝和蓄水池

4 線路維保

4.1 維保概況

偷盜破壞和水文變化是導(dǎo)致線路不安全的外部因素，線路本身質(zhì)量則是影響線路安全的內(nèi)部因素，內(nèi)外結(jié)合是全面提高線路安全的最佳途徑。鐵路運(yùn)營(yíng)初期由兩家中資企業(yè)組成聯(lián)合體實(shí)施運(yùn)維管理，根據(jù)線路等級(jí)、基礎(chǔ)設(shè)施種類、數(shù)量等，全線設(shè)2個(gè)綜合維保中心，每個(gè)綜合維修中心下設(shè)4個(gè)維修車間，每個(gè)車間維修作業(yè)人員定編約50人。維修作業(yè)內(nèi)容包括線路、橋梁、房建等所有工務(wù)專業(yè)，每個(gè)車間僅線路需維護(hù)約100 km。定編人員少、線路長(zhǎng)、任務(wù)重，實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)維修成為了提高線路維保質(zhì)量的必經(jīng)途徑。

運(yùn)營(yíng)首年度線路檢測(cè)由山西太原生產(chǎn)的1臺(tái)小型軌檢車結(jié)合人工添乘檢查的方式進(jìn)行。受車體質(zhì)量、軌檢系統(tǒng)、軌檢車對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性、車體故障、檢測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確等條件的限制，線路超限處發(fā)現(xiàn)困難，檢測(cè)數(shù)據(jù)超限處所與實(shí)際位置不符，往往相差數(shù)百米，檢測(cè)效率低。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)維修、提高線路維修水平和維修質(zhì)量，運(yùn)營(yíng)第二年引進(jìn)了由中國(guó)中車在既有25G型鐵路客車設(shè)計(jì)平臺(tái)基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)的新型檢測(cè)車輛。

4.2 弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車簡(jiǎn)介

車輛設(shè)有接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置和軌道檢測(cè)裝置，具體包括接觸式檢測(cè)設(shè)備、非接觸式檢測(cè)設(shè)備、車體位移補(bǔ)償裝置、定位器坡度檢測(cè)設(shè)備及弓網(wǎng)視頻監(jiān)控裝置、軌道檢測(cè)裝置[2]。車輛總質(zhì)量包括車輛的自身質(zhì)量、檢測(cè)設(shè)備的質(zhì)量、定員及整備質(zhì)量，在定員載荷下，軸重不大于17 t。車輛兩端設(shè)通過(guò)臺(tái)；一位端設(shè)廁所、淋浴間、廚房及小走廊，小走廊內(nèi)設(shè)敞開式洗面間、滅火器、垃圾箱；車體中部至二位端依次設(shè)工作室、2個(gè)4人包間（上下雙層臥鋪）、觀察室、會(huì)議室和檢測(cè)室；觀察室內(nèi)對(duì)應(yīng)的車頂上方設(shè)觀察塔。可編于旅客列車的首尾進(jìn)行編組運(yùn)行，整列車最大編組不超過(guò)20輛。

車輛本車采用交流三相四線制AC380Ⅴ、頻率50 Hz的供電形式，設(shè)DC600Ⅴ貫通干線、39芯貫通干線，干線均不引入車內(nèi)控制（播音線除外）。電氣控制系統(tǒng)故障時(shí)能夠啟動(dòng)車輛設(shè)置的應(yīng)急照明功能。車下設(shè)有AC380Ⅴ外接電源，停站或入庫(kù)檢修時(shí)除可使用本車自帶發(fā)電機(jī)組發(fā)電供電外，也可使用外接電源供電。弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車如圖7所示。

圖7 弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車

4.3 弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車運(yùn)用

4.3.1 開行方式

弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車既可以單獨(dú)開行，也可以掛在旅客列車上開行，因?yàn)槠湎冗M(jìn)的定位系統(tǒng)和故障檢測(cè)技術(shù)，可以精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)鐵路線路故障并定位故障處所。檢測(cè)車將軌道方面的故障按照4個(gè)超限等級(jí)予以統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合軌道維護(hù)的其他標(biāo)準(zhǔn)要求形成故障清單，維護(hù)人員根據(jù)故障清單安排維修任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)線路質(zhì)量的數(shù)據(jù)化管理、科學(xué)化管理。

4.3.2 檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

運(yùn)營(yíng)第二年引進(jìn)，第三年正式啟用弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車，2020年3月至11月共檢測(cè)7次，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 2020年弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車軌道檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，使用弓網(wǎng)軌道檢測(cè)車后，線路質(zhì)量水平有了明顯提高，線路平均TQI值從9.63降低至8.1左右。

4.3.3 應(yīng)用情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)營(yíng)第三年度線路維保作業(yè)同首年度相比較，上道作業(yè)次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)環(huán)比縮短了近80%，同次年度相比較，上道作業(yè)次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)環(huán)比縮短了近50%，但是維保質(zhì)量有了大幅度提升，印證了引進(jìn)弓網(wǎng)綜合檢測(cè)車的必要性和科學(xué)性。

5 結(jié)語(yǔ)

該鐵路因地制宜地采用軌道車巡線、工程措施治理水文變化以及引進(jìn)弓網(wǎng)綜合檢測(cè)車的方式，從根本上保障了鐵路運(yùn)營(yíng)初期的線路安全。巡線保障線路設(shè)施設(shè)備完好，弓網(wǎng)綜合檢測(cè)車的應(yīng)用提高了線路維保作業(yè)效率和水平，水文變化治理減少了周邊環(huán)境對(duì)鐵路線路安全的影響，從而使這條鐵路在周邊自然環(huán)境復(fù)雜、社會(huì)環(huán)境復(fù)雜、司法不健全等不利因素影響下依然能夠安全運(yùn)行。東非鐵路安全承載的是融中國(guó)設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)初期線路安全的探索有助于中國(guó)鐵路在海外大地走得更長(zhǎng)、更遠(yuǎn)。