城市軌道交通維保裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

王驚雷

（中國鐵建高新裝備股份有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

城市軌道交通主要有運輸量大、運輸速度快、運輸安全性高、運輸準(zhǔn)點率高、對環(huán)境危害小，節(jié)約能源和用地等顯著優(yōu)點。根據(jù)社會發(fā)展經(jīng)驗可知，一個國家的城市化率越高，其軌道交通領(lǐng)域的投資也就越多。結(jié)合我國逐步推進(jìn)城市化的戰(zhàn)略政策，可以預(yù)期，在不遠(yuǎn)的將來軌道交通建設(shè)將迎來新的發(fā)展高峰。

其中2021年相較2020年增長了約15%，預(yù)計2050年將達(dá)到289 條，總里程將高達(dá)11 700 公里，中國已然成為全球發(fā)展最快、規(guī)模最大的軌道交通建設(shè)市場。一個行業(yè)的發(fā)展往往會帶動多個附屬行業(yè)的發(fā)展，城市軌道交通行業(yè)也符合這一規(guī)律。隨著城市軌道交通市場的發(fā)展，運營里程的不斷增加、安全運營標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對于配套的維保裝備市場仍存在著較大缺口，無論是增量市場還是存量市場都有著廣闊的前景。大型養(yǎng)路機(jī)械將作為機(jī)械化維保的主力軍將愈發(fā)凸顯其競爭力。

1 城市軌道交通維保裝備

在我國運用最多、最廣的城市軌道交通系統(tǒng)是地下鐵路交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)的維保裝備主要是地鐵工程車。

地鐵工程車具有種類多、定制化程度高等特點，本文結(jié)合近幾年各大地鐵對工程車的需求，從使用功能角度分類如下：

1.1 牽引及運輸系列

牽引系列產(chǎn)品主要用于地鐵車輛牽引及救援作業(yè)，也可為其他設(shè)備或車輛提供動力及電源，主要包括軌道車和電力蓄電池工程車，盡管電力蓄電池工程車的初始采購成本高，但綜合起來看，它在全壽命周期成本、改善作業(yè)環(huán)境以及其他綜合社會效益等方面具有明顯的優(yōu)勢，特別是石油價格及其上漲預(yù)期均處于高位的當(dāng)今[1]。

運輸系列產(chǎn)品主要用于運輸、起吊鋼軌、貨物或施工用工器具等，主要包括軌道平車、軌道平板吊車等。

牽引及運輸系列產(chǎn)品的市場需求量都很大，兩種系列的產(chǎn)品新線建設(shè)基本各需求2～4 臺，針對運營繁忙的地鐵線路，設(shè)備需求可達(dá)10 臺之多。

1.2 鋼軌維護(hù)系列

鋼軌維護(hù)系列產(chǎn)品主要是進(jìn)行鐵路線路鋼軌廓形的預(yù)防性維護(hù)、修理性維護(hù)、修復(fù)性維護(hù)，已形成快速打磨、常規(guī)打磨、銑軌（或銑磨）系列裝備。

針對不同鋼軌病害，可采用不同的打磨策略，實現(xiàn)“既不失修也不過修”的最佳經(jīng)濟(jì)維護(hù)模式，有效延長鋼軌使用壽命。目前需求量較多的是常規(guī)打磨及銑軌（或銑磨）系列產(chǎn)品。

1.3 綜合檢測系列

檢測系列產(chǎn)品是維護(hù)裝備中種類最多的，能有效進(jìn)行鐵路線路智能檢測、檢查、診斷。通過檢測系列產(chǎn)品可準(zhǔn)確及時地發(fā)現(xiàn)傷損，同時判別傷損發(fā)展?fàn)顟B(tài)并做出應(yīng)對措施，是保證城市軌道運營安全的關(guān)鍵。

檢測系列產(chǎn)品的檢測功能主要包括線路幾何狀態(tài)檢測、接觸網(wǎng)幾何檢測、接觸網(wǎng)狀態(tài)巡檢、限界檢測、橋隧檢測、鋼軌狀態(tài)巡檢、鋼軌探傷檢測等，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)度，檢測方式多樣化，如超聲、漏磁以及激光等檢測技術(shù)對鋼軌母材的檢測，超聲相控陣技術(shù)對鋼軌焊縫的檢測，高清相機(jī)對鋼軌扣件和鋼軌幾何尺寸的檢測，視覺、激光以及紅外等技術(shù)對接觸網(wǎng)（軌）和隧道病害的檢測等[2]。檢測功能模塊可根據(jù)地鐵線路綜合檢測的要求進(jìn)行定制組合，從而實現(xiàn)多檢測技術(shù)融合的高效檢測。

目前，檢測系列產(chǎn)品是每條地鐵線路必不可少的維保裝備，需求量大。

1.4 供電設(shè)備檢修系列

供電設(shè)備檢修系列產(chǎn)品目前主要針對接觸網(wǎng)檢修，主要包括線路接觸網(wǎng)日常檢修、保養(yǎng)及事故搶修，代表產(chǎn)品主要有接觸網(wǎng)綜合作業(yè)車、接觸網(wǎng)放線車、接觸網(wǎng)架線作業(yè)車、接觸網(wǎng)檢修車等。接觸網(wǎng)是一種特殊形式的供電設(shè)備，它可以把電源系統(tǒng)與列車電氣系統(tǒng)相連接，為地鐵列車提供電力。其特殊的受電弓耦合形式，直接決定了其與其他軌道交通設(shè)備有著本質(zhì)區(qū)別，不能配置同樣的備用設(shè)備，也決定了接觸網(wǎng)存在的脆弱性和特殊性。地鐵及相關(guān)用電設(shè)備在實際運行中如出現(xiàn)故障等不良問題，將產(chǎn)生斷電，嚴(yán)重影響列車組織運輸[3]。因此，該系列產(chǎn)品針對接觸網(wǎng)型地鐵線路是必不可少的維保裝備。

1.5 線路大修系列

線路大修系列產(chǎn)品主要包括用于線路焊軌、換軌、換道岔、換軌道板等維保裝備。線路設(shè)備大修應(yīng)貫徹“運營條件匹配，軌道結(jié)構(gòu)等強(qiáng)，修理周期合理，線路質(zhì)量均衡”的原則，堅持全面規(guī)劃、適度超前、區(qū)段配套的方針。線路設(shè)備大修的基本任務(wù)是根據(jù)運輸?shù)男枰熬€路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性、有計劃地對損耗部分進(jìn)行更新和修理，恢復(fù)和提高設(shè)備強(qiáng)度，延長設(shè)備使用壽命，增強(qiáng)軌道承載能力[4]。目前線路大修系列產(chǎn)品代表車型主要包括地鐵焊軌車、長軌運輸車等，針對地鐵建設(shè)較早的北京、上海、廣州、深圳等設(shè)備需求量較大，其他地區(qū)設(shè)備需求隨著線路運營時間的增加將逐漸凸顯。

1.6 線路清潔系列

線路清潔系列產(chǎn)品主要定位于地鐵隧道壁和軌道板清洗、沉水井和排水溝清淤等，目前代表車型主要包括地鐵清潔車、清淤車等。

當(dāng)今社會對環(huán)保問題越來越重視，對地鐵設(shè)備的環(huán)境衛(wèi)生要求也日益提高，線路清潔系列產(chǎn)品需求會隨著各大地鐵環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)而逐漸上升。

1.7 有砟線路維護(hù)系列

地鐵線路多以無砟軌道為主，站場等存在少量有砟線路，有砟線路維護(hù)系列產(chǎn)品目前代表車型是地鐵搗固車，用于撥道、起道抄平、道砟搗固及道床肩部道砟的夯實作業(yè)，使線路幾何特征滿足線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或線路維修的要求，目前上海地鐵引入1 臺。

有砟線路維護(hù)系列產(chǎn)品需求會隨著有砟線路使用時間的增加而逐漸顯現(xiàn)，如清篩、配砟等設(shè)備。

1.8 其他

現(xiàn)有的地鐵工程車已基本實現(xiàn)了地鐵線路的機(jī)械化維保，但針對一些特殊區(qū)域，仍存在機(jī)械化養(yǎng)護(hù)短板，在這里，其他裝備主要指目前尚在研發(fā)階段或亟待突破的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)裝備，如無砟軌道精調(diào)、隧道維保等設(shè)備。

2 城市軌道交通維保裝備的發(fā)展趨勢

2015年，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，明確大力推動重點領(lǐng)域突破發(fā)展，提出圍繞先進(jìn)軌道交通裝備等10大領(lǐng)域建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新中心。2019年，國務(wù)院發(fā)布《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》，明確強(qiáng)化前沿關(guān)鍵科技研發(fā)，大力發(fā)展了智慧交通，推動大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)和交通行業(yè)深度融合。2020年3月，軌道交通協(xié)會牽頭發(fā)布了《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》明確發(fā)展方向為智慧列車并制定了目標(biāo)和計劃。2020年4月20日，國家發(fā)改委權(quán)威解讀“新基建”，七大重點領(lǐng)域內(nèi)，城際高速鐵路和城際軌道交通赫然在列。以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系，成為高鐵技術(shù)發(fā)展的應(yīng)有之義[5]。

2.1 智慧集成化

我國地鐵行業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)增，緊隨而來的是日益增大的維保工作量，目前軌道養(yǎng)護(hù)維修計劃調(diào)度效率低、現(xiàn)場管控難度高、設(shè)備返修不可控、信息孤島不連通等痛點難點問題凸顯。近年來，結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等高新技術(shù)于一體的車輛智慧運維平臺正在興起，應(yīng)用對象主要為檢測車、探傷車、打磨車等地鐵維保裝備，城市軌道交通在未來將會更加深入地結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與人工智能，打造多重設(shè)備的智能感知體系，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，通過數(shù)據(jù)來推動效益、效率、安全的提升。

針對地鐵工程車，需要集成各類型的工業(yè)傳感器（壓力、溫度、速度、位移、感應(yīng)開關(guān)）和終端（攝像裝置、RFID 標(biāo)簽、GPS/北斗定位），實現(xiàn)車輛實時數(shù)據(jù)的采集、捕獲和識別。車輛各組成單元，如發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、車體車架、輔助系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，由5G通信上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺，從而實現(xiàn)了對設(shè)備的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化。

2.2 綠色高效化

地鐵工程車大多采用柴油內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，污染大、振動大、噪音大。近年來，采用接觸網(wǎng)供電的地鐵和高鐵日益增多，近幾年，雙動力打磨車、雙動力軌道車、新能源焊軌車等需求日益增大，隨著接觸網(wǎng)取電、蓄電池取電或其他新能源取電技術(shù)的日漸成熟，城市軌道交通裝備將引來一個新的突破，其中接觸網(wǎng)和蓄電池雙動力供電已得到越來越多的用戶認(rèn)可，兩者之間可實現(xiàn)無縫銜接，使供電系統(tǒng)更加安全可靠，電能的利用也更加充分環(huán)保。氫燃料動力是國內(nèi)外多年關(guān)注、研究、試運行的最具未來生命力的動力技術(shù)。氫燃料電池在電化學(xué)放電過程中無任何有害氣體產(chǎn)生，產(chǎn)物也只有水，是一種理想的環(huán)保能源。

目前，世界范圍內(nèi)已有日本、澳大利亞、韓國、葡萄牙、美國、歐盟、英國、德國等國家或國際組織發(fā)布國家氫能戰(zhàn)略或者氫能路線圖。國內(nèi)方面，我國發(fā)改委在2020年制定了國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。綠色氫能裝備已經(jīng)在汽車領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。而隨著大功率燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，相信氫能源在地鐵工程車上的應(yīng)用指日可待。

綜上所述，本文認(rèn)為智慧集成化、綠色高效化將成為我國地鐵工程車的重要發(fā)展趨勢。

3 結(jié)語

本文對城市軌道交通維保裝備現(xiàn)狀進(jìn)行了分析探討，從設(shè)備類型、需求、施工特點及國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)發(fā)展等方面進(jìn)行了簡要剖析，提出城市軌道交通維保裝備發(fā)展趨勢，為城市軌道交通維保裝備發(fā)展提供一定的參考。