深入探讨高速铁路技术发展纵横

1．基本概念

维护和维修是保证高速铁路安全的最基本要素之一。综合维修是指把路基、轨道、桥梁、隧道、电力、牵引供电、通信信号、房屋建筑和给排水设施的施工维修作业内容统一整合起来，实行一元化领导。如果将铁路作为一个整体，其固定设施主要由路基、轨道、桥梁、隧道、电力、牵引供电、通信信号、房屋建筑和给排水设施等组成。在高速铁路中，路基、轨道、桥梁、隧道、电力、牵引供电、通信信号和机车车辆关系密切，其相互影响程度远远大于普速铁路。这一特点直接影响到高速铁路的维护和维修工作。高速铁路使各种维修的关系更加紧密。例如，道岔转辙机的维修，必然涉及线路和供电系统；线路的捣固，要顾及轨道电路等设施；拨道和补砟，直接影响道间关系和接触网高度；接触网的抢修，需要线路、信号的畅通。再如信号专业检查轨道电路，可以发现轨道缺陷；而轨道的结构设计特点也直接影响到轨道电路的性能。线路人员巡检时，可以发现有些明显的接触网误差；接触网人员在执行自己的任务时，也能发现线路、桥梁的问题。按惯例分专业段管理维修，则必须由各自的上级进行协调，然后由各自调度下令执行。这样由下而上反映，再由上而下指示，必然延误时间，影响维修作业。综合维修是尽可能授予基层权利，在组织施工方面发挥基层的主动性，自觉承担运营的责任。

2．维修理念和方式

维修实践需要一种思想观念作为指导，称之为维修思想。在一定的维修思想指导下，制定出的一套规定与制度（维修计划、维修类型、维修方式、维修等级、维修组织、维修考核等），称之为维修制度。目前世界上的维修思想和制度可分为两大体系：

（1）在“预防为主”维修思想指导下，以磨损理论为基础的计划预防维修制度。计划预防维修制是指对机械设备的修理是有计划进行的，其要点是通过对机械零部件损伤的大量统计资料，进行分析研究后，把机械设备上不同损伤规律和损伤速度的零部件，科学地划分成若干组，并确定出不同零件的损伤极限，从而规定不同修程的修理期限和修理范围。这样，使机械设备在运用中能得到有计划地修理，亦即零件尚未达到极限损伤之前就加以修复或更换，所以是预防性的计划修理。实现计划预防维修制度，需要具备以下条件：通过大量的统计、测定和试验研究，确定出机械设备主要零部件的修理周期；根据主要零部件的修理周期，同时考虑一般零部件的修理，合理地划分修理类别等级和修程；制定出一整套相应的修理技术标准检修限度和修理技术要求；具备按职能分工、合理布局的修理基地。预防性维修的概念最早由西方发达工业国家提出，它以设备诊断技术为基础，结合设备故障的历史和现状，参考运行环境及其他同类设备的运行情况，应用系统工程的方法进行综合判断分析，从而查明设备内部情况、故障和异常，预测隐患的发展趋势，提出防治和治理对策，其关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析。预防性维修主要包含 3 个方面的关键技术：状态检测、故障诊断和状态预测技术。

（2）在“可靠性为中心”的维修思想指导下，以故障统计理论为基础的预防维修制度。以“可靠性为中心”的维修是在计划预防修制的基础上发展起来的，在实践中人们发现并不是维修越勤，修理范围越大就越能减少故障，相反，会因频繁拆卸安装而出现更多故障。设备的可靠性是由设计制造所确定的，有效的维修只能保持其固有可靠性。

维修方式是指对设备维修时机的控制。也就是说，对维修时机的掌握是通过采用不同的维修方式来实现的。目前的维修方式有 3 种：定期维修（又称计划修）、视情维修（又称状态修）、事后维修（又称故障修）。

选择维修方式应该从设备发生故障后对安全和经济性的影响来考虑。定期维修和视情维修均属于预防性维修，可以预防渐进性故障的发生，事后维修则是非预防性的，多用于偶然故障或预防维修不经济的部件。定期维修是按时间标准进行送修，视情维修是按实际状况标准，而事后维修则不控制维修时间。3 种维修方式各有其适应范围。从这个意义讲，它们本身并没有先进落后之分，然而应用是否恰当，则有优劣之分，问题的关键是应该根据维修的具体情况，正确地选择维修方式。在现代复杂设备上往往 3 种维修方式并存，相互配合使用，以充分利用各个机件的固有可靠性。

3．工电供维修体系

铁路局集团公司设置高速铁路维管段，段下辖综合维修车间，综合维修车间下辖综合维修工区，对管辖范围内所有工务、电务、供电设备的安全运行全面负责，按照高速铁路基础设施的技术要求制定维修管理细则，全面落实各项生产任务，综合安排维修天窗，卡控天窗作业的各安全环节，实行周期检查、状态检修，实现安全、稳定、有序可控。该方式改变了原有 3 个专业工种分别设置专业车间和专业工区的做法，能够充分实现资源统筹共享，安全责任共担，高度融合的一体化目标，维修生产布局经过这一优化，既节约了成本，又提高了劳动生产率。为解决原有接触网维修时的分工合作不协调、各项作业占用时间过长造成的时间浪费、挤压列车运行时间等问题，中国铁路上海局集团有限公司对管辖范围内的高速铁路维修实施“三位一体”模式。这里的“三位一体”是指将承担铁路基础设施养修任务的工务、电务、供电 3 个专业整合到一个管理单位中，3 个组织单元联合组成一个紧密协作的整体，建立一个设备共管、资源共享、天窗共用、责任共担，实行生产生活一体化，破除原有的各专业工种界限的综合维修的组织体制。以上海铁路局集团公司为例，装备在上海高速铁路维修段的综合巡检车，集成了摄像采集、激光扫描、计算机图像处理、RFID（射频识别）精确定位、智能化分析判断等先进技术于一体，一次开行，可同时对工务、电务、供电 3 个专业设备同步进行检测、分析、预警。工务、电务、供电 3 个专业规划实施设备养修作业时，从检修周期的兼顾、检修项目的重组、计划编制的平衡、生产组织的优化、出行方式的统筹等方面进行组合优化，最大限度消除专业间的结合部问题，以最小的成本投入，提供高可靠性的设备质量，实现高速铁路基础设施综合养修的 3 个专业作业计划上的统一平衡、劳动组织上的优化组合、生产资源上的统筹共享、生产效率上显著提高的目的。其中，综合检测列车检测项目内容主要有：

（1）轨道检测。综合检测列车具有轨距、轨向、高低、水平、三角坑等轨道几何参数检测功能；采用捷联式检测系统结构；采用多维惯性基准技术实现了大半径曲线精确测量。

（2）弓网检测。综合检测列车具有接触网几何参数、弓网动态作用、接触线磨耗和受流参数检测功能；通过高速图像处理算法，提出非线性摄像机标定模型；实现接触网几何参数与弓网动态作用参数测量的合成。

（3）轮轨动力学检测。综合检测列车具有车体加速度、轮轨作用力等的检测能力，通过列车动态响应特性评价轨道平顺性。

（4）通信检测。综合检测列车具有 GSM-R 场强覆盖、应用业务服务质量检测及评定功能，以及沿线电磁环境干扰检测和分析功能。

（5）信号检测。综合检测列车具有轨道电路、应答器、车载ATP等技术参数检测功能；轨道电路、应答器传输模型，实现轨道电路、应答器信号采集和实时分析；解决了动态无接触方式无砟轨道补偿电容状态检测难题。(www.xing528.com)

（6）综合系统。综合检测列车具有检测列车精确定位和监测信息实时传输等功能；系统利用多种定位技术实现精确定位，实现了各检测系统的空间同步、时空校准、数据交换和集中监控。

4．动车组运用维修

高速列车是高速铁路典型的现代化技术装备，其检修管理的很多方面都体现了现代修思想。随着新车型、新技术和新材料的大量应用，传感器技术、计算机信息处理技术乃至各种自动检测技术正逐步投入使用，车辆检测技术正在向智能化高科技、自动化方向发展。以往定期、定型及分解的列车检修方式，也正向状态监测、以功能为中心和非分解型的检修方式发展。由于各国高速铁路采用的技术、牵引方式和运营情况不尽相同，在高速列车维修项念和维修制度等方面，我国和日、法、德等国都已形成各自的风格和特点。

中国高铁动车组由国铁集团统一管理，统一调配，实行配属制度。所谓配属制度，就是国铁集团根据高铁运输生产任务的需要和运输条件等因素将动车组配属给各铁路局（动车段）使用和保管的制度。动车组检修修程分为一、二、三、四、五级。一、二级为运用检修修程，以维护保养为主，在动车运用所内进行；三、四、五级为高级检修修程，在具备相应车型检修资质的检修单位（动车段或基地）进行。其中，一级维修以检查为主，包括制动、转向架、受电弓在内的全面检查，还包括厕所排污、清扫保洁等，主要在夜间库停期间完成；二级维修是鉴于动车组各零部件检修周期或寿命不同而提出的专项维修，是一个大的维修工作包，其中包括许多小的维修工作包，每个小工作包的检修周期、内容各不相同；三级维修主要是转向架分解检修，对制动、牵引、空调等系统进行状态检查和功能检查；四级维修主要针对动车组各系统的分解检修，对电机、电器进行性能测试及更换，以及车内设备的检修等；五级维修是对全车进行分解检修，在较大范围内更新零部件，根据需要对动车组进行现代化升级和改造，主要包括动车组全面分解、清洗、检查、修复、更换及车体重新油漆等。

动车组实行预防性维修体系，分定期维修和状态维修两种，对重点设备如轮对进行定期探伤，确保动车组性能和运行安全。在动车组运用维护信息管理系统建设方面，该系统以运用、维修、技术、物流4类业务为主线，包括调度、作业、技术、设备、安全、质量管理和动态监控等应用子系统，分为配属、履历、大部件、计划和故障 5 大模块，形成覆盖国铁集团、铁路局集团公司、动车段、动车所及主机厂的四级框架体系。动车组运用维护信息管理系统已在国铁集团、12 个铁路局集团公司、7个动车（客车）段、31个动车所及4个主机厂实施运用，基本覆盖全路的动车组运用检修信息共享及技术管理平台，实现了动车组全路调配运用和网络化维修管理，为动车组安全运用和维护提供了技术支撑。

经过反复研究，结合高速列车的技术特点以及既有线路检修设备、人员的布局情况，中国已逐步构建起高效、可靠、经济的现代化高速列车运用维修技术体系，在保证安全、稳定运行的前提下，始终遵循“提高车辆运用效率，节约维修成本”的原则。中国高速列车检修仍然是计划预防修为总体框架，基于在运高速列车的设计、运用和维修等方面特点，灵活采用分层次的“定期修、状态修、换件修、均衡修”相结合的检修制度，在到车不解编状态下，以“预防为主、检查为主，换件修为主、组装调试为主”为原则，从而减少在修时间，提升维护可靠性和车辆利用率。近年来，中国高速列车检修正逐渐向“状态修”发展，基于设备状态检测，使设备和部件的更换时期和维修程度达到最佳化，最大限度地避免后维修可能带来的风险和预防维修可能造成的浪费。

为降低车辆维护成本，提高车辆使用效率，中国铁路总公司从2015开始启动了机车车辆修程修制改革。多年来逐步延长包括动车组在内的机车车辆维修里程。之后将在原有基础上，继续延长动车组检修里程，压缩维修时间，以期增运增收，保障运输主业利润。

动车组一、二级检修，也就是“日常修”，往上三、四、五级对应称作“高级修”。CRH380型动车组高级修一次，花费约在 2 500 万元。也就是说仅高级修里程周期延长一项就能节省一半的维修费用，复兴号可以节省20%～30% 的维修费用。以上举措如能全部实施，将会压缩 40%～50% 的动车组维修时间，降低成本效果显著。

从2019年开始，和谐号动车组将进入高级修高峰期，动车组检修成本将大幅攀升。目前国铁集团已经明确要求下属铁路局集团公司在动车组检修能力上要打满用足、大胆实践，找到安全与效益之间的最佳平衡点，实现动车组检修成本降低突破性进展。

在动车组维修领域，国铁集团计划在控制关键质量安全的基础上全面放权，由路局集团自主发挥市场主体作用，根据实际情况自主决定一、二级修检修项目和周期；对于高级修，国铁集团将对关键条款和技术要求进行界定。此外，动车组核心部件，如车轴、齿轮箱、牵引变流器等也将进行检修周期延长或由定期更换改为状态检测试验；除此之外的时速250 km动车组、CRH6型动车组、普速客车、货车均将开展检修周期延长验证。

动车组检修周期延长步入验证阶段，高速复兴号和时速300 km和谐号动车组，高级修里程间隔上限将从 132 万千米分阶段逐步延长到165万千米和145 万千米。动车组检修周期延长是一个具体过程，从 145 万千米开始，每隔 10 km 为一次叠加，分批次检查列车，最终到 165 万千米，通过国铁集团的深度抽查，加大检查范围，来判定是否继续延长周期。除复兴号动车组外，既有和谐号CRH3C/380B/380C/和380D平台动车组高级修里程周期间隔延长10%，由132万千米提高到 145 万千米；CRH2C/380A平台动车组高级修由60 万千米/1.5 年延长至120万千米/3年。

为保证动车组运营安全，复兴号修程修制改革验证方案通过系统规划、稳步推进、分阶段实施，具体分为三、四、五级修三个阶段逐次开展可行性评估和验证，提前规划验证方案保障实施。就具体验证阶段方案，第一阶段也就是实施阶段，三级修从 132 万千米延长到 165 万千米；第二、三阶段为规划阶段，四级修将在三级修评估验证基础上开展完善跟踪方案，四级修从上限 372 万千米延长到 495 万千米；同时五级修将根据第一、二阶段验证成果，评估四、五级修差异部件延长可行性。

除动车组高级修延长外，一、二级修也逐步延长。时速 200 km 以下、200～250 km 和 300～350 km 动车组一级修周期延长分别由 4 400 km（48 h）延长至 6 600 km（96 h）、4 400 km（48 h）延长至 6 600 km（72 h）、5 500 km（48 h）延长至 7 700 km（48 h）；二级修车轮探伤从现行25 万千米延长至 35万千米，车轮镟修由定期改为视情况而定。就修程修制改革目标，在确保动车组质量安全的前提下，通过改革优化检修周期、检修标准和检修范围，避免过度修，防止失修。实现压缩调试停时、降低检修成本，提高检修运用效率。

【小知识】 高速铁路开通前的联调联试。联调联试是为确保动车组列车安全平稳运行，在高速铁路开通前进行的严格试验检测和调整优化。在新线工程静态验收合格后，铁路部门通过综合检测列车动态检测的方式，验证轨道、供电、接触网、通信、信号、预警监测等系统性能，评价综合接地、电磁环境、振动噪声等数据是否符合标准，使各系统和整体系统性能达到设计要求，为开通运营提供重要技术保障。联调联试是指采用检测列车和相关检测设备，对高速铁路各系统的功能、性能、状态和系统间匹配关系进行综合检查和验证，并通过此种方法指导系统进行调整和优化，使得整体系统达到设计要求，提高安全系数。联调联试工作主要包括轨道、路基、桥梁、隧道、电力牵引供电、通信、信号、客运服务系统、自然灾害及异物侵限检测系统等的综合检测和验证。另外，中国在高铁新线开通前，还采取了试运营阶段、应急演练（综合设置高铁基础设施故障场景）、开通运营安全评估机制等环节。