开行动卧列车条件下高速铁路天窗及维修作业协同优化探讨

孙玉明，贾永刚

（1.中国铁路总公司 科技管理部，北京 100844；2.中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京100081）

开行动卧列车条件下高速铁路天窗及维修作业协同优化探讨

孙玉明1，贾永刚2

（1.中国铁路总公司 科技管理部，北京 100844；2.中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京100081）

在阐述学者对高速铁路天窗设置与维修研究成果的基础上，分析我国高速铁路在开行动卧列车条件下的天窗模式、时长和时段，以及高速铁路天窗变化对维修作业的影响，进而运用业务流程再造 (BPR) 理论对天窗维修作业进行全流程解析，并从维修作业层面提出强化维修作业前的准备工作、优化长大桥梁与隧道作业组织、加强维修作业安全与应急管理、加快推广应用先进装备的优化措施，从维修管理层面提出完善高速铁路行车组织与维修管理规章制度、制定高速铁路协同维修流程、逐步推行基于可靠性的维修策略、积极完善高速铁路维修管理模式的优化建议。

高速铁路；动卧列车；天窗；维修作业

1概述

2015年1月1日起，京广 (北京西—广州南)、杭深 (杭州东—深圳北) 高速铁路开行夕发朝至动车组卧铺列车 (以下简称“动卧列车”)，这一客运产品的推出是我国铁路适应市场需求、创新高速铁路运输组织方式的具体实践，对充分利用高速铁路运力资源、满足旅客出行需要具有重要意义，开创了世界高速铁路客运组织的新模式。动卧列车开行后，显著提升了高速铁路在 2 000 km 左右运距客运市场上的竞争力。随着主要高速铁路长大干线的开通运营和逐步成网，动卧列车的开行范围、经行线路与班次数量均可能不断增加。为使高速铁路固定设施维修作业适应动卧列车开行后的天窗设置，研究高速铁路天窗的变化并不断优化维修作业组织十分必要。

近年来学者对高速铁路天窗设置与维修的研究主要集中在 2 个方面：①开行动卧列车条件下高速铁路天窗设置形式、技术特点、适用条件及其比较分析[1-2]；②既有夜间垂直天窗下高速铁路基础设施维修模式、优劣势比较及其适应性分析[3-4]。既有研究多在动卧列车开行之前围绕高速铁路天窗设置形式、基础设施维修模式优化问题进行研究，未深入系统地研究动卧列车开行后天窗设置的动态变化，以及如何进行维修作业组织优化，因而运用业务流程再造 (Business Process Reengineering，BPR) 理论界定高速铁路天窗与维修作业协同分析的范畴与维度，研究高速铁路动卧列车开行后的天窗变化，以及沿线工务、电务、供电维修作业中面临的问题与主要做法，提出适应新型天窗模式的维修作业优化建议。

BPR 理论是 20世纪 90 年代哈佛大学管理学大师哈默教授 (M ichael Hammer) 首先提出的管理思想，其研究范畴大致分为 3 个层次：战略层再造、管理层再造和作业层再造。其中，战略层再造帮助企业建立快速、科学的决策机制，并保证企业的各项经济活动都能与企业的战略目标保持一致；管理层再造主要通过再造企业内部日常的经营流程，实现全部流程的高效率；作业层再造主要关注各种活动的作业方式再造，从而使作业效率、工作质量得到显著的提高[5]。

高速铁路天窗设置是维修作业的重要约束条件。基于 BPR 理论的维修作业分析首先从作业层对天窗设置与维修作业的变化进行分析，在此基础上，对高速铁路维修作业全流程进行分解，并从作业层和管理层 2 个层面提出优化建议。基于 BPR 的高速铁路天窗与维修作业协同分析范畴与维度如图1 所示。

图1　高速铁路天窗与维修作业协同分析范畴与维度

2开行动卧列车条件下的高速铁路天窗设置

2.1天窗模式

我国高速铁路开通以来普遍采用夜间垂直天窗模式，一般为每周开设 7 天 4 h 天窗。京广、杭深高速铁路为适应夕发朝至列车开行，对天窗设置形式进行了创新，主要实行以下 2 种天窗模式。

（1）“6+1”天窗模式。这一天窗模式目前主要在春运期间采用，高速铁路动卧列车开行日开设 6 天时间较短的“小天窗”，时长一般不短于 180 m in；非动卧列车开行日开设 1 天时间较长的“大天窗”，一般逢周四开设，时长一般不短于 300 m in。

（2）“4+3”天窗模式。目前这一模式在春运之外的其他日期采用，高速铁路动卧列车开行日 (每周一、周五、周六、周日) 4 天开设“小天窗”，时长一般不短于 180 m in；非高速铁路动卧列车开行日 (周二至周四) 开设 3 天“大天窗”，时长一般不短于 300 m in。

2.2天窗时长

开行高速铁路动卧列车的线路，铁路局根据列车运行图铺画情况按区间天窗时间最大化预留，按开行日和非开行日分别公布。以京广高速铁路为例，对 2015 年全线天窗时间进行统计汇总，结果如下。①在开行日，2 种天窗模式下除北京西—邯郸东、衡阳东—广州南区段外，其余中间区段的天窗时长较开行前普遍有所缩短，多数为 180～210 m in；郑州、武汉枢纽地区时长变化最大，在“4+3”天窗模式下，二郎庙—许昌东、圃田西—郑州东动车所 2 个区段天窗时间为 120 m in，武汉站高速场—武汉动车基地在 2 种天窗模式下的时长分别为 135 min 和 140 min，较原有时长减少40%～50%[6]。②在非开行日，部分区段天窗时长有所延长，如武汉站高速场—广州南区段天窗时长达到或超过 300 m in；北京西—郑州东动车所区段天窗时长为 240 m in，与动卧列车开行前保持一致。

2.3天窗时段

开行动卧列车前，不同区段、不同日期的高速铁路天窗开设时段基本保持一致，一般在 0 点至4 点之间。开行动卧列车后，高速铁路天窗时段分布差异较大，具体表现为 2 个方面：①相邻区段天窗时段不同，如动卧列车开行日汨罗东—长沙南天窗时间为3 ∶ 25—6 ∶ 25，而其相邻的长沙南—株洲西天窗时间为 23 ∶ 40—2 ∶ 40；②动卧列车开行日与非开行日天窗时段存在差异，如许昌东—漯河西在动卧列车开行日天窗时间为 3 ∶ 00—6 ∶ 20，而非开行日天窗为 23 ∶ 00—5 ∶ 00。

3高速铁路天窗变化对维修作业的影响分析

3.1维修作业时间

高速铁路天窗时间包括作业时间与辅助时间，其中辅助时间是指安全作业门至作业点之间往返走行、天窗办理、装卸材料等辅助活动耗费的时间；作业时间是指扣除辅助时间之外的有效作业时间，作业时间的长短直接影响天窗内可完成的作业量。选取京广高速铁路开行动卧列车后天窗时长为 210 m in的区段，从天窗时间、辅助时间、作业时间 3 个方面，对动卧列车开行前、后维修天窗部分作业项目写实情况进行对比分析，如表1所示。分析结果表明：①作业时间的下降幅度大于天窗时间的下降幅度，这一差异主要原因为天窗时间减少而辅助时间不变，因而需注意天窗变化后对有效作业时间和天窗作业量的影响；②作业时间的下降比例随着辅助时间的增加而不断增大，因而辅助时间较多的项目或作业区段，如长大隧道、桥梁区段，可能成为瓶颈环节。

表1　动卧开行前后对作业时间的影响分析

3.2困难区段作业组织

（1）长大隧道及桥梁作业。动卧列车开行后，长大隧道、长大桥梁的维修作业所受影响较普通线路区段大，因其作业地点与作业通道距离较远(如广州铁路 (集团) 公司惠州工务段管辖的韩江桥长 17.6 km，仅在两端设置了作业通道)，辅助作业时间较多，在动卧列车开行日完成计划的检查工作量相对困难，如将长大隧道及桥梁的检查安排在非动卧列车开行日内将影响原有维修项目，基础设施重点病害整治的及时性将较动卧列车开行前有所降低。

（2）枢纽地区维修作业。一般枢纽地区轨道车出入频次较高，对天窗开设干扰较大。例如，高速铁路动卧列车开行后，圃田西—郑州东动车所区段在动卧列车开行日天窗时间只有 120 m in；长沙南站为沪昆 (上海虹桥—昆明南)、京广高速铁路交会点，在站内需 2 条线同时设置天窗才能作业，受动车组入库及确认车影响，天窗时间实际只有120 m in，与动卧列车开行前相比缩短 50%。在工作量不变、天窗时间缩短的条件下，如仍采用既有的作业组织与天窗管理模式，则对完成周期检修计划影响较大，需要对组织管理模式进行优化调整。

3.3不同类型作业项目组织

高速铁路天窗作业一般可以分为检查作业与维修作业 2 类。检查作业在动卧列车开行日和非开行日天窗内均可进行，检查作业量根据有效作业时间的变化而有所减少，但作业组织所受影响较小。维修作业项目尤其是部分单项作业时间较长的项目，主要集中在非动卧列车开行日天窗内进行，如长波线路精调、道岔精调、M T 胶结接头整治、伤损钢轨加固、道岔联测联调、钢轨打磨等。

3.4路用列车开行与作业

（1）路用列车开行。以杭深高速铁路为例，从天窗前最后一列动车组列车出发至天窗开始前，以及天窗结束后至第一列动车组列车开行，最小间隔只有约 4～8 m in，动卧列车开行日天窗时间前后无足够的预留时间给予路用列车运行，K 型卸砟车运行及轨道车运送材料时将占用运行区段天窗时间，该区段天窗需部分或全部取消。此外，由于部分相邻区段天窗时段不同，对探伤车、打磨车、K 型卸砟车等路用列车开行造成一定影响。

（2）路用列车作业。K 型卸砟车等路用列车作业区段与停放地往往距离较远，一般提前运行并停放在作业站 (或相邻站) 到发线上，以免影响卸砟相关作业。杭深高速铁路开行动卧列车后，开行日天窗时间减少；同时根据上海铁路局《高速铁路行车组织细则》，“仅运行动车组列车的高速铁路，在动车组运行时段，车站正线、到发线不应停留动车组以外的其他机车车辆。特殊情况下确需在到发线停留时，准许停留抢修、救援的轨道车 (接触网作业车)”[7]，自 2014 年 11 月 1 日起杭深高速铁路 K 型卸砟车不在到发线停放，卸砟、运料作业效率有所降低。

4开行动卧列车条件下的高速铁路维修作业与管理优化

4.1高速铁路维修作业全流程分析

基于 BPR 理论，对京广高速铁路沿线 4 个铁路局天窗主要作业进行跟班写实，并以供电专业天窗作业为例进行全流程解析，具体流程如图2 所示。

由图2可见，高速铁路供电专业天窗作业基本上可以分为作业前准备工作、前往作业地点、接触网维修作业、下线返回工区、作业后总结工作 5 个阶段。高速铁路维修作业优化需要基于全流程分析，从维修作业和维修管理层面进行系统优化。

图2　供电专业天窗作业全流程分析

4.2维修作业层优化措施

在维修作业层，重点针对作业前准备、作业中瓶颈区段作业组织、安全管理和作业效率提升进行优化。

（1）强化维修作业前的准备工作。为保证天窗时间的有效利用，每日协调会、分工点名会必须明确当晚是否为动卧列车开行日及具体的天窗时间；图定天窗前 2 h 及后续发生变化时，维修单位调度与列车调度员确认列车正晚点情况并及时通知维修作业部门或负责人，维修单位根据实际情况合理安排当日作业内容。

（2）优化长大桥梁与隧道作业组织。长大桥梁与隧道内作业地点距离上道地点较远，人员到达作业地点需占用天窗时间，辅助时间较长，对于长大隧道及长大桥梁范围内的作业，需合理安排劳力，尽量安排在“大天窗”内。此外，在一些长大桥梁、隧道增设进出通道，由铁路局统一规划增加安全作业门，压缩辅助时间，增加有效作业时间。

（3）加强维修作业安全与应急管理。针对开行动卧列车后天窗的变化，为保证新天窗模式下的设备设施安全，一方面需加强应急值班和准备，如工务部门组织值班人员学习线路红光带、断轨、道岔故障、降雪等的相关应急处理程序，对防断轨等应急抢险备品进行清点，对钢轨锯轨机、钢轨钻眼机、照明设备等机械进行试运转，确保应急设备齐全、有效；另一方面，加强作业现场控制和安全监管，如部分相邻区段天窗时间不一致，为防止人员在天窗点外误入区间，在现场有人员的情况下，需加强现场作业卡控，严格作业回检，确保按时下线，并按规定严格考核。

（4）加快推广应用先进装备。为有效利用天窗时间，建议加快研发并推广高速铁路检修装备，包括：①能够提高日常检修作业自动化程度与检修效率、减少人工作业的设备设施，如能够有效提高线路结构检查效率的探伤车巡检系统；②能够减少辅助时间的设备设施，如隧道拱部病害现采用人工搭设门式脚手架至拱部进行整治方式，在作业中占用天窗时间较多，如果引进移动式升降作业平台，则可缩短因搭拆脚手架造成的辅助时间；③在工区配置轻便型电动轨道小车，减少运输工具至检查维修地点等对人力及天窗时间的占用。

4.3维修管理层优化建议

（1）完善高速铁路行车组织与维修管理规章制度。适应高速铁路行车组织方式的变化，积极完善与动卧列车开行相关的规章条款。①进一步细化营业线施工管理相关规定。在开行动卧列车条件下，综合利用天窗成为常态需求，建议系统研究并制定开行动卧列车后各专业综合利用天窗的措施，加强非开行日不同专业间的作业协同，实现天窗点内各工种的综合利用。②优化枢纽地区天窗利用，推进枢纽内天窗分场、分区域、分股道管理，实现各区域天窗时长最大化，并从组织保障、机制协调、作业组织、作业单元划分等方面加强管理。③建议在 200 km/h 有砟高速铁路灵活运用路用列车，在《高速铁路行车组织细则》等规章中明确规定路用列车可停放的高速铁路车站和到发线，如上海铁路局目前已规定路用列车在车站到发线停留时，应与动车组列车通过的进路隔线或隔站台停放，并制定安全措施，减少路用列车运行对维修天窗的影响。

（2）制定高速铁路协同维修流程。高速铁路逐步成网过程中，随着基础设施维修业务的增加，运用整合作业流程的方法在不同专业间加强作业计划、作业组织等方面的协同。维修计划制定方面，由各专业独立编制计划，转变为工务、电务、供电管理技术人员对综合维修计划和方案进行审批协调，同时对年度、月度、日维修计划、施工地段前期调查、施工方案、施工组织设计、现场维修、维修小结及总结等各方面进行整合，全面提高高速铁路基础设施维修效率[8]。作业管理层面，采用联合作业模式，各专业对作业登销记、作业防护、作业车组开行等环节进行统筹优化，以解决结合部管理问题，实现作业效率提升与资源综合利用。

（3）逐步推行基于可靠性的维修策略。目前我国高速铁路基础设施养护维修作业主要按照各专业修程修制制订各种设备设施检查与维修计划，并结合相关综合检测、监测设备提供的基础设施状态信息，安排具体维修任务。以可靠性为中心的维修策略主要通过分析设备设施的各种不同故障规律来制定维修策略，按照以最少的资源消耗保持设备设施固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定设备设施的预防性维修要求，这一策略因其先进性和实用性正得到越来越广泛的应用。随着对高速铁路检修周期、故障规律的深入了解，以及检修标准规范的不断完善，应逐步推行以可靠性为中心的维修模式，围绕高速铁路基础设施及其有效寿命进行科学管理，优化检查与维修计划，以寻求可靠性、利用率、安全性、维修费用等之间的平衡。

（4）积极完善高速铁路维修管理模式。从发达国家高速铁路维修经验来看，随着高速铁路规模的扩大，普遍朝着综合维修、各专业协同作业的方向发展。日本新干线逐步从分专业维修演变到由综合调度系统统一计划、统一调度指挥的多专业协同作业，工务、电务、供电各专业作业车辆、作业人员调度及安全防护统筹组织；法国铁路设置覆盖工务、电务、供电专业的综合维修段，负责线桥隧、接触网、通信信号的养护维修；德国铁路设立综合性的路网维修部，并设立 6 个地区分部，各分部组成单位包括工程结构物整治、轨道结构、轨道焊接和信号设备等不同专业维修机构。在我国，上海铁路局为解决站段层面的专业融合、作业协作问题，在沪宁 (上海—南京)、沪杭 (上海虹桥—杭州东) 高速铁路工务、电务、供电等基础设施的养护维修工作中，积极实施“工电供一体化”维修模式，通过合并机构、统一计划、共用天窗、专业融合等手段，达到简化组织结构、有效利用生产资源、提升劳动效率的积极效果。

5结束语

高速铁路动卧列车开行是我国铁路立足市场需求、优化运输组织方式的重要创新举措。随着我国高速铁路的逐步成网，特别是动卧列车开行后，行车组织与设备运管修的网络化特征日趋明显，基础设施的维修模式也应从路网的高度逐步完善，以实现维修资源的优化和共享，以及维修组织结构扁平化、组织流程高效化、组织边界弹性化[9]。建议在高速铁路网络发达的珠三角、京津冀等地区，探索从分专业维修转向多专业协同化维修的管理模式，在不同专业协同作业的基础上，对同一区域内的高速铁路维修专业机构设置进行优化整合，进一步实现作业计划管理、组织协调、作业制度与考核奖惩的统一，同时统筹利用维修装备、交通工具与生活设施，建立适应高速铁路成网后运输组织特征的维修体系。

[1] 彭其渊，杨 奎，文 超，等. 我国高速铁路夜间行车组织方法[J]. 西南交通大学学报，2015，50(4)：569-576.

PENG Qi-yuan，YANG Ku i，W EN Chao，et a l. Organization Methods of Overnight Operation for Chinese High-Speed Railways[J]. Journal of Southw est Jiaotong University，2015，50(4)：569-576.

[2] 刘 敏，朱克非，李 博. 高速铁路夜行列车开行和天窗设置优化研究[J]. 铁道运输与经济，2015，37(11)：22-25，88.

LIU M in，ZHU Ke-fei，LI Bo. Study on Optim ization of Night Train Operation and Maintenance Window Configuration of High-Speed Railway[J]. Railway Transport and Economy，2015，37(11)：22-25，88.

[3] 陈东生，曲建军，田新宇，等. 中国高速铁路工务维修管理模式研究[J]. 铁道建筑，2012(5)：129-135.

CHEN Dong-sheng，QU Jian-jun，TIAN Xin-yu，et al. Study on Management Mode of Maintenance System for Chinese High-Speed Railw ay[J]. Railw ay Engineering，2012(5)：129-135.

[4] 陈 勋. 高速铁路基础设施综合养护维修管理模式探索与实践[J]. 铁道建筑，2013(6)：122-125.

CHEN Xun. Exploring and Practice of Integral Maintenance and Repair Management Mode for High Speed Railway Infrastructure[J]. Railway Engineering，2013(6)：122-125.

[5] 贾玉卫，户佐安，邵玉华. 电子商务模式下铁路货运业务流程优化[J]. 铁道货运，2015，33(2)：11-15.

JIA Yu-wei， HU Zuo-an，SHAO Yu-hua. Flow Optim ization of Railway Freight Transport Operation under E-Business Mode[J]. Railway Freight Transport，2015，33(2)：11-15.

[6] 中国铁道科学研究院运输及经济研究所. 高速铁路夕发朝至列车开行后固定设施维修情况调研报告[R]. 北京：中国铁道科学研究院运输及经济研究所，2015.

[7] 上海铁路局. 高速铁路行车组织细则[M]. 北京：中国铁道出版社，2014.

[8] 黄德源. 基于流程再造的高速铁路基础设施综合维修业务流程设计研究[D]. 长沙：中南大学，2011.

[9] 余泽西. 客运专线固定设备综合维修管理模式研究[D]. 成都：西南交通大学，2009.

责任编辑：刘 新

Collaborative Optim ization of High-Speed Railway Window and Maintenance Operation under Conditions of Operating Sleeper EMU Trains

SUN Yu-ming1, JIA Yong-gang2

(1.Scientific and Technological Managem ent Departm ent, Ch ina Railw ay, Beijing 100844, China; 2.Transportation and Econom ics Research Institute, Ch ina A cadem y of Railw ay Sciences, Beijing 100081, Ch ina)

Based on expounding academic studies on high-speedrailway maintenance window and main tenance work, this paper analyzes the window mode, duration and time frame under conditions of operating sleeper EMU trains on high-speed railways in China as well as the influence of window change on maintenance ope ration, and then, makes whole-process ana lysis on the window main tenance operation using BPR theory. The paper a lso puts forward the optimization measures from view of maintenance opera tion, such as enhancing preparation work, optimizing operation of long-span bridges and tunn ls, promoting maintenance operation sa fety andem ergency managem ent and acce lerating the app lication of advanced equipm ent, and puts forward op tim ization suggestions from view of maintenancem anagem ent, suchas improving the rules and regu lations of high-speed railway train opera tion organization and main tenance management, estab lishing collaborative maintenance process of high-speed railways, gradually prom oting the re liability-based maintenance strategies and improving the maintenance management modes of high-speed railways.

High-Speed Rai lway; Sleeper EMU Train; Maintenance Window; Maintenance Operation

1003-1421(2016)08-0007-06

U292.4

B

10.16668/j.cnk i.issn.1003-1421.2016.08.02

2016-05-26

中国铁路总公司科技研究开发计划课题(2015D002-E；2015X 004-A)