铁路工务维修管理单元划分方法研究

何 洋，刘明亮，陈容淮，赵文芳，李远富

(1.西南交通大学土木工程学院，成都 610031；2.武汉铁路局，武汉 430071)



铁路工务维修管理单元划分方法研究

何 洋1，刘明亮1，陈容淮1，赵文芳2，李远富1

(1.西南交通大学土木工程学院，成都 610031；2.武汉铁路局，武汉 430071)

我国铁路经过快速大规模建设阶段后，确保铁路线路的质量，以保证运输任务的安全和高效完成成为目前我国工务管理面临的重要问题。面对复杂苛刻的工务养护条件，探索铁路线路单元质量均衡体系下的关键—管理单元划分的基本原则和方法。在现有技术条件和面向应用的思路下考察便于数据检测分析和质量控制，利于生产力布局等要求，形成管理单元划分的原则、方法及流程。结合某高铁实例验证划分方法的合理性、有效性和准确性，对新的工务管理模式进行探索。

铁道工务；工务维修;检测分析;质量控制;管理单元

随着我国高速铁路里程的快速发展，保持数万公里的铁路线路质量的安全可靠成为工务维修部门的重担；由于运输任务的加大，天窗时间进一步缩短；与此同时现代化信息化的检测设备的大规模投入使用，新的技术推动了劳动效率的提升和工务维修精准化理念的确立。由此工务部门迫切需要寻找一种高效，准确，并且可以合理度量绩效的工务维修方式和组织模式应对当前条件下的挑战。

目前我国较为先进的工务管理系统基本上以设备状态数据管理为基础，从工务管理不同职能部门的需求出发，利用工务设备状态检测监测、数据处理与设备状态评价等方面的最新研究成果，评估设备状态，诊断设备病害成因，预测状态变化趋势[1]。如何考察生产力布局和后续管理任务的衔接还有待进一步研究。铁路线路单元质量均衡体系就是在此条件下应运而生的一套较为有效的工务管理维修模式。铁路线路单元质量均衡体系是指在现有的铁路线路上，考察检测数据特征、大中型机械设备、工务班组的作业能力；分析新结构病害出现位置，轨道质量需要长期连续性的观察变化要求，较大运输压力下的天窗时间压缩，以及对于现有工务作业情况的绩效考核不明确等因素作用下，将线路按照一定的规则进行划分，将线路分为基础的数据收集单元，下达维修任务和绩效考察的综合管理单元等不同层级，针对线路病害整治和维修计划的制定，采用单位划分思想建立的新型综合工务维修管理模式和体系。

单元质量均衡体系的关键是分析和管理基本单位的单元划分。管理单元即根据铁路线路线型(直线、曲线、道岔)划分而成大小不同的大单元，在大单元划分的基础上依据工务维修实际情况划分小单元。管理单元作为铁路线路管理中一切管理工作的基本分析单位，同时也是决策分析的对象。管理单元划分是否合理不但会直接影响到系统后期开发工作的繁简、难易程度，而且在很大程度上决定了系统决策分析结果的正确与否及其在实际工作中的实用程度。因此，对划分方法的研究是单元管理研究工作中的一项基础而重要的工作。

本文即围绕管理单元的划分提出一般原则，并就一些划分方法进行讨论，结合实例进行进一步的验证。

1 管理单元划分原则

在管理单元划分中，铁路线路轨道是连续延伸的，为保证数据采集的一贯性和确保单元内包含完整的病害区间，在管理单元划分中应考察与超限位置连续的里程前后相邻轨道的性质，将之视为同一单元。与此同时线路中的道岔、桥梁、隧道等单独维修的部分，并不适宜简单按里程进行管理单元划分。结合多方面因素提出线路单元划分的几个基本原则。

(1)方便于后期的生产组织应用

铁路工务维修组织是一个复杂的系统工程，涉及到管理、检测、维修等多个方面。管理单元的划分必须能够有效检测出线路的问题，利于数据分析。在数据分析完毕后能够把存在的问题反馈到后期的维修中去。线路管理单元的划分不仅仅要提高工务维修的效率，解决以往工务维修疲于应付的状态，而且要把工务维修的绩效考核制度考虑在内，对生产组织采取激励和约束机制，提高工务人员本身的职业素养。因此，管理单元的划分以方便后期的生产组织为主导。

(2)线路形式基本相同[2-4]

我国目前有多种轨道结构，同一路段线形也不同，不同线路的设计标准不同，其直线、曲线的要求不一样，相应的道岔形式和钢轨类型也有所区别，所以不同的线路存在的问题和维修的标准也不一样，不能混为一谈。针对不同类型的铁路综合考虑以上因素，建立完善的管理单元维修标准，使工作作业精细化和专业化，从而提高线路整体维修效率。

(3)符合生产力布局[5-9]

管理单元的划分要考虑数据分析组的作业分析能力，提供合理的施工维修作业方法和建议，并指导职工进行精确、有效的作业，减少劳动力重复投入，全面提升线路设备质量。管理单元划分还要考虑现有大中型设备作业能力和人工综合整治能力。因此单元长度过短，数据量庞杂，数据冗余，分析速率下滑；单元长度过长，又会使数据分析不能全面把握线路存在的问题，达不到预期的效果。因此合理的长度划分对提高工务维修效率起到很大的推动作用，符合生产力布局也是考察因素之一。

(4)检测设备数据分析与理论分析变化规律模型基本一致[10]

管理单元数据分析的工作就是根据检测出的峰值、均值、波长等综合评价单元的状态，对检测数据的分析应保持数学模型的分析，现有铁路的检测均值采用TQI指数，TQI分析以200 m为单位，在设置管理单元时应充分考虑检测手段与轨道的实际情况相吻合。在认真做好局部不平顺(峰值)管理的基础上，要做到局部不平顺与整体不平顺(TQI质量指数)并重，根据需要及时安排单项修或重点修，达到均衡提高设备质量的目的[11]。

(5)适应不同的需要，有长度不同的单元，大小单元，不同性质的单元

铁路线路中存在桥梁、隧道、道岔、线路病害易发段等由专人负责维修的地段，为适应这些特殊地段的要求，对这些地段单独划分形成特定单元。

2 管理单元划分方法设计[12]

单元管理均衡系统工作基于生产力布局方式、检测数据特点和满足指导实际生产需要等几个因素开展[13]。管理单元是决策分析的对象，管理单元划分在很大程度上决定了系统决策分析结果的正确与否及其在实际工作中的实用程度[14]。普速线路单元管理流程如图1所示。

图1 普速线路管理单元流程

下面根据不同的线路类型给定不同的划分方法示意图。

2.1 直线单元划分方法(图2)

图2 直线单元

大单元Li的长度一般为3～4 km，在大单元Li内，从ai，j(即Ai点，j为1，2，3……)点起， 依次划分小单元mi，j，小单元长度为200 m，ai，j+1作为每个小单元终止点(j为1，2，3，……)。

2.2 曲线单元划分方法(图3)

图3 曲线单元

如图3所示是一个曲线单元，将Qi作为一个大单元，大单元由整个曲线及曲线两端直线组成。曲线单元是为使列车平稳进出曲线，轨检设备能够准确采集数据，可以根据不同速度等级将曲线两端一定长度的直线纳入曲线管理。曲线两边预留的直线长度根据实测数据发现与线路允许速度的关系见表1。

(1)当曲线前端h满足限值时，则确定Bi(Ai+1)为大单元Qi的起始点；当h不满足要求的限值时，Ai+1向前移200 m，并将Bi(Ai)作为大单元Qi的起始点(其中Ai代表以里程为计量的单元数，下文同)。

表1 单元两端直线长度(h)

(2)当曲线后端h满足限值时， 则确定Bi+1(Ai+2)为大单元Qi的终止点；当h不满足要求的限值时，Ai+2向后移200 m，并将Bi+1(Ai+3)作为大单元Qi的终止点。

(3)判断大单元Qi的长度，当长度不足200 m的整数倍时，Bi+1点向后移动，使大单元Qi的长度为200 m的整数倍。

(4)在大单元Qi内，从bi，j(即Bi点，j为1，2，3……)点起， 依次划分小单元ni，j，小单元长度为200 m。bi，j+1作为每个小单元终止点，(j为1，2，3，……)。

2.3 道岔单元划分方法

图4是道岔单元的划分示意，将Di作为一个大单元。大单元由道岔及两边直线组成，两边预留的直线长度按表1确定。

图4 道岔单元

(1)当道岔前端h满足限值时，则确定Ci(Ai+1)为大单元Di的起始点；当h不满足要求的限值时，Ai+1向前移200 m，并将Ai+1(Ci)作为大单元Di的起始点。

(2)当道岔后端h满足限值时， 则确定Ci+1(Ai+2)为大单元Di的终止点；当h不满足要求的限值时，Ai+2向后移200 m，并将Ai+2(Ci+1)作为大单元Di的终止点。

(3)判断大单元Di的长度，当长度不足200 m的整数倍时，Ci+1点向后移动，使大单元Di的长度为200 m的整数倍。

(4)在大单元Di内，从Ci，j(即Ci点，j为1，2，3……)点起， 依次划分小单元ni，j，小单元长度为200 m。Ci，j+1作为每个小单元终止点(j为1，2，3，……)。

2.4 特殊地段及线形变化处单元划分方法

单元长度应充分考虑各线实际情况，长短适宜。岔区、极限条件曲线、重点桥梁、隧道及重点处所(路基状态不良、拨接口)应单独划分为一个单元，其余可结合各单位及各线实际情况合理划分。夹直线长度小于300 m的两同向或反向曲线应划为同一单元

3 管理单元应用实例

某高铁全线划分为84个大单元，为了方便精确定位，又对每一个大单位进行了细化，划分为200 m一个的小单元。在之后的分析工作中，按照前述划分方法，根据线路状态变化特性对单元划分进一步优化，确保能够方便准确地掌握每一个点线路状态变化情况，结合现场的实际作业能力和班组设备数量调整单元长度。得到全线按直线、曲线、道岔共划分84个单元，其中上下行各42个单元。其中直线单元占50%，曲线单元占36%，道岔单元占14%。

在实施管理单元划分后，由反馈得到间隔时间为一年的信息(表2)来看，推广实施前的2011年5月份和2011年12月份与推广实施后的2012年5月份和2012年12月份某一对对应单元进行比较，在该方法推广后Ⅰ级超限个数下降明显，其中2011年12月与2012年12月比较减少了872个，轨道几何扣分也从2011年5月的0.68下降到0.16；就2012年1月到2012年4月连续4个月的同一单元检测数据(表3)来看，在推广线路单元质量均衡体系的2012年2月底前后，运输任务变化的情况下轨道加速度也有了比较明显的改善，由此可见该方法提高了对病害检测的针对性。

表2 推广前后某一单元轨道峰值变化(间隔时间)

表3 推广前后某一单元轨道峰值变化(连续时间)

而从指定方案的时间来看，推广前平均方案制定时间为10 h，而推广后平均方案制定时间将至3 h，可见该方法的实施降低了工务实施的反应时间；而从推广前后TQI和均分来看，推广后的数值分别较推广前降低5.6%和86.1%，可见该方法的实施对工务管理的养护维修效果有较显著的提高。通过对某高铁实施前与实施后效果的对比，可以验证得出单元管理的实施提高了工务管理的效率和养护维修的效果，也降低了时间和人力成本。

4 结论与总结[15]

本文针对传统的铁路工务维修系统的不足和工务维修新思维新技术的推广，进行了以管理单元为基础的铁路工务维修管理新方法中管理单元划分的初步探讨。以TQI检测的基本单元200 m作为一个小单元，综合考虑生产力布局、线路线形条件、轨道条件、检测数据特点等因素，在小单元基础上以3～4k m为一个大单元，把线路划分成若干个直线单元、曲线单元、道岔单元。通过某高铁为例进行该新方法的实验，从实验结果来看，无论是时间成本还是人力成本都有较大幅度的降低，病害的命中率和维修效率都有了明显提升，验证了该方法在实际应用中是可行的。将每个大单元为数据的检测、评价对象，依据大单元的评价结果进行养护维修计划的制定，可以克服传统养护维修模式中对数据管理不统一，主观性强，可视性差的缺点也可以为后期合理的生产力布局提供执行预案。

现有的检测精度和分析手段的限制，200 m的单元长度值得进一步的商榷和探讨，采集而来的海量数据如何有效地分类管理有待解决，根据现有管理方法建立的分析方式中对于病害的进一步预测还不完善，这些都是需要解决的新问题。但总体而言，以铁路工务维修管理单元划分方法为核心的铁路线路单元均衡体系模式是对现有工务维修方式的有益新探索。

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Research on Railway Maintenance Management Unit Division Method

HE Yang1， LIU Ming-liang1， CHEN Rong-huai1， ZHAO Wen-fang2， LI Yuan-fu1

(1.School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China;2.Wuhan Railway Administration Bureau， Wuhan 430071， China)

The rapid and large-scale construction of railway challenges the railway maintenance management in ensuring the quality of rail line， the safety and high efficiency of transportation. Facing the complex and demanding maintenance management condition， this paper explores the basic principles and methods of the division of the management unit， which is the key to the railway line unit quality balance system. Under the existing technical conditions， this paper also addresses the application to facilitate data analysis， quality control and productivity distribution requirements， and establishes the principles， methods and processes related to the division of management units. With reference to a high speed railway， the rationality， validity and accuracy of the division methods are verified and new management models for maintenance management are explored．

Railway maintenance; Maintenance management; Test analysis; Quality control; Management unit

2016-03-29；

2016-04-22

武汉铁路局与西南交通大学横向合作课题(13G-:2013-191B)

何 洋(1991—)，男，硕士研究生，E-mail：heyang8626@163.com。

1004-2954(2016)11-0014-04

U216

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.11.004