孫玉明，賈永剛

（1.中國鐵路總公司 科技管理部，北京 100844；2.中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京100081）

開行動臥列車條件下高速鐵路天窗及維修作業(yè)協(xié)同優(yōu)化探討

孫玉明1，賈永剛2

（1.中國鐵路總公司 科技管理部，北京 100844；2.中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京100081）

在闡述學者對高速鐵路天窗設置與維修研究成果的基礎上，分析我國高速鐵路在開行動臥列車條件下的天窗模式、時長和時段，以及高速鐵路天窗變化對維修作業(yè)的影響，進而運用業(yè)務流程再造 (BPR) 理論對天窗維修作業(yè)進行全流程解析，并從維修作業(yè)層面提出強化維修作業(yè)前的準備工作、優(yōu)化長大橋梁與隧道作業(yè)組織、加強維修作業(yè)安全與應急管理、加快推廣應用先進裝備的優(yōu)化措施，從維修管理層面提出完善高速鐵路行車組織與維修管理規(guī)章制度、制定高速鐵路協(xié)同維修流程、逐步推行基于可靠性的維修策略、積極完善高速鐵路維修管理模式的優(yōu)化建議。

高速鐵路；動臥列車；天窗；維修作業(yè)

1概述

2015年1月1日起，京廣 (北京西—廣州南)、杭深 (杭州東—深圳北) 高速鐵路開行夕發(fā)朝至動車組臥鋪列車 (以下簡稱“動臥列車”)，這一客運產(chǎn)品的推出是我國鐵路適應市場需求、創(chuàng)新高速鐵路運輸組織方式的具體實踐，對充分利用高速鐵路運力資源、滿足旅客出行需要具有重要意義，開創(chuàng)了世界高速鐵路客運組織的新模式。動臥列車開行后，顯著提升了高速鐵路在 2 000 km 左右運距客運市場上的競爭力。隨著主要高速鐵路長大干線的開通運營和逐步成網(wǎng)，動臥列車的開行范圍、經(jīng)行線路與班次數(shù)量均可能不斷增加。為使高速鐵路固定設施維修作業(yè)適應動臥列車開行后的天窗設置，研究高速鐵路天窗的變化并不斷優(yōu)化維修作業(yè)組織十分必要。

近年來學者對高速鐵路天窗設置與維修的研究主要集中在 2 個方面：①開行動臥列車條件下高速鐵路天窗設置形式、技術(shù)特點、適用條件及其比較分析[1-2]；②既有夜間垂直天窗下高速鐵路基礎設施維修模式、優(yōu)劣勢比較及其適應性分析[3-4]。既有研究多在動臥列車開行之前圍繞高速鐵路天窗設置形式、基礎設施維修模式優(yōu)化問題進行研究，未深入系統(tǒng)地研究動臥列車開行后天窗設置的動態(tài)變化，以及如何進行維修作業(yè)組織優(yōu)化，因而運用業(yè)務流程再造 (Business Process Reengineering，BPR) 理論界定高速鐵路天窗與維修作業(yè)協(xié)同分析的范疇與維度，研究高速鐵路動臥列車開行后的天窗變化，以及沿線工務、電務、供電維修作業(yè)中面臨的問題與主要做法，提出適應新型天窗模式的維修作業(yè)優(yōu)化建議。

BPR 理論是 20世紀 90 年代哈佛大學管理學大師哈默教授 (M ichael Hammer) 首先提出的管理思想，其研究范疇大致分為 3 個層次：戰(zhàn)略層再造、管理層再造和作業(yè)層再造。其中，戰(zhàn)略層再造幫助企業(yè)建立快速、科學的決策機制，并保證企業(yè)的各項經(jīng)濟活動都能與企業(yè)的戰(zhàn)略目標保持一致；管理層再造主要通過再造企業(yè)內(nèi)部日常的經(jīng)營流程，實現(xiàn)全部流程的高效率；作業(yè)層再造主要關(guān)注各種活動的作業(yè)方式再造，從而使作業(yè)效率、工作質(zhì)量得到顯著的提高[5]。

高速鐵路天窗設置是維修作業(yè)的重要約束條件?；?BPR 理論的維修作業(yè)分析首先從作業(yè)層對天窗設置與維修作業(yè)的變化進行分析，在此基礎上，對高速鐵路維修作業(yè)全流程進行分解，并從作業(yè)層和管理層 2 個層面提出優(yōu)化建議?；?BPR 的高速鐵路天窗與維修作業(yè)協(xié)同分析范疇與維度如圖1 所示。

圖1　高速鐵路天窗與維修作業(yè)協(xié)同分析范疇與維度

2開行動臥列車條件下的高速鐵路天窗設置

2.1天窗模式

我國高速鐵路開通以來普遍采用夜間垂直天窗模式，一般為每周開設 7 天 4 h 天窗。京廣、杭深高速鐵路為適應夕發(fā)朝至列車開行，對天窗設置形式進行了創(chuàng)新，主要實行以下 2 種天窗模式。

（1）“6+1”天窗模式。這一天窗模式目前主要在春運期間采用，高速鐵路動臥列車開行日開設 6 天時間較短的“小天窗”，時長一般不短于 180 m in；非動臥列車開行日開設 1 天時間較長的“大天窗”，一般逢周四開設，時長一般不短于 300 m in。

（2）“4+3”天窗模式。目前這一模式在春運之外的其他日期采用，高速鐵路動臥列車開行日 (每周一、周五、周六、周日) 4 天開設“小天窗”，時長一般不短于 180 m in；非高速鐵路動臥列車開行日 (周二至周四) 開設 3 天“大天窗”，時長一般不短于 300 m in。

2.2天窗時長

開行高速鐵路動臥列車的線路，鐵路局根據(jù)列車運行圖鋪畫情況按區(qū)間天窗時間最大化預留，按開行日和非開行日分別公布。以京廣高速鐵路為例，對 2015 年全線天窗時間進行統(tǒng)計匯總，結(jié)果如下。①在開行日，2 種天窗模式下除北京西—邯鄲東、衡陽東—廣州南區(qū)段外，其余中間區(qū)段的天窗時長較開行前普遍有所縮短，多數(shù)為 180～210 m in；鄭州、武漢樞紐地區(qū)時長變化最大，在“4+3”天窗模式下，二郎廟—許昌東、圃田西—鄭州東動車所 2 個區(qū)段天窗時間為 120 m in，武漢站高速場—武漢動車基地在 2 種天窗模式下的時長分別為 135 min 和 140 min，較原有時長減少40%～50%[6]。②在非開行日，部分區(qū)段天窗時長有所延長，如武漢站高速場—廣州南區(qū)段天窗時長達到或超過 300 m in；北京西—鄭州東動車所區(qū)段天窗時長為 240 m in，與動臥列車開行前保持一致。

2.3天窗時段

開行動臥列車前，不同區(qū)段、不同日期的高速鐵路天窗開設時段基本保持一致，一般在 0 點至4 點之間。開行動臥列車后，高速鐵路天窗時段分布差異較大，具體表現(xiàn)為 2 個方面：①相鄰區(qū)段天窗時段不同，如動臥列車開行日汨羅東—長沙南天窗時間為3 ∶ 25—6 ∶ 25，而其相鄰的長沙南—株洲西天窗時間為 23 ∶ 40—2 ∶ 40；②動臥列車開行日與非開行日天窗時段存在差異，如許昌東—漯河西在動臥列車開行日天窗時間為 3 ∶ 00—6 ∶ 20，而非開行日天窗為 23 ∶ 00—5 ∶ 00。

3高速鐵路天窗變化對維修作業(yè)的影響分析

3.1維修作業(yè)時間

高速鐵路天窗時間包括作業(yè)時間與輔助時間，其中輔助時間是指安全作業(yè)門至作業(yè)點之間往返走行、天窗辦理、裝卸材料等輔助活動耗費的時間；作業(yè)時間是指扣除輔助時間之外的有效作業(yè)時間，作業(yè)時間的長短直接影響天窗內(nèi)可完成的作業(yè)量。選取京廣高速鐵路開行動臥列車后天窗時長為 210 m in的區(qū)段，從天窗時間、輔助時間、作業(yè)時間 3 個方面，對動臥列車開行前、后維修天窗部分作業(yè)項目寫實情況進行對比分析，如表1所示。分析結(jié)果表明：①作業(yè)時間的下降幅度大于天窗時間的下降幅度，這一差異主要原因為天窗時間減少而輔助時間不變，因而需注意天窗變化后對有效作業(yè)時間和天窗作業(yè)量的影響；②作業(yè)時間的下降比例隨著輔助時間的增加而不斷增大，因而輔助時間較多的項目或作業(yè)區(qū)段，如長大隧道、橋梁區(qū)段，可能成為瓶頸環(huán)節(jié)。

表1　動臥開行前后對作業(yè)時間的影響分析

3.2困難區(qū)段作業(yè)組織

（1）長大隧道及橋梁作業(yè)。動臥列車開行后，長大隧道、長大橋梁的維修作業(yè)所受影響較普通線路區(qū)段大，因其作業(yè)地點與作業(yè)通道距離較遠(如廣州鐵路 (集團) 公司惠州工務段管轄的韓江橋長 17.6 km，僅在兩端設置了作業(yè)通道)，輔助作業(yè)時間較多，在動臥列車開行日完成計劃的檢查工作量相對困難，如將長大隧道及橋梁的檢查安排在非動臥列車開行日內(nèi)將影響原有維修項目，基礎設施重點病害整治的及時性將較動臥列車開行前有所降低。

（2）樞紐地區(qū)維修作業(yè)。一般樞紐地區(qū)軌道車出入頻次較高，對天窗開設干擾較大。例如，高速鐵路動臥列車開行后，圃田西—鄭州東動車所區(qū)段在動臥列車開行日天窗時間只有 120 m in；長沙南站為滬昆 (上海虹橋—昆明南)、京廣高速鐵路交會點，在站內(nèi)需 2 條線同時設置天窗才能作業(yè)，受動車組入庫及確認車影響，天窗時間實際只有120 m in，與動臥列車開行前相比縮短 50%。在工作量不變、天窗時間縮短的條件下，如仍采用既有的作業(yè)組織與天窗管理模式，則對完成周期檢修計劃影響較大，需要對組織管理模式進行優(yōu)化調(diào)整。

3.3不同類型作業(yè)項目組織

高速鐵路天窗作業(yè)一般可以分為檢查作業(yè)與維修作業(yè) 2 類。檢查作業(yè)在動臥列車開行日和非開行日天窗內(nèi)均可進行，檢查作業(yè)量根據(jù)有效作業(yè)時間的變化而有所減少，但作業(yè)組織所受影響較小。維修作業(yè)項目尤其是部分單項作業(yè)時間較長的項目，主要集中在非動臥列車開行日天窗內(nèi)進行，如長波線路精調(diào)、道岔精調(diào)、M T 膠結(jié)接頭整治、傷損鋼軌加固、道岔聯(lián)測聯(lián)調(diào)、鋼軌打磨等。

3.4路用列車開行與作業(yè)

（1）路用列車開行。以杭深高速鐵路為例，從天窗前最后一列動車組列車出發(fā)至天窗開始前，以及天窗結(jié)束后至第一列動車組列車開行，最小間隔只有約 4～8 m in，動臥列車開行日天窗時間前后無足夠的預留時間給予路用列車運行，K 型卸砟車運行及軌道車運送材料時將占用運行區(qū)段天窗時間，該區(qū)段天窗需部分或全部取消。此外，由于部分相鄰區(qū)段天窗時段不同，對探傷車、打磨車、K 型卸砟車等路用列車開行造成一定影響。

（2）路用列車作業(yè)。K 型卸砟車等路用列車作業(yè)區(qū)段與停放地往往距離較遠，一般提前運行并停放在作業(yè)站 (或相鄰站) 到發(fā)線上，以免影響卸砟相關(guān)作業(yè)。杭深高速鐵路開行動臥列車后，開行日天窗時間減少；同時根據(jù)上海鐵路局《高速鐵路行車組織細則》，“僅運行動車組列車的高速鐵路，在動車組運行時段，車站正線、到發(fā)線不應停留動車組以外的其他機車車輛。特殊情況下確需在到發(fā)線停留時，準許停留搶修、救援的軌道車 (接觸網(wǎng)作業(yè)車)”[7]，自 2014 年 11 月 1 日起杭深高速鐵路 K 型卸砟車不在到發(fā)線停放，卸砟、運料作業(yè)效率有所降低。

4開行動臥列車條件下的高速鐵路維修作業(yè)與管理優(yōu)化

4.1高速鐵路維修作業(yè)全流程分析

基于 BPR 理論，對京廣高速鐵路沿線 4 個鐵路局天窗主要作業(yè)進行跟班寫實，并以供電專業(yè)天窗作業(yè)為例進行全流程解析，具體流程如圖2 所示。

由圖2可見，高速鐵路供電專業(yè)天窗作業(yè)基本上可以分為作業(yè)前準備工作、前往作業(yè)地點、接觸網(wǎng)維修作業(yè)、下線返回工區(qū)、作業(yè)后總結(jié)工作 5 個階段。高速鐵路維修作業(yè)優(yōu)化需要基于全流程分析，從維修作業(yè)和維修管理層面進行系統(tǒng)優(yōu)化。

圖2　供電專業(yè)天窗作業(yè)全流程分析

4.2維修作業(yè)層優(yōu)化措施

在維修作業(yè)層，重點針對作業(yè)前準備、作業(yè)中瓶頸區(qū)段作業(yè)組織、安全管理和作業(yè)效率提升進行優(yōu)化。

（1）強化維修作業(yè)前的準備工作。為保證天窗時間的有效利用，每日協(xié)調(diào)會、分工點名會必須明確當晚是否為動臥列車開行日及具體的天窗時間；圖定天窗前 2 h 及后續(xù)發(fā)生變化時，維修單位調(diào)度與列車調(diào)度員確認列車正晚點情況并及時通知維修作業(yè)部門或負責人，維修單位根據(jù)實際情況合理安排當日作業(yè)內(nèi)容。

（2）優(yōu)化長大橋梁與隧道作業(yè)組織。長大橋梁與隧道內(nèi)作業(yè)地點距離上道地點較遠，人員到達作業(yè)地點需占用天窗時間，輔助時間較長，對于長大隧道及長大橋梁范圍內(nèi)的作業(yè)，需合理安排勞力，盡量安排在“大天窗”內(nèi)。此外，在一些長大橋梁、隧道增設進出通道，由鐵路局統(tǒng)一規(guī)劃增加安全作業(yè)門，壓縮輔助時間，增加有效作業(yè)時間。

（3）加強維修作業(yè)安全與應急管理。針對開行動臥列車后天窗的變化，為保證新天窗模式下的設備設施安全，一方面需加強應急值班和準備，如工務部門組織值班人員學習線路紅光帶、斷軌、道岔故障、降雪等的相關(guān)應急處理程序，對防斷軌等應急搶險備品進行清點，對鋼軌鋸軌機、鋼軌鉆眼機、照明設備等機械進行試運轉(zhuǎn)，確保應急設備齊全、有效；另一方面，加強作業(yè)現(xiàn)場控制和安全監(jiān)管，如部分相鄰區(qū)段天窗時間不一致，為防止人員在天窗點外誤入?yún)^(qū)間，在現(xiàn)場有人員的情況下，需加強現(xiàn)場作業(yè)卡控，嚴格作業(yè)回檢，確保按時下線，并按規(guī)定嚴格考核。

（4）加快推廣應用先進裝備。為有效利用天窗時間，建議加快研發(fā)并推廣高速鐵路檢修裝備，包括：①能夠提高日常檢修作業(yè)自動化程度與檢修效率、減少人工作業(yè)的設備設施，如能夠有效提高線路結(jié)構(gòu)檢查效率的探傷車巡檢系統(tǒng)；②能夠減少輔助時間的設備設施，如隧道拱部病害現(xiàn)采用人工搭設門式腳手架至拱部進行整治方式，在作業(yè)中占用天窗時間較多，如果引進移動式升降作業(yè)平臺，則可縮短因搭拆腳手架造成的輔助時間；③在工區(qū)配置輕便型電動軌道小車，減少運輸工具至檢查維修地點等對人力及天窗時間的占用。

4.3維修管理層優(yōu)化建議

（1）完善高速鐵路行車組織與維修管理規(guī)章制度。適應高速鐵路行車組織方式的變化，積極完善與動臥列車開行相關(guān)的規(guī)章條款。①進一步細化營業(yè)線施工管理相關(guān)規(guī)定。在開行動臥列車條件下，綜合利用天窗成為常態(tài)需求，建議系統(tǒng)研究并制定開行動臥列車后各專業(yè)綜合利用天窗的措施，加強非開行日不同專業(yè)間的作業(yè)協(xié)同，實現(xiàn)天窗點內(nèi)各工種的綜合利用。②優(yōu)化樞紐地區(qū)天窗利用，推進樞紐內(nèi)天窗分場、分區(qū)域、分股道管理，實現(xiàn)各區(qū)域天窗時長最大化，并從組織保障、機制協(xié)調(diào)、作業(yè)組織、作業(yè)單元劃分等方面加強管理。③建議在 200 km/h 有砟高速鐵路靈活運用路用列車，在《高速鐵路行車組織細則》等規(guī)章中明確規(guī)定路用列車可停放的高速鐵路車站和到發(fā)線，如上海鐵路局目前已規(guī)定路用列車在車站到發(fā)線停留時，應與動車組列車通過的進路隔線或隔站臺停放，并制定安全措施，減少路用列車運行對維修天窗的影響。

（2）制定高速鐵路協(xié)同維修流程。高速鐵路逐步成網(wǎng)過程中，隨著基礎設施維修業(yè)務的增加，運用整合作業(yè)流程的方法在不同專業(yè)間加強作業(yè)計劃、作業(yè)組織等方面的協(xié)同。維修計劃制定方面，由各專業(yè)獨立編制計劃，轉(zhuǎn)變?yōu)楣?、電務、供電管理技術(shù)人員對綜合維修計劃和方案進行審批協(xié)調(diào)，同時對年度、月度、日維修計劃、施工地段前期調(diào)查、施工方案、施工組織設計、現(xiàn)場維修、維修小結(jié)及總結(jié)等各方面進行整合，全面提高高速鐵路基礎設施維修效率[8]。作業(yè)管理層面，采用聯(lián)合作業(yè)模式，各專業(yè)對作業(yè)登銷記、作業(yè)防護、作業(yè)車組開行等環(huán)節(jié)進行統(tǒng)籌優(yōu)化，以解決結(jié)合部管理問題，實現(xiàn)作業(yè)效率提升與資源綜合利用。

（3）逐步推行基于可靠性的維修策略。目前我國高速鐵路基礎設施養(yǎng)護維修作業(yè)主要按照各專業(yè)修程修制制訂各種設備設施檢查與維修計劃，并結(jié)合相關(guān)綜合檢測、監(jiān)測設備提供的基礎設施狀態(tài)信息，安排具體維修任務。以可靠性為中心的維修策略主要通過分析設備設施的各種不同故障規(guī)律來制定維修策略，按照以最少的資源消耗保持設備設施固有可靠性和安全性的原則，應用邏輯決斷的方法確定設備設施的預防性維修要求，這一策略因其先進性和實用性正得到越來越廣泛的應用。隨著對高速鐵路檢修周期、故障規(guī)律的深入了解，以及檢修標準規(guī)范的不斷完善，應逐步推行以可靠性為中心的維修模式，圍繞高速鐵路基礎設施及其有效壽命進行科學管理，優(yōu)化檢查與維修計劃，以尋求可靠性、利用率、安全性、維修費用等之間的平衡。

（4）積極完善高速鐵路維修管理模式。從發(fā)達國家高速鐵路維修經(jīng)驗來看，隨著高速鐵路規(guī)模的擴大，普遍朝著綜合維修、各專業(yè)協(xié)同作業(yè)的方向發(fā)展。日本新干線逐步從分專業(yè)維修演變到由綜合調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一計劃、統(tǒng)一調(diào)度指揮的多專業(yè)協(xié)同作業(yè)，工務、電務、供電各專業(yè)作業(yè)車輛、作業(yè)人員調(diào)度及安全防護統(tǒng)籌組織；法國鐵路設置覆蓋工務、電務、供電專業(yè)的綜合維修段，負責線橋隧、接觸網(wǎng)、通信信號的養(yǎng)護維修；德國鐵路設立綜合性的路網(wǎng)維修部，并設立 6 個地區(qū)分部，各分部組成單位包括工程結(jié)構(gòu)物整治、軌道結(jié)構(gòu)、軌道焊接和信號設備等不同專業(yè)維修機構(gòu)。在我國，上海鐵路局為解決站段層面的專業(yè)融合、作業(yè)協(xié)作問題，在滬寧 (上?！暇?、滬杭 (上海虹橋—杭州東) 高速鐵路工務、電務、供電等基礎設施的養(yǎng)護維修工作中，積極實施“工電供一體化”維修模式，通過合并機構(gòu)、統(tǒng)一計劃、共用天窗、專業(yè)融合等手段，達到簡化組織結(jié)構(gòu)、有效利用生產(chǎn)資源、提升勞動效率的積極效果。

5結(jié)束語

高速鐵路動臥列車開行是我國鐵路立足市場需求、優(yōu)化運輸組織方式的重要創(chuàng)新舉措。隨著我國高速鐵路的逐步成網(wǎng)，特別是動臥列車開行后，行車組織與設備運管修的網(wǎng)絡化特征日趨明顯，基礎設施的維修模式也應從路網(wǎng)的高度逐步完善，以實現(xiàn)維修資源的優(yōu)化和共享，以及維修組織結(jié)構(gòu)扁平化、組織流程高效化、組織邊界彈性化[9]。建議在高速鐵路網(wǎng)絡發(fā)達的珠三角、京津冀等地區(qū)，探索從分專業(yè)維修轉(zhuǎn)向多專業(yè)協(xié)同化維修的管理模式，在不同專業(yè)協(xié)同作業(yè)的基礎上，對同一區(qū)域內(nèi)的高速鐵路維修專業(yè)機構(gòu)設置進行優(yōu)化整合，進一步實現(xiàn)作業(yè)計劃管理、組織協(xié)調(diào)、作業(yè)制度與考核獎懲的統(tǒng)一，同時統(tǒng)籌利用維修裝備、交通工具與生活設施，建立適應高速鐵路成網(wǎng)后運輸組織特征的維修體系。

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責任編輯：劉 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

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃課題(2015D002-E；2015X 004-A)