牛懷軍,孟憲洪,高春雷,王新讓,宋慧京,伍山峰

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081；2.朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北 肅寧 062350)

朔黃鐵路是我國(guó)目前投資與建設(shè)規(guī)模最大的重載鐵路，也是我國(guó)西煤東運(yùn)的第二大通道，是神華集團(tuán)礦、路、港、電、航、油一體化工程的重要組成部分，在全國(guó)路網(wǎng)中占有重要地位。

該重載鐵路由于列車密度大、軸重大以及重載組合列車的開(kāi)行，使得線路產(chǎn)生的變形不能得到及時(shí)的恢復(fù)和修理，造成線路病害越來(lái)越嚴(yán)重，危及行車安全。因此，相對(duì)普通鐵路而言，重載鐵路須加強(qiáng)線路的養(yǎng)護(hù)維修，增加養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)間，提高養(yǎng)護(hù)維修的作業(yè)效率，才能提高線路質(zhì)量，確保運(yùn)輸安全，這就使得大型養(yǎng)路機(jī)械的合理配置和優(yōu)化變得更為重要。

1 朔黃鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置

神華集團(tuán)鐵路運(yùn)量增加與維修天窗減少給機(jī)械維護(hù)工作帶來(lái)很多困難，如作業(yè)地段分散、天窗點(diǎn)不集中等，致使機(jī)械設(shè)備利用率低，作業(yè)效率不均衡[1]。中國(guó)神華能源股份有限公司軌道機(jī)械化維護(hù)分公司(簡(jiǎn)稱神維公司)是國(guó)內(nèi)首家全成本核算的大型機(jī)械化養(yǎng)護(hù)企業(yè)，主要承擔(dān)神華集團(tuán)鐵路線路的清篩、搗固、整形等綜合維護(hù)業(yè)務(wù)。神維公司下設(shè)肅寧工務(wù)機(jī)械段、府谷工務(wù)機(jī)械段及準(zhǔn)格爾工務(wù)機(jī)械段，2017年各機(jī)械段人員情況見(jiàn)表1。

表1 神維公司各機(jī)械段人員情況 人

神維公司現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械80臺(tái)，具體數(shù)量見(jiàn)表2。另外朔黃鐵路自身還有1臺(tái)銑磨車(進(jìn)口林辛格)，還訂購(gòu)了1臺(tái)打磨列車(二七廠產(chǎn))。

1.2 現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械的主要效率

大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)效率分單機(jī)效率和機(jī)組效率，機(jī)型不同導(dǎo)致效率不同，組合方式和數(shù)量不同導(dǎo)致整體作業(yè)效率也不同。

表2 神維公司現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械情況

1)單機(jī)效率

朔黃鐵路常用大型養(yǎng)路機(jī)械主要有DWL-48型連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車、DCL-32型連續(xù)走行搗固車、DC-32型搗固車、CDC-16型道岔?yè)v固車、QS-650型全斷面道砟清篩機(jī)、SPZ-200型雙向配砟整形車、DPZ-440型單向配砟整形車、WD-320型動(dòng)力穩(wěn)定車、QS400-3型隧道清篩機(jī)、G04S-Ⅲ-CN-SH道岔清篩機(jī)。單機(jī)作業(yè)效率見(jiàn)表3[2-4]。

表3 單機(jī)作業(yè)效率

2)機(jī)組效率

線路修理作業(yè)是成機(jī)組作業(yè)，而機(jī)組效率與選用的機(jī)組數(shù)量、主型機(jī)械的機(jī)型有關(guān)。大型養(yǎng)路機(jī)械大修機(jī)組主要由清篩機(jī)、搗固車、動(dòng)力穩(wěn)定車、配砟車聯(lián)合作業(yè)，大修機(jī)組的主型機(jī)械清篩機(jī)采用倍份配置，其目的是為了提高天窗利用率和確保機(jī)組在天窗內(nèi)有效作業(yè)，機(jī)組平均作業(yè)效率為800～1 000 m/h。同樣，維修機(jī)組的主型機(jī)械搗固車也采用倍份配置，但主型機(jī)械采用DCL-32搗固車的維修機(jī)組比采用DC-32搗固車的維修機(jī)組作業(yè)效率提高約30%[5]。

1.3 存在的問(wèn)題及矛盾

經(jīng)過(guò)肅寧、原平工務(wù)段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，以及北京專場(chǎng)討論，分析得出朔黃鐵路現(xiàn)存的問(wèn)題和矛盾。

1)從施工角度看，天窗不足，人員比較缺乏，需要增加人員，但設(shè)備基本夠用。

2)從現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械擁有量看，現(xiàn)有天窗基本夠，較大秦鐵路現(xiàn)狀好。

3)從管理角度看，天窗的利用率有待提高，此問(wèn)題在實(shí)踐中取決于作業(yè)人員素質(zhì)、協(xié)調(diào)組織等因素;并且朔黃鐵路開(kāi)始試驗(yàn)狀態(tài)修，以后逐步過(guò)渡到狀態(tài)修模式，逐步減少天窗數(shù)量和大型養(yǎng)路機(jī)械及人員配置，以期提高運(yùn)能，降低維修成本[2]。

2 現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組對(duì)比分析

朔黃鐵路現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組配置情況和國(guó)家鐵路總公司下屬鐵路系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱國(guó)鐵)現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組配置標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見(jiàn)表4?？芍?/p>

1)國(guó)鐵比朔黃鐵路多配1臺(tái)DC-32型搗固車，主要用于加強(qiáng)清篩作業(yè)后線路的搗固作業(yè)。

2)國(guó)鐵比朔黃鐵路多配1臺(tái)穩(wěn)定車、2臺(tái)配砟整形車，主要用于盡快穩(wěn)定維修搗固后的線路，并恢復(fù)道床斷面外形。

3)國(guó)鐵配置了邊坡清篩機(jī)組，用于解決道床排水問(wèn)題，一般在2次大修清篩中間安排1次邊坡清篩作業(yè)；而朔黃鐵路以加大QS-650型清篩機(jī)的挖掘?qū)挾冉鉀Q部分邊坡清篩問(wèn)題。

4)國(guó)鐵配置了道岔清篩機(jī)組，朔黃鐵路未明確道岔清篩作業(yè)方式。

5)朔黃鐵路裝備了隧道清篩機(jī)組，國(guó)鐵還未正式裝備。

表4 大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組配置對(duì)比 臺(tái)

3 大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組作業(yè)計(jì)算及分析

3.1 朔黃鐵路線路與運(yùn)量概況

3.1.1 線路概況

朔黃鐵路正線長(zhǎng)度589.5 km，上下行均按590 km計(jì)算；根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，朔黃鐵路橋梁長(zhǎng)度52 km，隧道長(zhǎng)度66 km，合計(jì)118 km，其余線路長(zhǎng)度472 km；小半徑曲線線路為32 km，直線線路為558 km。正線道岔數(shù)量583組，上下行均按583組計(jì)算。

3.1.2 運(yùn)量概況

2016年,重車線(上行線)運(yùn)量達(dá)274 Mt，即2.74億t；空車線(下行線)運(yùn)量達(dá)69 Mt，即 6 900萬(wàn)t。

3.2 現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置方案的分析

3.2.1 目前天窗設(shè)置

朔黃鐵路采用垂直天窗[6]，冬季(1，2，3，11，12月)每周1次，1次3 h；夏季(4，6，7，8，9月)每周2次，1次4 h；5，10月每周3次，1次4 h。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全年3 h天窗共22個(gè)，4 h天窗共69個(gè)。由于冬季不能進(jìn)行清篩、搗固作業(yè)，故僅可利用69個(gè)4 h天窗進(jìn)行清篩、搗固作業(yè)；而冬季可進(jìn)行鋼軌打磨作業(yè)。

3.2.2 大型養(yǎng)路機(jī)械配置作業(yè)能力分析

5）特征數(shù)據(jù)融合。將不同視圖下的特征融合成一個(gè)空間的關(guān)聯(lián)模型，再結(jié)合檔案和特征之間的隸屬關(guān)系，形成整體的檔案關(guān)聯(lián)分析模型。

由于朔黃鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械配置與國(guó)鐵基本一致，故以下作業(yè)能力分析依據(jù)國(guó)鐵的有關(guān)規(guī)定，即按每年200個(gè)天窗，每個(gè)天窗3 h所規(guī)定的大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組或設(shè)備的年作業(yè)能力進(jìn)行分析[7-8]。

按目前朔黃鐵路重車線及空車線的線路及運(yùn)量情況進(jìn)行周期性修理，在對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械配置的作業(yè)能力進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，其所需配置的各種機(jī)組、設(shè)備的數(shù)量按以下依據(jù)進(jìn)行計(jì)算：

1)線路清篩、搗固和鋼軌打磨的機(jī)組、設(shè)備數(shù)量按各作業(yè)項(xiàng)目實(shí)際可用天窗數(shù)量計(jì)算。

2)在線路清篩機(jī)組數(shù)量計(jì)算中由于機(jī)組配置及能力存在差異，將橋隧清篩和線路清篩分開(kāi)，單獨(dú)進(jìn)行測(cè)算。

3)線路清篩、搗固和鋼軌打磨作業(yè)周期依據(jù)課題組提供的建議周期及朔黃公司執(zhí)行周期綜合考慮確定。課題組按通過(guò)運(yùn)量給出的建議周期為：清篩周期1 200～1 500 Mt；搗固周期250～300 Mt；直線鋼軌打磨周期60～100 Mt；小半徑曲線鋼軌打磨周期30～50 Mt。

綜合考慮所確定的線路養(yǎng)護(hù)維修周期見(jiàn)表5。

表5 線路養(yǎng)護(hù)維修周期

關(guān)于課題組建議周期與所確定的修理周期的差異,原因分析如下：①課題組的建議周期與朔黃鐵路對(duì)重車線所確定的修理周期比較接近；②課題組的建議周期與朔黃鐵路對(duì)輕車線所確定的修理周期存在一定差距，如線路及道岔清篩周期、線路及道岔?yè)v固周期；③輕車線的線路及道岔清篩周期、線路及道岔?yè)v固周期按朔黃鐵路建議確定。

3.3 大型養(yǎng)路機(jī)械配置數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)目前朔黃鐵路線路長(zhǎng)度及道岔數(shù)量、全年給定的天窗數(shù)量及時(shí)長(zhǎng)、所確定的線路修理周期及大型養(yǎng)路機(jī)械的天窗作業(yè)能力等要素，計(jì)算給出朔黃鐵路線路大修、維修作業(yè)所需各種大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組及設(shè)備配置數(shù)量及裝備標(biāo)準(zhǔn)建議[9-10]，見(jiàn)表6。

表6 大型養(yǎng)路機(jī)械配置數(shù)量及裝備標(biāo)準(zhǔn)

注：由于朔黃鐵路對(duì)隧道間的橋梁及少于100 m的渡線安排隧道清篩機(jī)組完成清篩，故建議增加1組隧道清篩機(jī)組。

當(dāng)年通過(guò)總質(zhì)量達(dá)到500 Mt時(shí)，若天窗數(shù)量和天窗時(shí)間不變，則大型養(yǎng)路機(jī)械配置數(shù)量基本上增加1倍；若配置數(shù)量基本上保持不變，則需要適當(dāng)增加天窗數(shù)量或延長(zhǎng)天窗時(shí)間。

4 優(yōu)化建議

4.1 基于現(xiàn)狀的優(yōu)化建議

基于現(xiàn)有維修規(guī)程制度和天窗時(shí)間，結(jié)合大型養(yǎng)路機(jī)械配置狀況和存在問(wèn)題，初步考慮作出幾點(diǎn)優(yōu)化：

1)解決大型養(yǎng)路機(jī)械現(xiàn)存施工困難?？紤]在沿線建設(shè)大型養(yǎng)路機(jī)械專用停留線，方便停留、接水、接電，改善現(xiàn)場(chǎng)條件。

2)線路維修搗固機(jī)組應(yīng)增加配置1臺(tái)WD-320型動(dòng)力穩(wěn)定車。

3)應(yīng)有計(jì)劃地增加配置道岔清篩機(jī)組，建議配置數(shù)量為2～3組。

4)應(yīng)有計(jì)劃地增加配置CMC-20型道岔打磨車，建議配置數(shù)量為6臺(tái)。

5)橋梁清篩機(jī)組應(yīng)增加配置1臺(tái)配砟整形車，隧道清篩機(jī)組應(yīng)增加配置1臺(tái)動(dòng)力穩(wěn)定車、1臺(tái)配砟整形車。

6)建議引進(jìn)1臺(tái)德國(guó)福斯羅公司生產(chǎn)的HSG-2型快速鋼軌打磨車。該設(shè)備最大特點(diǎn)是連掛在列車后面，在不封鎖線路條件下對(duì)鋼軌實(shí)施打磨作業(yè)，可有效節(jié)省天窗時(shí)間；其打磨速度為60～80 km/h；全車擁有4組打磨架，每組24個(gè)砂輪，可同時(shí)以 6 000 r/min高速旋轉(zhuǎn)；鋼軌打磨3遍的磨削量為0.1 mm；主要用于鋼軌預(yù)防性打磨作業(yè)。

4.2 基于狀態(tài)修的優(yōu)化建議

狀態(tài)修模式下的大型養(yǎng)路機(jī)械在保證線路基本修理作業(yè)的前提下，主要依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提供的線路狀態(tài)進(jìn)行線路作業(yè)，比現(xiàn)行的計(jì)劃修模式下的大型養(yǎng)路機(jī)械配置數(shù)量或天窗數(shù)量會(huì)相應(yīng)減少[11]。

目前，朔黃鐵路還不具備全面開(kāi)展?fàn)顟B(tài)修的條件，建議近期開(kāi)展以計(jì)劃修為主的狀態(tài)修試點(diǎn)工作，同時(shí)加強(qiáng)線路狀態(tài)檢測(cè)的軟件和硬件建設(shè)，待時(shí)機(jī)成熟后再全面開(kāi)展?fàn)顟B(tài)修。具體建議如下：

1)開(kāi)展線路清篩狀態(tài)修試點(diǎn)，以測(cè)地雷達(dá)為主要檢測(cè)手段，輔以人工檢查道床臟污率，當(dāng)?shù)来才K污率達(dá)到20%～25%時(shí)再進(jìn)行線路清篩作業(yè)。

2)開(kāi)展鋼軌打磨狀態(tài)修試點(diǎn)，重點(diǎn)可針對(duì)小半徑曲線鋼軌的打磨作業(yè)。

3)在肅寧、原平各成立1個(gè)大機(jī)工隊(duì)(車間)，每個(gè)大機(jī)工隊(duì)管轄范圍以200～300 km線路為宜。

4)初期，肅寧、原平各配備1個(gè)大修清篩機(jī)組，既可用于線路清篩作業(yè)，還可適當(dāng)兼顧狀態(tài)不良的線路搗固作業(yè)。

5)裝備1臺(tái)鋼軌打磨車，可安排在原平分公司，以重點(diǎn)滿足山區(qū)小半徑曲線鋼軌打磨的需求。

5 結(jié)論

針對(duì)朔黃鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械配置現(xiàn)狀，開(kāi)展了現(xiàn)有計(jì)劃修和未來(lái)狀態(tài)修、預(yù)防修模式下的大型養(yǎng)路機(jī)械配置及其優(yōu)化的研究，結(jié)論如下:

1)分析了國(guó)內(nèi)重載鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械配置狀況以及維修趨勢(shì)，同時(shí)在調(diào)研基礎(chǔ)上分析了朔黃鐵路現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置情況。

2)找到了朔黃鐵路現(xiàn)有運(yùn)能和維修之間的矛盾及其原因，提出了分兩步走的思路：第一步，進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置潛力，提出具體優(yōu)化思路和方案；第二步，在逐步落實(shí)朔黃鐵路線路檢測(cè)技術(shù)設(shè)備、信息管理和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的前提下，逐步過(guò)渡到線路的狀態(tài)修，并分析研究相應(yīng)大型養(yǎng)路機(jī)械的配置，對(duì)其優(yōu)化方案進(jìn)行探討。在逐步過(guò)渡到狀態(tài)修的階段，隨著線路檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和維修情況的積累，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)防性鋼軌打磨等維修作業(yè)。