聶治國

（中鐵二局集團新運工程有限公司，四川 成都 610036）

線路是直接與輪對發(fā)生作用的基礎(chǔ)設(shè)施，線路安全是行車安全的保障。影響線路安全的因素有很多，東非鐵路表現(xiàn)最突出的因素有偷盜破壞、水文以及線路維保質(zhì)量。根據(jù)鐵路沿線自然環(huán)境惡劣的特點，表現(xiàn)為海拔變化大、氣溫高、紫外線強、溫差大、風沙大等，結(jié)合鐵路沿線存在大范圍無人區(qū)的情況，制定了軌道車巡線代替人工巡線的方式，及時發(fā)現(xiàn)偷盜破壞現(xiàn)象，確保線路安全。根據(jù)鐵路沿線水文特征和水文變化情況，邀請設(shè)計院制定了系列的工程整治措施，降低水害風險，提高線路安全。根據(jù)鐵路存在長大區(qū)間以及人員配置需求，引進了由中國中車量身定制的弓網(wǎng)檢測車，提高了線路維保效率和質(zhì)量。

1 鐵路概況

該鐵路橫跨非洲兩國，被埃塞俄比亞（簡稱“埃塞”）和吉布提兩國譽為“運輸生命線”，是“一帶一路”倡議的早期成果，西起埃塞首都亞的斯亞貝巴，東至吉布提港，全線長約751.7 km，起點至邊境站在埃塞境內(nèi)，長667 km，邊境站至港前站在吉布提境內(nèi)，長84.7 km。埃塞境內(nèi)起點至阿達瑪段為雙線約114 km，其余為單線。鐵路為客貨共線電氣化鐵路，參照中國Ⅱ級鐵路標準設(shè)計，設(shè)計客車時速120 km/h，貨車時速80 km/h。全線初期設(shè)20座車站，最大站間距離70.4 km，最小站間距離12.2 km。鐵路位于東非高原，自然環(huán)境惡劣，地勢落差大，鐵路沿線受季節(jié)性洪水常年累月的沖刷掏蝕影響，地表深切的干涸沖溝發(fā)育，每年4—6月為小雨季，雨量相對較少，7—9月為大雨季，雨量集中。

2 巡線

2.1 國內(nèi)外巡線方式發(fā)展變化

國內(nèi)鐵路線路最初的巡道方式為人工巡道，即巡道工按照規(guī)定范圍定時完成對鐵路線路的徒步檢查工作。隨著國家鐵路系統(tǒng)的不斷完善，部分線路的人工巡道方式已不能滿足鐵路安全運營的需求，例如青藏鐵路由于自然條件惡劣，無法由人工步行巡道來檢查線路故障，因此在2005年開始，由中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所開始研制適合青藏線的高原巡檢車[1]，利用巡檢車代替人工巡道。2012年，中國第一臺自主研制的全面覆蓋高鐵線路工務、供電和電務3個專業(yè)巡檢作業(yè)的綜合巡檢車應用而生。國內(nèi)外利用綜合巡檢車代替人工巡道已是屢見不鮮。隨著鐵路綜合系統(tǒng)的不斷發(fā)展，利用無人機對基礎(chǔ)設(shè)施進行巡檢的各種應用更是層出不窮。

2.2 鐵路巡線方式選擇

鐵路盜損事件頻發(fā)，僅運營首年度發(fā)生盜損事件400余起，表現(xiàn)為基礎(chǔ)設(shè)施的偷盜和破壞，例如軌道扣配件、聯(lián)結(jié)零件、護輪軌梭頭、橋梁走道板、橋梁護欄、站場信號燈、直放站電瓶、絕緣子等，甚至更惡劣的是人為鋸斷接觸網(wǎng)立柱拉線。線路安全遭受嚴重威脅，為了降低行車安全風險，綜合考慮鐵路沿線存在大范圍無人區(qū)、晝夜溫差大、紫外線強、存在獵食動物、白天氣溫高等因素，管理團隊提出了采用軌道車巡線代替人工巡線的模式，既解決了巡線難的問題，又不需要額外增加設(shè)備，同時可以減少人工用量節(jié)約成本，一舉三得。軌道車巡線由巡線人員乘坐軌道車對鐵路沿線進行巡查，相較于人工巡線具有極大的優(yōu)勢：①實現(xiàn)了24 h待命出動；②因為軌道車可以攜帶大量易盜損件以及維修工器具，實現(xiàn)了隨發(fā)現(xiàn)隨處置，極大提高了線路安全；③軌道車可以隨車攜帶安保人員，可以確保外出作業(yè)人員的人身安全。

2.3 軌道車巡線應用情況

2.3.1 具體巡線措施

客車開行4 h前和貨車開行6 h前必須安排軌道車對全線進行巡線，若現(xiàn)場施工作業(yè)時間在客車開行4 h前和貨車開行6 h前，則不單獨進行巡線作業(yè)。汛期大雨及以上降雨區(qū)間執(zhí)行雨后巡線作業(yè)。貨車在汛期當日夜間21：00至次日凌晨05：00間發(fā)生大暴雨及以上降雨的區(qū)間，原則上不安排軌道車執(zhí)行夜間巡線，由調(diào)度中心將貨物列車扣停在該區(qū)間兩端的車站。

2.3.2 應用情況

根據(jù)運營第三年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一個綜合維修中心在4—11月，共計使用軌道車巡線13.9萬km，發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施故障、臨近營業(yè)線作業(yè)和其他故障共計31起，其中工務設(shè)施盜損21起、電務設(shè)施盜損7起、臨近營業(yè)線施工3起；存在較大安全隱患故障18起，包括12起軌道扣配件被盜、4起電務設(shè)施損壞和2起臨近營業(yè)線搭設(shè)腳手架施工。

鐵路運營前5年沒有發(fā)生一起因巡線沒發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施故障導致的事故，軌道車巡線符合鐵路的特點，將在很長的時期內(nèi)發(fā)揮它的作用。

3 水害治理

鐵路總體上位于東非大裂谷臺地，受地形影響，地表排水路徑與鐵路交織，局部降雨現(xiàn)象突出，水量集中、水勢兇猛，鐵路與周邊水文環(huán)境持續(xù)不斷地互相影響，某些段落發(fā)生了較為嚴重的水害。發(fā)生的嚴重水害主要包括橋下河道淤積、河床明顯抬高，框架橋入水口壅水、下游河道淤積，邊坡沖刷嚴重等。為了徹底消除水患，特邀請了設(shè)計院對鐵路沿線水文再次進行了調(diào)查，對比鐵路建設(shè)期水文勘測資料，尋找水文變化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，制定了水害治理的基本原則：①“防”，采取防范措施降低洪水對迎水面的沖刷；②以疏為主，以堵為輔；③根據(jù)區(qū)域排水系統(tǒng)，進行綜合治理。本文以框架橋水害和濕地保護區(qū)水害治理為例進行說明。

3.1 框架橋水害治理

3.1.1 現(xiàn)場勘察

該框架橋水害的表現(xiàn)特征為：框架橋入水口壅水、主水流翻越翼墻旁邊的錐體，沖刷道床，部分水流沿鐵路左側(cè)側(cè)溝排泄，下游端個別段落出現(xiàn)水漫路肩。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，附近山脊流水路徑在該河道上游匯集，河道入水口在線路左側(cè)，框架橋與河道斜交，洪水流經(jīng)框架橋后沿鐵路右側(cè)河道縱向排泄，并通過鐵路的下一個框架橋后回流至鐵路左側(cè)，匯入該片區(qū)域的自然泄洪河道。河道上下游排水路徑與建設(shè)期相比發(fā)生了較明顯的變化，主要表現(xiàn)為框架橋上下游主河道出現(xiàn)了橫移，框架橋附近河道縱向排水坡受采砂采石和自然沖刷影響起伏變大。洪水過后情形如圖1所示。

圖1 洪水過后情形

3.1.2 治理方案

經(jīng)過設(shè)計院、建設(shè)單位和維保單位評估最終提出：首先在框架橋入水口彎角設(shè)高差約2 m的分洪溝，聯(lián)通下一個框架橋出水口，使多余洪水通過分洪溝排走；其次對河道上下游縱坡進行順坡；最后改善河道流水路徑并修建必要的護岸及其他防護工程。

經(jīng)過摸擬計算，分洪溝可以分擔的流量約為70 m3/s，在考慮到2個框架橋過水能力的情況下能夠滿足洪水過水需求?？蚣軜蛩φ纹矫媸疽鈭D如圖2所示。

圖2 框架橋水害整治平面示意圖

3.1.3 治理效果

經(jīng)過3個雨季對該處水害地點泄洪能力的觀察，河道上下游流水順暢，分洪溝在遭遇暴雨后起到了分擔流量的作用，鐵路沿線路基邊坡和河道鋪砌完好，水害整治效果顯著。建好的分洪溝如圖3所示。

圖3 建好的分洪溝

3.2 濕地保護區(qū)水害治理

3.2.1 現(xiàn)場勘察

該處水害主要特征為路塹邊坡沖刷嚴重，存在積水過量直接沖擊鐵路的風險。邊坡沖刷如圖4所示。

圖4 邊坡沖刷

根據(jù)現(xiàn)場勘察，水害地段為路塹段，鐵路穿越濕地自然保護區(qū)，地勢低洼，地表植被豐富，有一條自北向南的自然沖溝被鐵路截斷，鐵路左側(cè)區(qū)域地表水匯集，為了確保該處原有的濕地自然環(huán)境，該處的國家森林公園禁止施工單位通過引流的方式排泄匯聚的積水，隨著鐵路建成對周邊自然環(huán)境和水文地理環(huán)境的影響，鐵路左側(cè)濕地區(qū)域原有的泄水位置出現(xiàn)變化，最終形成了朝向鐵路側(cè)排水的新系統(tǒng)。

3.2.2 治理方案

為盡量保護當?shù)貪竦丨h(huán)境，減小對周圍環(huán)境影響，同時滿足畜牧牲畜飲水需求，提出了該區(qū)域水害整治的最終方案：①在塹頂左側(cè)設(shè)置頂寬5 m的導流堤，迎水面采用漿砌片石封閉，確保左側(cè)積水不向鐵路側(cè)流動；②在濕地積水區(qū)域設(shè)置底寬5 m的溢流溝，將水引排至蓄水池，既可以滿足濕地環(huán)境要求，又可以自動調(diào)控匯水區(qū)總積水量，從而降低水減小對鐵路側(cè)導流堤的影響；③在距線路左側(cè)約100 m處設(shè)置約20萬m3的蓄水池，滿足牲畜飲水需求。濕地保護區(qū)水害治理如圖5所示。

圖5 濕地保護區(qū)水害治理示意圖

3.2.3 治理效果

經(jīng)過3個雨季對該處水害地點的觀察，導流堤和溢流溝有效防止了積水向鐵路側(cè)發(fā)展，蓄水池在整個雨季期間一直有水，已經(jīng)成為了附近村民牲畜用水的取水點，整個整治方案既解決了水害問題，又考慮了環(huán)境保護要求，同時給地方居民提供了便利，一舉多得，效果良好。溢流溝和蓄水池如圖6所示。

圖6 溢流溝和蓄水池

4 線路維保

4.1 維保概況

偷盜破壞和水文變化是導致線路不安全的外部因素，線路本身質(zhì)量則是影響線路安全的內(nèi)部因素，內(nèi)外結(jié)合是全面提高線路安全的最佳途徑。鐵路運營初期由兩家中資企業(yè)組成聯(lián)合體實施運維管理，根據(jù)線路等級、基礎(chǔ)設(shè)施種類、數(shù)量等，全線設(shè)2個綜合維保中心，每個綜合維修中心下設(shè)4個維修車間，每個車間維修作業(yè)人員定編約50人。維修作業(yè)內(nèi)容包括線路、橋梁、房建等所有工務專業(yè)，每個車間僅線路需維護約100 km。定編人員少、線路長、任務重，實現(xiàn)高效、精準維修成為了提高線路維保質(zhì)量的必經(jīng)途徑。

運營首年度線路檢測由山西太原生產(chǎn)的1臺小型軌檢車結(jié)合人工添乘檢查的方式進行。受車體質(zhì)量、軌檢系統(tǒng)、軌檢車對高溫環(huán)境的適應性、車體故障、檢測數(shù)據(jù)不夠準確等條件的限制，線路超限處發(fā)現(xiàn)困難，檢測數(shù)據(jù)超限處所與實際位置不符，往往相差數(shù)百米，檢測效率低。為了實現(xiàn)精準維修、提高線路維修水平和維修質(zhì)量，運營第二年引進了由中國中車在既有25G型鐵路客車設(shè)計平臺基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計的新型檢測車輛。

4.2 弓網(wǎng)軌道檢測車簡介

車輛設(shè)有接觸網(wǎng)檢測裝置和軌道檢測裝置，具體包括接觸式檢測設(shè)備、非接觸式檢測設(shè)備、車體位移補償裝置、定位器坡度檢測設(shè)備及弓網(wǎng)視頻監(jiān)控裝置、軌道檢測裝置[2]。車輛總質(zhì)量包括車輛的自身質(zhì)量、檢測設(shè)備的質(zhì)量、定員及整備質(zhì)量，在定員載荷下，軸重不大于17 t。車輛兩端設(shè)通過臺；一位端設(shè)廁所、淋浴間、廚房及小走廊，小走廊內(nèi)設(shè)敞開式洗面間、滅火器、垃圾箱；車體中部至二位端依次設(shè)工作室、2個4人包間（上下雙層臥鋪）、觀察室、會議室和檢測室；觀察室內(nèi)對應的車頂上方設(shè)觀察塔?？删幱诼每土熊嚨氖孜策M行編組運行，整列車最大編組不超過20輛。

車輛本車采用交流三相四線制AC380Ⅴ、頻率50 Hz的供電形式，設(shè)DC600Ⅴ貫通干線、39芯貫通干線，干線均不引入車內(nèi)控制（播音線除外）。電氣控制系統(tǒng)故障時能夠啟動車輛設(shè)置的應急照明功能。車下設(shè)有AC380Ⅴ外接電源，停站或入庫檢修時除可使用本車自帶發(fā)電機組發(fā)電供電外，也可使用外接電源供電。弓網(wǎng)軌道檢測車如圖7所示。

圖7 弓網(wǎng)軌道檢測車

4.3 弓網(wǎng)軌道檢測車運用

4.3.1 開行方式

弓網(wǎng)軌道檢測車既可以單獨開行，也可以掛在旅客列車上開行，因為其先進的定位系統(tǒng)和故障檢測技術(shù)，可以精準地發(fā)現(xiàn)鐵路線路故障并定位故障處所。檢測車將軌道方面的故障按照4個超限等級予以統(tǒng)計，并結(jié)合軌道維護的其他標準要求形成故障清單，維護人員根據(jù)故障清單安排維修任務，從而實現(xiàn)線路質(zhì)量的數(shù)據(jù)化管理、科學化管理。

4.3.2 檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)

運營第二年引進，第三年正式啟用弓網(wǎng)軌道檢測車，2020年3月至11月共檢測7次，數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示。

表1 2020年弓網(wǎng)軌道檢測車軌道檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，使用弓網(wǎng)軌道檢測車后，線路質(zhì)量水平有了明顯提高，線路平均TQI值從9.63降低至8.1左右。

4.3.3 應用情況

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運營第三年度線路維保作業(yè)同首年度相比較，上道作業(yè)次數(shù)和時長環(huán)比縮短了近80%，同次年度相比較，上道作業(yè)次數(shù)和時長環(huán)比縮短了近50%，但是維保質(zhì)量有了大幅度提升，印證了引進弓網(wǎng)綜合檢測車的必要性和科學性。

5 結(jié)語

該鐵路因地制宜地采用軌道車巡線、工程措施治理水文變化以及引進弓網(wǎng)綜合檢測車的方式，從根本上保障了鐵路運營初期的線路安全。巡線保障線路設(shè)施設(shè)備完好，弓網(wǎng)綜合檢測車的應用提高了線路維保作業(yè)效率和水平，水文變化治理減少了周邊環(huán)境對鐵路線路安全的影響，從而使這條鐵路在周邊自然環(huán)境復雜、社會環(huán)境復雜、司法不健全等不利因素影響下依然能夠安全運行。東非鐵路安全承載的是融中國設(shè)計、制造、建設(shè)、運營為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈中國標準，對鐵路運營初期線路安全的探索有助于中國鐵路在海外大地走得更長、更遠。