華 昊，李紅利，何國(guó)華，王眾保

(1.中國(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司，天津 300467；2.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)

在鐵路運(yùn)營(yíng)中必須配置大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修，使線路質(zhì)量保持持續(xù)良好狀態(tài)，保證運(yùn)輸安全，實(shí)現(xiàn)軌道設(shè)備的耐久性。合理配置大型養(yǎng)路機(jī)械，能及時(shí)維修線路，挖掘運(yùn)輸潛能，對(duì)于神華集團(tuán)運(yùn)量的提升和線路運(yùn)營(yíng)成本的降低非常重要[1]。本文對(duì)神華集團(tuán)鐵路的大型養(yǎng)路機(jī)械配置進(jìn)行分析研究，根據(jù)實(shí)際維修天窗、大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)效率和線路維修工作量的相互關(guān)系，提出線路養(yǎng)護(hù)設(shè)備的配置優(yōu)化方案。

1 神華集團(tuán)鐵路線路概況

神華集團(tuán)鐵路線路主要為兩條東西向鐵路，一條從包頭出發(fā)，經(jīng)包神線、神朔線、朔黃線抵達(dá)黃驊港；另一條從準(zhǔn)格爾礦區(qū)出發(fā)，經(jīng)大準(zhǔn)線，進(jìn)入中國(guó)鐵路總公司的大秦線。加上連接大準(zhǔn)鐵路和朔黃鐵路的聯(lián)絡(luò)線，整個(gè)神華集團(tuán)鐵路線路正線延展超過 5 000 km，線路具體情況見表1。

表1 神華集團(tuán)鐵路線路情況

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)能源的需求日益增加，神華集團(tuán)鐵路線路運(yùn)量逐年增加，至2016年年底神華集團(tuán)包神線、神朔線、朔黃線、大準(zhǔn)線的年運(yùn)量分別達(dá)到了1.31，2.45，2.74，1.22億t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出線路當(dāng)年的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力。因此，各條線路的維修工作量非常大，有必要在現(xiàn)行線路設(shè)備維修天窗條件下對(duì)集團(tuán)鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的配置進(jìn)行分析計(jì)算，以保證線路幾何平順性和設(shè)備正常工作狀態(tài)。

先根據(jù)神華集團(tuán)鐵路線路設(shè)備修理周期，計(jì)算神華集團(tuán)鐵路線路年平均維修工作量，以及在現(xiàn)有單組大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備的維修能力和線路全年天窗時(shí)間內(nèi)能夠完成的維修工作量，提出神華集團(tuán)鐵路線路全年維修工作所需的大型養(yǎng)路機(jī)械配置。

2 神華集團(tuán)大型養(yǎng)路機(jī)械配置分析

決定既有線大型養(yǎng)路機(jī)械配置的因素有維修線路里程、維修周期、維修天窗、作業(yè)能力、停留線的設(shè)置等。

目前國(guó)內(nèi)外大型養(yǎng)路機(jī)械采用封鎖天窗作業(yè)，天窗時(shí)間是影響大型養(yǎng)路機(jī)械效率發(fā)揮的最重要因素。線路維修天窗時(shí)間越長(zhǎng)，越有利于充分發(fā)揮大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)效率，但天窗時(shí)間加長(zhǎng)意味著壓縮線路運(yùn)輸時(shí)間，對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_較大，因此合理配置線路維修天窗是既保證線路維修又保證線路正常運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。據(jù)研究分析，我國(guó)鐵路線路大型養(yǎng)路機(jī)械較科學(xué)、合理的作業(yè)天窗是3～4 h[2-3]。

目前神華集團(tuán)鐵路各條線路每年實(shí)際可用大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)天窗約為69個(gè)4 h天窗。神華各條線路氣溫變化接近，由于受冬季天氣影響，冬季天窗無法進(jìn)行大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)[4-6]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，天窗設(shè)置時(shí)間段相似，各條線路大多同步開展施工作業(yè)，大型養(yǎng)路機(jī)械使用相對(duì)比較集中，故全線路綜合使用天窗數(shù)量與單條線路天窗數(shù)量基本相當(dāng)，約為69個(gè)4 h天窗。以下作業(yè)天窗數(shù)量和時(shí)長(zhǎng)均以此進(jìn)行整體估算。

神華集團(tuán)鐵路線路總里程與中國(guó)鐵路總公司的呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司相當(dāng)，其地理位置、環(huán)境氣候也相似，故本文將呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司的大型養(yǎng)路機(jī)械配置做為其橫向比較分析的參考。

我國(guó)鐵路線路綜合維修和大修作業(yè)采用維修機(jī)組和大修機(jī)組相配套的模式[7]。為了提高天窗的利用率和確保主型機(jī)械在給定的天窗時(shí)間內(nèi)能有效地進(jìn)行機(jī)械作業(yè)，減少大型養(yǎng)路機(jī)械維修對(duì)線路運(yùn)輸?shù)母蓴_，實(shí)際工作中維修機(jī)組和大修機(jī)組的主型機(jī)械搗固車和清篩機(jī)采取備份配置。當(dāng)主型機(jī)械發(fā)生故障時(shí)，備用機(jī)械車可及時(shí)投入使用。

2.1 呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司大型養(yǎng)路機(jī)械配置

國(guó)家鐵路局既有線線路設(shè)備維修周期統(tǒng)一按現(xiàn)行鐵運(yùn)[2006]146號(hào)《鐵路線路修理規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱現(xiàn)行修規(guī))執(zhí)行，各鐵路局和公司根據(jù)承擔(dān)運(yùn)營(yíng)線路里程，合理配置其維修和大修大型養(yǎng)路機(jī)械。

由于中國(guó)鐵路總公司大多數(shù)線路為客貨共線線路，維修作業(yè)量較大，線路綜合維修天窗大多為3 h。中國(guó)鐵路總公司大型養(yǎng)路機(jī)械配置基本按照每年90個(gè)3 h天窗估算機(jī)組作業(yè)能力，但整個(gè)實(shí)際作業(yè)天窗受運(yùn)輸影響較大，會(huì)根據(jù)線路運(yùn)輸需要進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置[8-9]。

以中國(guó)鐵路總公司的呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司為例，局管內(nèi)正線延展長(zhǎng) 5 878 km，正線道岔 2 043 組。截至2016年底，該局配置全斷面清篩車6臺(tái)、道岔清篩機(jī)1臺(tái)、區(qū)間搗固車31臺(tái)、道岔搗固車10臺(tái)、穩(wěn)定車21臺(tái)、配砟整形車13臺(tái)、線路打磨車2臺(tái)。這些配置基本與路局每年維修和大修需求相匹配。2016年呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司實(shí)際完成線路清篩180 km，線路搗固 3 281 km，道岔搗固 1 008 組，道岔打磨300組，鋼軌打磨 1 000 km，道岔清篩180組。

2.2 神華集團(tuán)大型養(yǎng)路機(jī)械配置

中國(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司主要承擔(dān)神華鐵路軌道大修、清篩、搗固、整形等業(yè)務(wù)，配置全斷面道砟清篩機(jī)12臺(tái)、隧道清篩機(jī)1臺(tái)、道岔清篩機(jī)1臺(tái)、區(qū)間搗固車34臺(tái)、道岔搗固車8臺(tái)、穩(wěn)定車14臺(tái)、配砟整形車12臺(tái)。

于2017年年底，神華集團(tuán)依據(jù)近幾年線路年運(yùn)量，以及國(guó)家鐵路局大秦線維修經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)行修規(guī)，研究確定了神華集團(tuán)鐵路線路養(yǎng)護(hù)維修周期，見表2。

表2 神華集團(tuán)鐵路線路養(yǎng)護(hù)維修周期 年

根據(jù)表2，計(jì)算得出神華集團(tuán)鐵路主要線路年平均養(yǎng)護(hù)維修工作量，見表3。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，清篩機(jī)、搗固車、穩(wěn)定車、配砟整形車組成的養(yǎng)路機(jī)組平均作業(yè)效率為800～1 000 m/h；而使用DCL-32搗固車機(jī)組較使用DC-32搗固車機(jī)組作業(yè)效率提高約30%[10]。

若不考慮大型養(yǎng)路機(jī)械從待避線至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的行駛時(shí)間，1個(gè)大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組在不同天窗作業(yè)效率及工作量見表 4。

表5為按照表 3、表 4中的神華集團(tuán)鐵路線路年平均養(yǎng)護(hù)維修工作量和大型養(yǎng)路機(jī)械天窗作業(yè)效率，維修天窗分別執(zhí)行3 h和4 h時(shí)，所需的大型養(yǎng)路機(jī)械(機(jī)組)配置。由表5可見：

1)在天窗總時(shí)長(zhǎng)基本一致的情況下，完成神華集團(tuán)鐵路線路設(shè)備的年度維修任務(wù)(參見表 3)，不同時(shí)長(zhǎng)天窗所需大型養(yǎng)路機(jī)械配置較明顯的差異主要體現(xiàn)在大修機(jī)組(道床清篩)，而維修機(jī)組無明顯差異。執(zhí)行3 h天窗較4 h天窗需多配備2組大修機(jī)組和1組道岔清篩機(jī)組。故安排線路區(qū)間和岔區(qū)道床清篩作業(yè)宜用4 h天窗，而道床搗固整道和鋼軌打磨作業(yè)可多安排3 h天窗。

表3 神華集團(tuán)鐵路主要線路年平均養(yǎng)護(hù)維修工作量

2)中國(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置中，除大修機(jī)組(道床清篩)設(shè)備配置符合需求外，維修機(jī)組的缺口還比較大。其中，DCL-32搗固車維修機(jī)組缺3臺(tái)，道岔搗固車缺1臺(tái)，鋼軌打磨車缺6臺(tái)，道岔打磨車缺8臺(tái)，橋隧清篩機(jī)缺若干。

表4 1個(gè)大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)組在不同天窗作業(yè)效率及工作量

表5 大型養(yǎng)路機(jī)械(機(jī)組)配置

3)從運(yùn)行里程來看，神華集團(tuán)全斷面清篩機(jī)數(shù)量為呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司的2倍。在同等天窗條件下預(yù)期線路清篩里程也約為呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司實(shí)際完成里程的2倍。神華集團(tuán)搗固車維修機(jī)組增加3組后，整體搗固機(jī)數(shù)量比呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司多30%，在同等天窗條件下預(yù)期搗固里程也比呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司實(shí)際完成里程多30%。據(jù)此，認(rèn)為目前設(shè)備配置情況合理，與實(shí)際情況大致相當(dāng)。

需要強(qiáng)調(diào)的是上述大型養(yǎng)路機(jī)械配置需求是根據(jù)前述設(shè)備大修、維修周期計(jì)算得出的，但在鐵路實(shí)際運(yùn)營(yíng)維修過程中，由于多條線路的養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間點(diǎn)存在差異，對(duì)于大型養(yǎng)路機(jī)械的使用和調(diào)度會(huì)根據(jù)線路狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)生變化，維修工作量與上述計(jì)算結(jié)果會(huì)發(fā)生一定的偏差。

綜合以上分析，按照神華集團(tuán)鐵路目前線路總里程和運(yùn)量，需要配置如表 6所示數(shù)量的大型養(yǎng)路機(jī)械，以滿足線路正常維修需求，保證線路正常運(yùn)輸。

表6 神華集團(tuán)鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械配置

鑒于購(gòu)置大型養(yǎng)路機(jī)械投入費(fèi)用較大，對(duì)于表 6的需求配置與實(shí)際存在的缺口，建議統(tǒng)籌各線路養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間和設(shè)備調(diào)用情況，采取租賃或其他措施解決。

3 結(jié)論及建議

通過對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械配置的對(duì)比分析，并結(jié)合神華集團(tuán)鐵路線路現(xiàn)有大型養(yǎng)路機(jī)械配置情況，建議進(jìn)行以下優(yōu)化：

1)在目前天窗和維修周期下，維修設(shè)備還有一定的缺口，可采取租賃或其他措施解決。

2)目前在道岔區(qū)等大型養(yǎng)路機(jī)械無法覆蓋的作業(yè)區(qū)段可以結(jié)合人工維修完成作業(yè)。

3)線路中隧道、橋梁占比較高，而目前缺少專用清篩設(shè)備，可跟蹤最新技術(shù)，與相關(guān)機(jī)構(gòu)合作研制專用設(shè)備進(jìn)行機(jī)械化清篩。