【高速铁路的检查及常见病害的处理方法探究10000字（论文）】

第页1.绪论1.1研究背景高速铁路是提供动力的动车和无动力的拖车按一定顺序组成的，与既有列车存在很大不同，具有系统化、程序化、专业化、集约化特点。高速铁路作为一种重要的旅客运营工具，其检修计划直接影响高速铁路运营总成本。据统计，高速铁路的全部检修成本与车辆折旧成本约占总成本的65%。中国铁路总公司.《中国铁道年鉴》[R].北京：中国铁路总公司，2019.合理安排高速铁路检修计划，直接决定高铁旅客运营的服务质量、经济效益、运营效率、成本高低，因此了解当前高速铁路的检查内容及常见病害的处理方法就显得尤为重要。文章首先对高速铁路运用与检修理论进行分析，其次分析了当前高速铁路的常见病害及其原因，最后结合自身所学专业知识针对其中的问题给出了优化建议，在一定程度上能够完善铁路现代化运营管理质量中国铁路总公司.《中国铁道年鉴》[R].北京：中国铁路总公司，2019.1.2研究意义与我国目前的铁路网相比，未来发达完善路网的基本特征可以概括为以下几方面。一是路网结构稳定，覆盖范围广，基本实现县域交通全覆盖；二是高速铁路线路占比大，重要经济区域多路畅通，省会之间高速铁路相连，城际交通快速便捷；三是路网内外互联互通，铁路网与多种交通方式相融，有效发挥各种交通方式的优势。因此，对发达完善路网条件下动车组检修资源配置优化的研究具有以下意义。（1）有利于提高动车组的检修效率，提高铁路运输效益。合理地布局动车组检修资源，能够有效减少不必要的动车组空走距离，提高检修效率和提高运行方案兑换率，从而减少运用数量和备用车数量，减少购置与运维成本。（2）有利于优化动车组检修资源配置，利用既有管理资源，节约建设与管理成本。由于动车段和动车运用所建设周期长、工程投资大、投资回报慢，科学的布局能最大化资源利用率，节约建设运营成本。同时，在我国铁路建设重心逐渐偏向高速铁路的情况下，部分客车车辆段的管理能力出现富余，对利用此富余能力节约动车组的管理成本具有重要意义。（3）为未来动车组检修资源宏观布局提供参考。动车段和动车运用所的设置需要合理谨慎，要有充分的前瞻性，优化动车段和动车运用所的布局，合理配置检修资源和管理资源，适应未来路网的发展，为未来动车检修资源的优化提供参考。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状针对动车组检修计划优化问题，国外的许多专家学者对此问题的研究时间较早，他们研究角度多样化。文献[3]针对动车组运用和检修计划优化问题，提出以目标函数为空车走行里程最小化的混合整数规划数学模型。最后，证明该模型可以降低使用备用车组数量，均衡检修作业的效果。文献[4]针对动车组检修计划优化问题，以运营作业和修程等为约束，把靠近规定修程安排动车组进行检修作业为目标函数，改进遗传算法，证明该模型与算法可以较好提高动车组实际利用率，降低实际运营总成本。文献[5-7]以动车组接续作业时间标准、检修基地检修能力、修程等作为约束，建立动车组运用-检修计划协同优化混合整数规划数学模型。文献[6]考虑检修计划，建立了工作日交路计划与周末交路计划一体化的混合整数规划数学模型，即减少空车走行里程，又保障检修计划顺利实施。文献[7]在满足检修计划的条件下，根据旅客运营需求，合理安排动车组提供服务，提出两阶段法进行求解，取得较优解。1.3.2国内研究现状在我国，许多专家学者对此问题进行过深入的探究分析。文献[10]研究动车组日常运用计划，将该问题定为接续运用、定期检修计划两种。其中，将动车组接续问题分为特殊的旅行商问题。文献[11]联系国内动车组检修实际情况，建立互换交路的日常检修计划优化模型，采用定性计算和定量分析，将检修计划编制方案转换为0-1规划问题。文献[12]提出簇式运用、动态备用、统一管理的动车组日常运用方式，将动车组检修、备用、运用三者协同考虑，编制检修、运用、备用三位一体的日常运用计划。改进蚁群算法求解，考虑滚动求解方式，把问题划分为多个短运用周期的编制优化问题，提高求解效率。文献[8]建立动车组交路作业-检修作业-排队检修的三维时空网络图，把动车组利用率最大作为目标函数，设计分支定价算法进行求解，以广深铁路为实际案例，验证该模型与算法可以极大提高动车组利用率。文献[9]研究动车组运用计划与检修计划优化问题，将其划分成交路计划优化、运用计划优化、二级检修计划优化、检修基地内检修步骤优化等子问题，建立对应的数学优化模型，设计蚁群算法对实例求解。文献[25]在单检修基地检修的条件下，分别建立了动车组运用与检修作业协同优化的三维时空网络、基于动车组交路作业优化的接续网络、包含指派关系的动车组接续网络，针对这三种网络，分别建立对应的数学模型，设计粒子群求解策略的算法求解。文献[14]考虑基地日常检修能力约束、规定周期里程约束、规定周期时间约束，研究动车组实际运用数最少、检修作业总时间最短的运用计划模型。文献[15]考虑动车组运用里程约束与运用时间约束，在检修基地作业能力固定的条件下，研究动车组全部检修总时间最短、实际投入使用数最少的运用计划问题。文献[18]在动车组交路组合时，建立目标函数为一级检修作业次数最少的整数规划数学模型；在运用计划与检修计划一体化阶段，将交路段集合、运营资源集合作为输入数据包，建立以动车组各个检修作业欠修里程最短、各检修等级作业均衡为目标函数的运用检修一体化数学模型，改进蚁群算法，对京广线进行验证。文献[19]与文献[21]均建立动车组接续网络，设计蚁群算法求解。而文献[36]则通过动车组接续网络、三维时空网络对比，建立大规模的时空网络数学优化模型，设计大规模邻域搜索算法，优化求解动车组运用。文献[22]在成网条件下，研究多基地动车组路径运用的基地选址问题，建立动车组日常运用-接续-检修网络，构建动车组检修基地位置布局优化数学模型，以某局部铁路网为实例，验证模型有效性，为未来检修基地检修资源的优化布局提供依据。文献[23]研究动车组高级检修计划，由于三级及其以上的检修作业耗时较长，根据动车组高级检修计划的制定流程，文章建立0-1规划模型，将欠修里程最小作为目标函数，将修程、用车需求，基地检修能力限制等作为约束条件，设计改进后的粒子群算法对算例进行求解。根据上海铁路局动车组实际案例进行分析，证明文章模型可以有效解决实际问题。2.高速铁路检修基础本章将从高速铁路检修基本工程、运用方式、检修场所、相关设备设施、检修规程与检修制度等方面进行阐述。通过这些基础理论的阐述，为本文后续对解决高速铁路检修计划的编制问题提供坚固的理论支撑。2.1高速铁路检修基本过程高速铁路运用是铁路客运的重要组成，采用现代化管理手段，建立反应迅速、整体联动、科学准确的数据采集、信息处理系统，一方面安排高速铁路担当不同车次的运营生产工作，另一方面提高高速铁路利用率，减少无生产效益的存放时间或排队检修时间。图2.1高速铁路运用流程图2.2高速铁路检修场所目前，在国内，高速铁路实际运用与检修工作，是铁总、18个铁路局集团有限公司、动车运用所与动车段组成的三级管制，保证高速铁路管理可以达到调度统一化、信息共享化、指挥准确化、管理集中化、安排合理化的效果。其中动车运用所作为中国高速铁路的日常使用，整备所、所管基层单位，为动车段下级单位，以质量检查组为主，客服班为辅、专修作业班、检修作业班、行办、探伤班、乘务队等等。动车运用所除完成高速铁路的常规大修任务外、常见故障的运行处理、易损部件的更新及其他作业，日常检修计划和运用计划的编制工作也需进行[47]。动车段就是指实际运行工作当中的动车，辖区内动车数扩大至相应规模时设立的路局直属单位。它的主要职能机构是团委、后勤服务管理科、客运乘务车间等、安全检查科、职工教育科、转向架维修车间、工会的高级检修车间、技术管理科、高速铁路运用所、安全保卫科和质量检查车间，承担高速铁路的日常使用，养护，维修，大修任务等工作。2.3高速铁路检修基地功能构成及其设备设施动车运用所动车运用所承担着高速铁路的日常运用管理工作、客运整备及运转设施的储存；大修中动车运用所的临时大修操作、一级和二级检修作业容量。高速铁路检修基地是以动车运用所各项功能为依托，同时拥有高速铁路的各种高级检修资质，配备了一定数量不同类型高速铁路。图2.2检修基地功能构成（1）高速铁路检查作业、整备作业基地拥有多种车型高速铁路，为整备作业服务、检查作业是否称职，可完成CRH各机型一级检修操作、二级检修操作作业。（2）高速铁路管理功能检修基地下设管理基地，依托信息化技术，对高速铁路各级大修作业环节进行管理。在实际大修工作开展的过程当中，拥有高速铁路的常规维护操作、设备设施的整备作业和存放作业、运行监控管理等、检修作业质量测评等、购置检修设备设施，仓库储存、对智能化配送和其他诸多操作进行宏观管控等作用，确保高速铁路检修基地检修工作效率，质量。（3）高速铁路检修功能动车运用所在实际运营工作中以日常使用管理为主、旅客运输服务的整备及运转设施的保管，具有独立进行临时检修作业的能力、一级和二级检修作业容量。并且高速铁路检修基地也能完成高速铁路三级检修作业、四级检修操作、五级检修操作、高速铁路的分解作业和检修作业、更新零部件作业（如受电弓、转向架、主变压器、主变流器、轮对）等，必要的车体外皮清洗，涂漆等操作、车内垃圾打扫卫生收起来、餐饮和上水供给问题。（4）高速铁路信息化管理功能基于综合化的信息管理系统，借助计算机手段、信息化技术和其他管理方法，使高速铁路的作业流程得到合理化的调节、全天化监控现场操作、车辆零配件寿命的正常化管理、车载信息在地面的接收实现了精确化。（5）高速铁路零件储备功能与配送功能在仓储物资信息系统的基础上，采用立体化智能快捷储备模式，全部相关信息一律存入管理统计系统中，按照检修作业信息完成车身配件存储、配送、更换功能。2.4高速铁路检修规程与检修制度科学合理地布置检修计划，确保高速铁路能够及时获得检修服务，就是高速铁路的实际运行工作的安全性问题、用好效率所必需的保障。检修制度是以检修思想为指导，一系列自定义规定制度：大修的级别，分类，规划，机构，模式，制度等、考核指标体系等等。在实际大修工作中，高速铁路大修大体分为两种类型：事后大修与预防大修等。其中预防检修可以进一步划分为视情检修和定期检修。修程修制框架图见图2-7。（1）定期检修指高速铁路开始实际运行工作以后，在积累了一定的经营时间或者里程之后，不论工作状态，均应强制进行高速铁路的大修操作。从而对检修周期进行合理的定制，以定期修为中心。（2）视情检修并没有规定检修的具体时间，而要依据装置实时技术状况，确定检修的最佳时期。对于检修工作人员来说、检修设备设施等、检修作业对周边环境条件均提出了更高要求。（3）修复性检修指高速铁路设备在发生故障问题时，使之迅速恢复至原指定状态检修模式，对安全运营工作不会受到影响的零部件，可持续使用和延迟修复。图2.3高速铁路检修制度框架图在投入生产运营过程中，高速铁路一些零件出现故障，一般是不会对高速铁路整体运行安全造成阻碍。购置高速铁路价格高昂，要充分发挥高速铁路利用率，降低因故障导致高速铁路停运的风险。因此，在实际运营过程中，应采用预防性维修为主干，修复性维修为辅助的方式。3高速铁路常见病害及其溯因分析3.1线路爬行当火车车轮沿着轨道行驶时，除常见的竖直力，横向力，与此同时，纵向的水平力也随之产生。由于这种力的作用，使铁路轨道向道床移动，致使钢轨产生前进的爬行力，也就是铁路线路的爬行，而造成铁路线路爬行病害现象，其主要原因在于列车纵向行驶力，钢轨挠曲、车轮在连接处对钢轨的冲击以及钢轨温度的剧烈变化。一旦路线在预防爬行设备使用方面不充分，道床阻力值和线路扣件压力均无法满足预计标准。3.2钢轨接头处损坏钢轨接头问题在铁路线路安全隐患中处于相对薄弱的地位，列车通过钢轨对接接头时，有一冲力前进，接着又发生了轻重不一的振动，使线路原有状态改变得更为显着。在接头病害发生时，轨道损坏速度增加，两者成为因果关系，病害扩散就较快。在外界条件相同的情况下，混凝土变化较轨枕接头严重，且病害发生迅速。由于在更换新旧钢轨时会产生一种高度差，所以接头问题难以避免。过了一定时间接头处螺栓即出现松动现象，与此同时，接头夹板的磨损也同样给钢轨接头处造成了伤害。列车拐弯的时候，由于钢轨存在硬弯道，同样也形成钢轨接头的问题。在此基础上，又因某些不确定性自然原因而使轨道床产生了变形，还存在接头问题，最终造成轨道面错牙，接头处不够不平等问题。3.3曲线钢轨病害因曲线超出设定不合理或者说是钢轨本身质量等原因，使得钢轨一直地承受着磨损，长年的累积会使钢轨发生不同程度的磨耗，火车在运行时，会出现不同的晃车现象。造成铁路曲线轨道病害现象，其原因从当前的现状来看主要包括以下几个问题：首先，火车在正常行驶的时候，缓和曲线因其长度设定不合理，易出现不同程度曲线现象；二是钢轨本身质量存在问题，钢轨上道过久时，钢轨在火车轮对的撞击下，发生了程度不一的磨耗，造成晃车现象不一；三是曲线超高的不合理设置还会造成钢轨的加速磨损，积压现象严重等等。3.4道岔病害铁路线路道岔病害指路岔变形问题。铁路的道岔在铁路交通运输过程中，是通过车辆比较多的场所，路岔处构造复杂，使用了较多零部件，易发生变形，从而易出现一系列的安全隐患。例如，转辙器不健康等、道岔方向不畅、轨道交接处不良问题等等。由于道岔危害种类多，造成道岔伤害的因素还不只一种。以及工区内道岔的修复等，过多关注道岔自身成因，忽略前，后线连续状态，铺设道岔过程中，还出现了位置偏差，造成车辆在经过过程中的强烈晃动，然后出现轨道偏离。也因为道岔交叉点上通过车辆众多，车轮通过的冲击力大，造成轨枕沉陷，对铁路交通运输平稳运行造成一定隐患。4线路的维修措施4.1维修分类4.1.1故障维修故障维修指铁路系统内设备出现故障或表现在管理标准以下，为使铁路系统恢复正常运营所进行的修理行为。故障维修有两个特点：被动性与事后性。一、问题的提出因为铁路设备出现故障是突发事件，且无法预料故障发生的原因，所以属被动维修。二是设备自出现故障至修复结束，整个循环存在显着的事后性特征。进行故障维修时，设备的恢复工作需在紧急时间安排充足的人力和物力，降低了设备故障对铁路系统的正常工作带来的危害，因此，有关维修计划不可能提前拟定。降低了故障维修成本，并且不引起过修；但是一般都比较昂贵，有可能发生二次故障，在检修时需投入大量人力，物力，设备系统运行安全无法得到保障。4.1.2预防维修预防维修就是系统地检查，修理铁路系统的设备，从而降低了装置发生故障的几率，避免了设备故障对铁路的正常运营造成影响。预防维修是超前维修的一种，并能计划性地检查设备故障防患于未然。预防维修也有5种类型：一是按指定时间间隔定周期修理；二是根据设备的运行状态，人工检查和维护；三是根据测试仪器或者检修人员的感受来判断检修情况；四是根据设备停运后出现故障，找出修复方法；五是立足源头，切断装置内隐藏故障修复。预防维修可以有效地维护系统设备安全与性能，有效地避免了系统再出现故障；但对于维修人员专业素质提出了更高的要求，维修活动过多，将提高维修成本，导致过剩维修。4.1.3改进维修改进维修指设备的修理中，对系统设备做了更合理地改进，从而杜绝了该装置在运行过程中所出现的缺点与不足，改善了设备使用性能，降低设备维修量。改善修理不只是修理，更有维修工作向纵深拓展的趋势。改进维修，可有效解决某些常发生的故障，一些变化将是更合理的体系；但是系统更改的成本通常是很高的，并可能有意外事故。4.2维修措施4.2.1明确高速铁路线路维修的主要特点为了提高线路维修的效率和质量，可实施状态维修，针对线路上设备运行状态，采用有效维修策略。状态维修就是对高速铁路线路检修方式的一种完善，与定期维修相比，该维修方法能够有效的提高维修效率，避免装置过度维护或失修。状态维修方法是监测设备运行状态，该装置在失效控制线上，但尚未发生失效的情况下，及时，有效地进行维修，针对性强，这种维修方式和维修方法不仅能有效地防止故障，还可避免健康设备过度修理，因此，状态维修已成为高速铁路线路养护工作发展的主流，本实用新型可保证装置在安全，高效，可控状态下运行，为高速铁路安全，稳定运营创造了有利条件。4.2.2推行新的管理模式在维修方法上要突破传统的计划维修模式,按照“检、养、修、治”一体化的思路,积极进行修养体制改革。铁路因其运量较大、车流密度高，列车运行间隔时间减小，处于该状态时的维修作业，它操作的好坏，操作的安全都是非常重要的。对此，设备维修中应积极实施动态检测，监测、状态检修与集中检修相结合。检查是按月进行的，在实际的检测过程中其中涉及的重点地段静态检查不低于两次。动态检查是指工区班长按月对管内线路设备坐车情况进行一次综合检查的制度；车间主管的技术人员或者副主任，每周坐车进行一次全面的检查。在维修作业方法方面，积极介绍和推广新技术，运用科学，高效的方法对线路进行养护维修。比如：可以在重车走向线路上更换铺设75kg全断面淬火钢轨，实现跨区间无缝线路；采用新的弹性扣件、硬质碎石道床与强化路基的先进工艺与装备；尽可能将小曲线半径变为大曲线半径，采用全长淬火轨；道岔改用75kg道岔。加大考核力度,就维修作业安排而言，实行定人员，定设备，定质量，定安全，定指标、定职责是内容，实行“六定”记名管理。通过这样记名式的管理，能够强化职工安全生产责任意识，让生产任务，安全职责层层落实，最后具体到每一位员工身上，从而确保生产及安全指标圆满完成。4.2.3不断提高线路的检测水平线路检测为线路维护提供了重要依据，通过对线路的检测，能清楚地把握设备在线路上的工作情况，从而对线路维护方案提供了有利依据。在进行线路检测的作业时，采用人工检测和综合轨检车的方法，监测装置运行状态，得到数据信息之后，分析了该装置在工作时的规律，进而合理地制定维修作业计划，并深入地分析了该装置所存在危害信息，对维修内容的拟定提供了参考依据。线路的检测水平至关重要，其为高效进行线路维修工作提供了重要的依据，以确保线路维修养护高效进行，线路的检测水平有待继续提升。在现代化信息技术迅猛发展的今天，要充分利用计算机网络技术和通信技术的优势，建立了检测信息管理系统，当检测信息被获得时，向所述管理平台发送信息数据，经全面比对分析后，能对设备运行状态下各技术参数进行快速整理，这样就可以提升线路维修养护计划制定的时效性、科学性以及可靠性等。为进一步完善线路检测，进行线路状态检测时，定性与定量检测要结合进行，保证检测更科学合理。4.2.4建立适合铁路的线路维修体制线路的检修工作有周期检修，频繁维护，临时补修等：一是周期检修，周期检修是针对线路及各组成部分变化规律及特点进行的钢轨，道岔，扣件及无砟道床等设备的检修、无缝线路和轨道的几何形位等等，都是按照相应的循环进行综合检查与维修，才能使线路恢复到完好的技术状态。铁路局可以依据线路设备状态和线路条件、运输条件、自然条件及其他具体条件，对维修周期进行调整，报铁道部审核备办。二是勤维护勤保养，常维护是指要按动作、静态检测结果和线路状态的改变，定期维修线路设备，为了使线路质量时常达到平衡。三是临时补修，临时补修是指对轨道几何尺寸大于临时补修允许偏差管理值，或者轨道设备伤损状态对正常使用造成影响的地方，实施临时性修理，为了确保行车的安全与舒适。我国铁路有必要加快制定适合自己的维修规则，也就是线路修理的种类、修理周期和具体内容适应了我国铁路目前自身发展的需要，充分利用状态检修模式，搞好客运专线线路维护检修。因此，我国铁路线路的维修规则能够充分有效的融合状态检修的特点和现代化的技术手段，构建了一套完整的铁路线路维修体制。目前，我国铁路线路维修在组织和管理形式上仍然存在修养合一现象，这已经越来越不能适应目前铁路发展的需要，因此，铁路线路养护需完全做到修养分离，同时，也要加快专业化铁路线路维修养护公司建设步伐，这不但能够有效提升铁路线路维修养护工作质量，而各种新技术，新设备也将被用于铁路线路的养护维修，既能有效保障铁路运行可靠性，并伴随着专业维修养护公司不断成长，还能较好地推动中国铁路维修市场健康有序的发展。4.2.5强化综合维修高速铁路线路检修都是在“天窗”中借助于养路机械来进行，实现了线路检测，维护和保养工作。所谓天窗时间，主要取决于施工机械设备工作效率和维修性质。一般大型养路机械进行线路维修作业时，一般所需天窗时间都在180~270分钟以内。综合维修要采用综合检测列车、轨道状态确认车和其他车辆实现了轨道临时检查和定期检查，发出实时检测信息，并且合理安排“天窗”的时间，保障高速铁路线路检修安全，高效进行。4.2.6强化设备配置，提升维修与检测水平提高设备的维护和检测水平，需强化设备的相关配置更新改造。在检测方式上，可采取综合检测的方法、定期检测和高速检测两种方法；在检测设备方面，该检测设备可使用高速动车组，集成先进检测技术和系统化检测设备，保证检测技术和水平，加强装置的使用寿命。该精准维修，能够确保维修质量和工作效率得到提高，改善高速铁路运营质量。4.2.7积极树立先进的维修理念积极建立维修管理先进理念，抛弃传统落后的理念，创新思维，与时俱进，逐步形成了科学管理理念。此外，还应建立严格的检修与维护操作制度，使维护和保养工作处于规范化制度体系中，促进工作质量与效率的提高。还要与时俱进，持续开展维修工作完善与更新工作，使之不断满足铁路运输业迅猛发展的需要，达到二者互为补充，进而互相促进，共同进步。5结论随着中国铁路线路不断加长，列车速度加快，对于铁路线路运行状态提出较高要求。线路运行状态，是铁路列车能否安全，平稳行驶的重要依据，因此，要加强铁路线路维护养护工作。由于中国铁路线路的里程长、规模大，且集成能力强，因此，给线路维修养护工作加大了困难。以提高线路的维修养护水平，有必要建立合适的维护方案，充分发挥现代化技术与装备的作用，提升线路检测水平，对维修养护方案提供了有利依据。对线路进行维护和保养的效率高，是保证线路能稳定，可靠地工作的关键所在，为中国铁路列车安全，高效运营创造了有利条件。参考文献[1]中国铁路总公司.《中长期铁路网规划》（2016-2030）[R].北京：中国铁路总公司，2016.[2]中国铁路总公司.《中国铁道年鉴》[R].北京：中国铁路总公司，2019.[3]SchrijverA.MinimumCirculationofRailwayStock[J].CWIQuarterly,1993,6:205-221.[4]MarótiG,KroonL.MaintenanceRoutingforTrainUnits:TheTransitionModel[J].computers&operationsresearch,2005,39(4):518-525.[5]Pieter-JanFioole,LeoKroon,GáborMaróti,&AlexanderSchrijver.Arollingstockcirculationmodelforcombiningandsplittingofpassengertrains[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,174(2),1281-1297.[6]GiaccoG,AndreaD,PacciarelliD.Rollingstockrosteringoptimizationundermaintenanceconstrains[J].JournalofIntelligentTransportationSystems,2014,18(1):95-105.[7]GiaccoG,CarilloD,DAriano,Andrea,etal.