高速鐵路基礎設施綜合一體化檢測監測體系研究

劉維楨，涂文靖，楊飛，楊志鵬

（1.中國鐵路總公司 鐵路基礎設施檢測中心，北京 100081；2.中國鐵路總公司 工電部，北京 100844；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司 基礎設施檢測研究所，北京 100081）

0 引言

高速鐵路基礎設施是列車高速、安全、平穩、可靠運行的保障。受自然條件的影響和列車荷載的作用，基礎設施設備的狀態會不斷地發生變化，為滿足列車高速運行和繁重運輸任務的需要，必須采用先進管理理念和技術手段加強養護維修工作。科學開展檢測監測、全面掌握基礎設施的運行狀態，是落實重檢慎修管理的基本前提和重要保障。

目前，鐵路基礎設施管理正在逐步實施從分專業獨立管理到多專業綜合融合的改革。各專業已陸續建立起供電安全檢測監測系統（6C系統）、工務基礎設施狀態檢測監測系統（8M系統）和電務安全監控技術體系（8D系統）等檢測監測體系[1-4]，為及時掌握基礎設施狀態、指導養護維修提供了重要支持。然而，各檢測監測系統間的檢測應用卻相互獨立，存在檢測天窗綜合利用率較低、檢測數據無法共享綜合分析等問題。因此，研究面向工務、電務、供電等專業綜合維修一體化需求，按照“資源集中、統一管理、綜合應用”原則，推進檢測監測設備的規范化、綜合化，實現功能融合，建立適應鐵路生產力快速發展和技術大幅提升的綜合一體化檢測監測體系的工作勢在必行。

1 國外現狀

國外高速鐵路普遍采用“運、檢、修”分離的管理模式，其中檢測以綜合檢測車進行高速軌道狀態、接觸網、通信信號系統的周期性動態檢測為主[5-6]。

日本新干線采用管理、檢測、維修嚴格分離的維修體制。鐵路公司主要負責相應的管理工作，檢測、維修工作委托給外協的檢測公司和維修公司。JR東日本鐵路公司配備East-i綜合檢測車，JR西日本鐵路公司和JR東海道鐵路公司分別配備2輛700系的Doctor Yellow綜合檢測車，上述綜合檢測車可以同步檢測接觸網、信號、軌道等基礎設施的多種參數，檢測周期約為1周。

德國鐵路路網公司實施“管、檢、修”分離制度，其中路網設備管理部門負責管理，路網維護部門負責檢測，路網維修部門負責維修。路網公司配置ICE-S綜合檢測列車，檢測軌道、信號、接觸網等基礎設施，檢測周期為每年檢測3次。

法國高速鐵路養護維修作業包括經常性保養、臨時補修和綜合性維修，采用“管、檢、修”部分分離的模式，分別由綜合維修段和其他專業公司承擔。法國國營鐵路集團路網公司（SNCF R é seau）配置IRIS 320綜合檢測列車，用于高速鐵路軌道、通信信號、接觸網等綜合檢測，檢測周期為15 d。

2 我國鐵路綜合維修一體化改革

2017年，中國鐵路總公司（簡稱總公司）組織成立課題組，專項研究鐵路基礎設施維護管理及綜合維修體系，從組織架構、維修組織方式、生產力布局、全面預算、檢測維修裝備配置、信息化等多方面進行研究，為科學建立我國高速鐵路基礎設施維護模型提供依據。基于前期研究基礎，總公司發布《關于推進高速鐵路綜合維修生產一體化管理的指導意見》（鐵總辦〔2017〕63號），以綜合維修工區為生產組織單元試點，實踐“資源綜合、專業強化、集中管理”的綜合維修模型。

2018年9月，在科學研究、試點運行、廣泛調研、經驗積累的基礎上，總公司在京滬高鐵召開現場會，會議組織觀摩了京滬高鐵濟南西綜合維修車間的創新成果，并交流總結了相關經驗。同時，總公司發布了《關于加快推進高速鐵路綜合維修生產一體化管理的通知》（鐵總工電〔2018〕148號），按照“統一組織架構、統一天窗安排、統一生產計劃、統一作業組織、統一應急處置、統一防護管理、統一生產平臺、聯合調度”的要求，構建“七統一、一聯合”的高鐵綜合維修生產一體化管理模式，進一步推進重點線路的綜合維修車間、綜合維修工區的建設。

推動綜合維修一體化改革需要現代化的技術裝備支撐，積極推進綜合檢測及維修裝備現代化建設，推廣使用綜合巡檢車、多功能作業車、多平臺作業車等檢測監測、養護維修裝備，并深化研究專業裝備綜合利用，提高維修效率和設備利用率。其中，建立科學完善的檢測監測體系至關重要。

3 綜合一體化檢測監測體系設計

高速鐵路基礎設施維護管理主要分為檢測監測、日常養護、專業修理3種業務類型。檢測監測主要包括周期性動態檢測和長期定點監測，其技術特點為科學檢測、綜合分析、準確評價。

3.1 組織架構

為進一步加強全路檢測監測的行業管理工作，基于鐵路基礎設施檢測監測系統構建檢測監測管理組織架構（見圖1）。

圖1 鐵路基礎設施檢測監測管理組織架構

各級機構的職責設計如下：

（1）總公司成立鐵路基礎設施檢測中心。主要負責：組織高速綜合檢測列車、專業檢查車運用；實施國鐵基礎設施檢測、新建鐵路聯調聯試等工作；提出基礎設施檢測標準建議；監督、檢查、評價總公司所屬企業的基礎設施檢測工作。

（2）鐵路局集團公司成立綜合檢測所。整合各專業檢測資源，成立專業、高效的鐵路局集團公司檢測組織機構。主要負責：負責全局重要基礎設施數據的管理與分析；集中管理軌道檢查車、電務檢查車、接觸網檢查車、鋼軌探傷車、橋隧檢查車等專業檢查車；組織開展鐵路局集團公司管內鐵路基礎設施檢測數據管理分析、質量評估和趨勢分析等工作；指導站段檢測分析車間。

（3）站段設置檢測分析車間。綜合維修段應設立檢測分析車間，主要負責：綜合巡檢車、高鐵接觸網檢測車等設備的使用和維護；按照要求完成轄內基礎設施的周期檢測監測，并對養護維修作業質量進行抽檢；實現轄內基礎設施狀態的分析，將分析結果及維修建議及時下發并形成反饋。

按照垂直管理以及“移動檢測與地面分析一體化、網絡化”的原則，檢測監測系統管理體系分為3級，總體上形成管理的直接化、資源的統籌化、數據分析的專業化、信息傳輸的便利化。

3.2 綜合一體化檢測監測方案

工務、電務、供電等基礎設施專業的檢測監測體系設計應面向各專業檢測監測需求，深化檢測監測對象特征提取，綜合檢測監測方法和設備載體平臺，構建高速綜合檢測、專業檢查、綜合巡檢、車載搭載、固定監測和便攜設備等多方位立體的檢測監測體系。鐵路基礎設施檢測監測方案結構見圖2。

按照“動態檢測為主，靜態檢測為輔”原則構建鐵路基礎設施綜合一體化檢測監測方案，設計要點如下：

（1）檢測中心統籌安排高速綜合檢測列車，每月2～3次覆蓋全部高速鐵路的等速綜合檢測；

（2）檢測中心統籌全路專業檢查車，每月2次覆蓋干線普速鐵路專業檢查（加掛旅客列車）；

（3）鐵路局集團公司補充安排本局專業檢查車檢查轄內其他線路；鐵路局集團公司安排鋼軌探傷車等其他專用檢查車，按周期覆蓋檢測；

（4）站段自主安排綜合巡檢車、高鐵接觸網檢測車等運用，每月1次覆蓋轄內全部線路；

（5）按照比例在運營動車組安裝搭載式檢測裝置，掌握基礎設施運用狀態，補充動態檢測設備檢測周期的期間安全監測；

圖2 鐵路基礎設施檢測監測方案結構

（6）科學布置固定檢測監測設備，對于重點區段、重點設備形成7×24 h不間斷檢測監測；

（7）周期應用小型專業檢測儀器，如添乘檢查輔助設備、軌道幾何檢查儀、鋼軌探傷儀、鋼軌廓形與波磨等，按周期覆蓋轄內線路。

3.3 檢測監測數據統一管理方案

檢測監測數據分析是挖掘數據價值、服務基礎設施維護的重要保障，因此，研究建立多專業整合統一的數據分析處理、信息展示、數據交換的檢測監測數據平臺十分必要[7]。

檢測監測數據平臺設計采用面向服務的SOA體系結構，通過建立可組合、可重用的服務體系以提高系統的靈活性和適用性[8]。根據業務劃分、數據產生方式，建立基于分布式18+1的檢測監測數據管理體系。總公司（檢測中心）和18個鐵路局集團公司作為分布式數據平臺主存儲節點，形成2級部署架構，依托鐵路專用網形成分級分布式的數據存儲策略，并形成權限管理下的各類數據透明訪問。

檢測監測數據平臺實現數據雙向流通，其中高速綜合檢測列車動態檢測數據通過網絡直接傳入到總公司級數據管理平臺，通過數據傳輸網絡下發到各鐵路局集團公司級數據管理平臺；其他檢測、監測數據通過網絡、人工轉儲直接傳輸到鐵路局集團公司級數據管理平臺，再通過一定條件篩選上傳到總公司級數據管理平臺。檢測監測數據平臺架構及數據傳輸流向見圖3。

4 結束語

在闡述國外高速鐵路維護與檢測監測系統應用的基礎上，針對我國高速鐵路綜合維修一體化改革，提出綜合一體化檢測監測管理組織架構、綜合一體化檢測監測方案、檢測監測數據統一管理方案等建議，為更好地執行動態檢測、及時掌握基礎設施狀態、指導養護維修提供重要支撐。

圖3 檢測監測數據平臺架構及數據傳輸流向