城市軌道交通維保裝備現狀及發展趨勢分析

王驚雷

（中國鐵建高新裝備股份有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

城市軌道交通主要有運輸量大、運輸速度快、運輸安全性高、運輸準點率高、對環境危害小，節約能源和用地等顯著優點。根據社會發展經驗可知，一個國家的城市化率越高，其軌道交通領域的投資也就越多。結合我國逐步推進城市化的戰略政策，可以預期，在不遠的將來軌道交通建設將迎來新的發展高峰。

其中2021年相較2020年增長了約15%，預計2050年將達到289 條，總里程將高達11 700 公里，中國已然成為全球發展最快、規模最大的軌道交通建設市場。一個行業的發展往往會帶動多個附屬行業的發展，城市軌道交通行業也符合這一規律。隨著城市軌道交通市場的發展，運營里程的不斷增加、安全運營標準的不斷提高，對于配套的維保裝備市場仍存在著較大缺口，無論是增量市場還是存量市場都有著廣闊的前景。大型養路機械將作為機械化維保的主力軍將愈發凸顯其競爭力。

1 城市軌道交通維保裝備

在我國運用最多、最廣的城市軌道交通系統是地下鐵路交通系統，該系統的維保裝備主要是地鐵工程車。

地鐵工程車具有種類多、定制化程度高等特點，本文結合近幾年各大地鐵對工程車的需求，從使用功能角度分類如下：

1.1 牽引及運輸系列

牽引系列產品主要用于地鐵車輛牽引及救援作業，也可為其他設備或車輛提供動力及電源，主要包括軌道車和電力蓄電池工程車，盡管電力蓄電池工程車的初始采購成本高，但綜合起來看，它在全壽命周期成本、改善作業環境以及其他綜合社會效益等方面具有明顯的優勢，特別是石油價格及其上漲預期均處于高位的當今[1]。

運輸系列產品主要用于運輸、起吊鋼軌、貨物或施工用工器具等，主要包括軌道平車、軌道平板吊車等。

牽引及運輸系列產品的市場需求量都很大，兩種系列的產品新線建設基本各需求2～4 臺，針對運營繁忙的地鐵線路，設備需求可達10 臺之多。

1.2 鋼軌維護系列

鋼軌維護系列產品主要是進行鐵路線路鋼軌廓形的預防性維護、修理性維護、修復性維護，已形成快速打磨、常規打磨、銑軌（或銑磨）系列裝備。

針對不同鋼軌病害，可采用不同的打磨策略，實現“既不失修也不過修”的最佳經濟維護模式，有效延長鋼軌使用壽命。目前需求量較多的是常規打磨及銑軌（或銑磨）系列產品。

1.3 綜合檢測系列

檢測系列產品是維護裝備中種類最多的，能有效進行鐵路線路智能檢測、檢查、診斷。通過檢測系列產品可準確及時地發現傷損，同時判別傷損發展狀態并做出應對措施，是保證城市軌道運營安全的關鍵。

檢測系列產品的檢測功能主要包括線路幾何狀態檢測、接觸網幾何檢測、接觸網狀態巡檢、限界檢測、橋隧檢測、鋼軌狀態巡檢、鋼軌探傷檢測等，隨著科學技術的進度，檢測方式多樣化，如超聲、漏磁以及激光等檢測技術對鋼軌母材的檢測，超聲相控陣技術對鋼軌焊縫的檢測，高清相機對鋼軌扣件和鋼軌幾何尺寸的檢測，視覺、激光以及紅外等技術對接觸網（軌）和隧道病害的檢測等[2]。檢測功能模塊可根據地鐵線路綜合檢測的要求進行定制組合，從而實現多檢測技術融合的高效檢測。

目前，檢測系列產品是每條地鐵線路必不可少的維保裝備，需求量大。

1.4 供電設備檢修系列

供電設備檢修系列產品目前主要針對接觸網檢修，主要包括線路接觸網日常檢修、保養及事故搶修，代表產品主要有接觸網綜合作業車、接觸網放線車、接觸網架線作業車、接觸網檢修車等。接觸網是一種特殊形式的供電設備，它可以把電源系統與列車電氣系統相連接，為地鐵列車提供電力。其特殊的受電弓耦合形式，直接決定了其與其他軌道交通設備有著本質區別，不能配置同樣的備用設備，也決定了接觸網存在的脆弱性和特殊性。地鐵及相關用電設備在實際運行中如出現故障等不良問題，將產生斷電，嚴重影響列車組織運輸[3]。因此，該系列產品針對接觸網型地鐵線路是必不可少的維保裝備。

1.5 線路大修系列

線路大修系列產品主要包括用于線路焊軌、換軌、換道岔、換軌道板等維保裝備。線路設備大修應貫徹“運營條件匹配，軌道結構等強，修理周期合理，線路質量均衡”的原則，堅持全面規劃、適度超前、區段配套的方針。線路設備大修的基本任務是根據運輸的需要及線路設備損耗規律，周期性、有計劃地對損耗部分進行更新和修理，恢復和提高設備強度，延長設備使用壽命，增強軌道承載能力[4]。目前線路大修系列產品代表車型主要包括地鐵焊軌車、長軌運輸車等，針對地鐵建設較早的北京、上海、廣州、深圳等設備需求量較大，其他地區設備需求隨著線路運營時間的增加將逐漸凸顯。

1.6 線路清潔系列

線路清潔系列產品主要定位于地鐵隧道壁和軌道板清洗、沉水井和排水溝清淤等，目前代表車型主要包括地鐵清潔車、清淤車等。

當今社會對環保問題越來越重視，對地鐵設備的環境衛生要求也日益提高，線路清潔系列產品需求會隨著各大地鐵環境保護意識的加強而逐漸上升。

1.7 有砟線路維護系列

地鐵線路多以無砟軌道為主，站場等存在少量有砟線路，有砟線路維護系列產品目前代表車型是地鐵搗固車，用于撥道、起道抄平、道砟搗固及道床肩部道砟的夯實作業，使線路幾何特征滿足線路設計標準或線路維修的要求，目前上海地鐵引入1 臺。

有砟線路維護系列產品需求會隨著有砟線路使用時間的增加而逐漸顯現，如清篩、配砟等設備。

1.8 其他

現有的地鐵工程車已基本實現了地鐵線路的機械化維保，但針對一些特殊區域，仍存在機械化養護短板，在這里，其他裝備主要指目前尚在研發階段或亟待突破的機械化養護裝備，如無砟軌道精調、隧道維保等設備。

2 城市軌道交通維保裝備的發展趨勢

2015年，國務院發布《中國制造2025》，明確大力推動重點領域突破發展，提出圍繞先進軌道交通裝備等10大領域建設制造業創新中心。2019年，國務院發布《交通強國建設綱要》，明確強化前沿關鍵科技研發，大力發展了智慧交通，推動大數據、互聯網、人工智能等新技術和交通行業深度融合。2020年3月，軌道交通協會牽頭發布了《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》明確發展方向為智慧列車并制定了目標和計劃。2020年4月20日，國家發改委權威解讀“新基建”，七大重點領域內，城際高速鐵路和城際軌道交通赫然在列。以新發展理念為引領，以技術創新為驅動，以信息網絡為基礎，面向高質量發展需要，提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系，成為高鐵技術發展的應有之義[5]。

2.1 智慧集成化

我國地鐵行業的規模不斷擴增，緊隨而來的是日益增大的維保工作量，目前軌道養護維修計劃調度效率低、現場管控難度高、設備返修不可控、信息孤島不連通等痛點難點問題凸顯。近年來，結合5G、物聯網、大數據、云計算等高新技術于一體的車輛智慧運維平臺正在興起，應用對象主要為檢測車、探傷車、打磨車等地鐵維保裝備，城市軌道交通在未來將會更加深入地結合物聯網與人工智能，打造多重設備的智能感知體系，實現萬物互聯，通過數據來推動效益、效率、安全的提升。

針對地鐵工程車，需要集成各類型的工業傳感器（壓力、溫度、速度、位移、感應開關）和終端（攝像裝置、RFID 標簽、GPS/北斗定位），實現車輛實時數據的采集、捕獲和識別。車輛各組成單元，如發動機系統、傳動系統、制動系統、電氣系統、走行系統、車體車架、輔助系統、作業系統的數據通過數據總線傳輸到數據網關，由5G通信上傳至物聯網平臺，從而實現了對設備的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。

2.2 綠色高效化

地鐵工程車大多采用柴油內燃機發電，污染大、振動大、噪音大。近年來，采用接觸網供電的地鐵和高鐵日益增多，近幾年，雙動力打磨車、雙動力軌道車、新能源焊軌車等需求日益增大，隨著接觸網取電、蓄電池取電或其他新能源取電技術的日漸成熟，城市軌道交通裝備將引來一個新的突破，其中接觸網和蓄電池雙動力供電已得到越來越多的用戶認可，兩者之間可實現無縫銜接，使供電系統更加安全可靠，電能的利用也更加充分環保。氫燃料動力是國內外多年關注、研究、試運行的最具未來生命力的動力技術。氫燃料電池在電化學放電過程中無任何有害氣體產生，產物也只有水，是一種理想的環保能源。

目前，世界范圍內已有日本、澳大利亞、韓國、葡萄牙、美國、歐盟、英國、德國等國家或國際組織發布國家氫能戰略或者氫能路線圖。國內方面，我國發改委在2020年制定了國家氫能產業發展發展戰略規劃。綠色氫能裝備已經在汽車領域得到較為廣泛的應用。而隨著大功率燃料電池技術的進步，相信氫能源在地鐵工程車上的應用指日可待。

綜上所述，本文認為智慧集成化、綠色高效化將成為我國地鐵工程車的重要發展趨勢。

3 結語

本文對城市軌道交通維保裝備現狀進行了分析探討，從設備類型、需求、施工特點及國內先進技術發展等方面進行了簡要剖析，提出城市軌道交通維保裝備發展趨勢，為城市軌道交通維保裝備發展提供一定的參考。