高鐵有砟線路信號設備運用十年的現狀及維護探討

何華海，謝偉金

（中國鐵路廣州局集團有限公司惠州電務段，廣東惠州 516000）

1 概述

近些年高鐵建設快速高質量發展，有砟客貨混跑類型的高鐵線路被廣泛運用。隨著設備使用年限的累加，信號設備逐漸暴露出一些存在問題。如某線自2013年開通運營，其中歷經多次提速，因有砟道床不穩定及設備十年的使用年限，設備元器件老化導致不良信息時有發生，對鐵路運輸造成一定干擾。后經采取有效整治，提高了設備質量，保證了鐵路運輸暢通。本文闡述高鐵有砟線路信號設備運用十年的現狀，分析設備逐漸的變化現象及原因，指出在維護過程中存在的問題，并提出建議及針對性整治措施。

2 現狀

某高速有砟鐵路線路在某段管內線長308.851 km，設站20個，轉轍設備999臺，軌道電路1 033個區段，信號機646架，室內設備20套，道岔換算15 638.6組，設備類型共計約10大類，是目前運行速度最快、密大最大的客貨混跑有砟線路之一。現場共設3個信號車間、班組11個，人員121人，其中定崗職工82人占67%，2020年以來入路的新工68人，占57%。自2013年開通運營十年以來，其中歷經幾次提速，因有砟道床不穩定及設備十年的使用年限，設備元器件老化，且新入路職工占比較高，維護經驗不足，現場臨時性任務多、人員少，在有限的天窗時間內，難以完成大量的工作任務，從而導致設備不良信息呈現逐年遞增的趨勢，10年間累積共計發生2 711起，給正常的安全產生及鐵路運輸秩序帶來被動局面，2020年始采取有效的設備整治及針對性措施，設備的不良信息大幅下降如表1所示。

3 室外設備不良原因分析

3.1 道岔設備分析

道岔設備是改變列車運行方向的關鍵設備，構造復雜，強度較低，且零部件多，在列車通過時，承受縱向橫向的列車輪對沖擊力，尤其有砟道床的不穩定，在列車速度越來越快的情況下，容易造成設備變形，經過十年長時間的使用老化、磨耗從而導致桿件斷裂，油路系統劣化，且工電結合部存在病害，整治效果不佳，也是薄弱環節之一。在日常維護過程中，在滿足維護規則的前提下，還要保證設備正常使用，同時因晝夜溫差的變化，對道岔設備維護、調整增加困難。

3.2 軌道電路分析

軌道電路設備作為控制列車運行的主體，其重要性舉足輕重，它實時反映列車占用軌道線路的情況，并傳輸列控中心的低頻信息，是實現控制列車運行的關鍵設備。隨著使用年限增加，室內外電子元器件劣化、性能下降，電壓波動現象逐漸突顯。在列車提速后，大功率機車的牽引電流進一步加劇軌道電路電壓的不穩定，尤其當小軌道納入聯鎖后，軌道電路信號的不穩定及傳輸延時無法滿足設備正常運用需求，時常因設備不良影響運輸秩序。同時，因前期工程施工源頭質量不過關，導致移頻干擾嚴重，多達約200個區段，在后續維護過程中，因器材購置更換費用高，維修成本難于滿足需求，整治難度大。

3.3 其他設備分析

1）信號機是站內及C2區間線路指揮列車運行的重要組成部份。由許多元器件及電纜線路連接而成，其每個元器件的物理性能有差異，設備的安裝、使用條件、維修水平不同都可能影響其正常使用。且信號燈泡晝夜運行，受其使用壽命限制，導致設備異常報警。

2）電纜設備在信號設備中起到各設備、元器件連接作用，其性能直接影響各設備的正常運行，且出現故障后涉及范圍廣，處理時間長。早期施工工藝采用萬科端子配線，電纜的接續采用地下對接的方式，隨著長時間使用，出現線頭容易斷股，地下對接頭進水，從而引發設備故障、綜合絕緣不良，影響設備使用。

3）應答器設備是列車控制系統的重要環節，列車經過時感應并接收其相應的信息。因應答器安裝在室外線路中間，易受外力損傷，且其屬于集成電子化設備，使用年限長后，電子元件性能下降，感應距離變小，反應時間長，導致列車通過時無法快速、準確感應到相應的信息，從而影響行車。

4 室內設備不良原因分析

4.1 系統設備分析

室內系統設備計算機聯鎖、列控中心、CTC、監測設備是高鐵信號設備的中樞，是控制列車運行的關鍵設備，其由多套不同功能類型的設備共同組成。在前期的工程施工中，因軟件設計存在缺陷、后期的站改、軟件數據變化等因素考慮不全，且仿真試驗人員的經驗不足，導致軟件現場應用中存在特殊場景的問題。室內設備均為電子模塊化，長時間使用后積塵、元器件性能下降，軟/硬件易造成卡頓死機、通道易傳輸阻塞延時、不同步等故障。其集成精密度高、彼此間接口眾多及數據管理嚴格的特性，對維護人員的要求高，現場從業人員不能勝任相應的設備巡檢需求，能夠進行巡檢的項目受限，導致故障時常發生。

4.2 電源設備分析

電源設備是所有信號設備正常工作的前提保證，它由電源屏、蓄電池組及UPS設備組成。電源設備維護屬于專業性較強的工種之一，在現場維護過程中難度大，且巡檢時影響范圍廣，容易超范圍作業。其蓄電池組使用壽命短的固有特性，易造成蓄電池組漏液、鼓包從而存在安全風險，性能下降導致UPS電源供電不足，報警頻發，在外電網停電時導致信號設備無法使用。

5 解決措施

5.1 調整車間班組機構

1）針對維護人員經驗不足，現場任務多、人員少，在有限的天窗時間內，難以完成大量工作任務的困難，為滿足現場機構人員配置需求，通過對現有設備維護工作量的精準測算，按照“因地制宜，先試后推”的原則，優化班組結構，實行集中整治、集中檢修“大工區”模式，集中精干力量提高勞動效率和設備質量。近5年來，該線先后減少了6個異地班組，實現無人值守站16個。集中開展設備維護、人員管理、職工培訓教育等工作，在提高效率的同時也節省了費用支出。解決因多個工區同時開展天窗作業，跟班盯控干部不足，造成現場作業安全、維護質量盯控力量不到位的問題，讓現場作業得到有效把控，實現生產組織“規范化、流程化、簡單化”，從而實現全面構建“集中修+監測監控分析工區+現場工區”生產組織模式，管內各現場車間全部實現了集中修模式，并逐步向集中化、專業化推進。

2）通過對作業人員的日常考察，結合業務知識、實作能力的綜合考評結果，根據職工相應的技能掌握情況安排對應的崗位盡最大優勢地發揮職工的個人特長，搭建專業化隊伍，實行“專業檢、專業修”。面對新工68人占57%，道岔調整維護經驗不足的情況，成立道岔專修整治工區2個；針對室內系統設備集成精密度高、彼此間接口眾多及數據管理嚴格，對維護人員要求高的特性，成立專職的聯鎖列控工區1個；對專業性較強、技術含量高、作業風險較大的設備巡檢及整治，組織成立“專班”開展，充分發揮專業團隊作用，從而全方位提高設備巡檢整治質量，作業過程得到有效卡控。

3）按照“檢、修”分離的思路實施質檢分離模式。在車間成立質量檢查工區，對設備檢修質量和隱患整治情況進行檢查，通過實施標準化質檢流程，著重對現場設備巡檢工作的“盲區”以及設備維護質量的“痛點”進行深入檢查，以質檢問題為導向，完善巡檢作業標準，剖析器材運用質量，總結設備維護規律，落實閉環管理。2022年累計發現設備質量和隱患問題3 182個，規范標準作業流程76條，為段、車間、現場工區組織生產維修提供參考，實現設備質量穩步提升。

5.2 生產組織模式上移

1）實行段級組織生產。現場作業人員技術力量有限，面對“高、精、尖”的高鐵信號設備巡檢項目局限的情況，對技術含量高，作業風險大、影響范圍廣的關健設備，由段技術科室鋪排管內段級年月表巡檢計劃，并組織對應的“專修”工區、車間及廠家共同參與，對室內外信號設備進行深度的全面整修，從而切實提高設備巡檢質量。技術科室每日組織工程師對分管設備異常信息、典型問題進行追蹤分析，總結專業管理存在不足及完善管控措施，針對涉及的現場高鐵信號車間提出專項工作要求，直接連線車間技術管理人員進行細化布置，確保過程實施準確高效。

2） 同步實行車間組織生產。推行“集中修”模式以來，改變以往由沿線工區組織開展生產任務的方式，提高生產組織等級，一般生產任務上升至車間組織，集中力量開展較簡單的臨時性、施工等生產任務，更加高質高效。車間每天由主任組織召開日生產會，對次日工作進行安排布置，研判風險，制定作業方案，由調度指揮中心及相關職能部門審核把控。由于人員集中，相同的作業時長能夠完成更大范圍的設備維護工作，能有效減少上下道次數，減少作業天窗數量。以某線為例，2020年維修天窗作業數共計5 016次，2021年共計4 858次，2022年共計3 766次，減輕了現場作業人員工作強度，同時提高了設備質量及作業過程安全。

5.3 針對性的設備整治

某線自2013年開通以來，伴隨設備使用年增長，設備元器件老化及歷經列車提速，有砟道床不穩定，新入路職工占比較高，維護經驗不足，自2013年至2019年設備不良的信息呈現逐年遞增的趨勢如表1所示，因此，采取有針對性的設備整治必不可少。

5.3.1 室外設備整治

1）針對道岔設備有砟道床的不穩定，聯合工務成立對接機制，每周、每月、每季聯合調查，共同制定整治方案，工電雙方定期在練功基地聯合模擬演練，針對不同的工電結合部問題進行設備整治前的實操，從而實現實際設備整治的最佳效果。面對設備變形、老化、磨耗從而導致桿件斷裂、油路系統劣化的情況，按照“先遠后近、先正線后側線”原則，組織道岔專修工區對管內道岔進行全面的平推檢查整治，2022年共計發現整治問題約700余條。制定外鎖桿件更換計劃，共計更換146余套，并通過現場實際道岔運用狀態調研，按照運用3年倒排外鎖分解計劃，從而大幅度提高了運用質量。日常維護過程中，總結分析晝夜溫差的變化規律，在道岔設備調整過程中納入溫差參數，如溫度突變超15 ℃時，進行密貼試驗檢查，夜間調整實行2.5 mm鎖閉，保證白天氣溫升高時不至于密貼過緊，確保2.0 mm能鎖閉，不斷地模索總結，形成相應的維護指導意見，從多方面結合確保設備正常運用。

2）針對軌道電路設備工作不穩定問題，因器材購置更換費用高，維修成本難于滿足更換需求，梳理統計更換最多的設備器材及返修檢測報告，分析故障率最高的電子元件，采取更換器材內部單個元件的措施，進行升級更換，如PT內的4 700 μF電容、發送盒的監測單元等，減少費用支出。聯合設計單位先后優化三版符合技術要求的軌道電路調整表在現場進行調整，通過降低軌道電路發送器功出電壓等級，延長器件使用壽命，更換長短不一的引入線等手段，克服移頻干擾的問題，共計整治1 033個區段。并對小軌道納入聯鎖后，站間軌道電路信號的不穩定及傳輸延時無法滿足設備正常運行需求進行軟件升級20個站，避免因設備不良影響運輸秩序。

3）提高信號機元器件、信號燈泡的源頭質量，組織廠家分析存在問題，提高設備出所質量，減少設備異常報警。規范電纜設備整修作業流程，制定作業指導書，同時優化施工工藝，采用六柱端子上配線，電纜的接續采用地面箱盒對接的方式，減少電纜芯線斷股故障及對接處進水導致電纜綜合絕緣不良可能，從而影響設備使用。調整應答器設備巡檢測試項目，增加室內外C1/C6接口電壓、感應距離讀取測試，實時掌握設備運用狀態，更換不良應答器共計300余個。

5.3.2 室內設備整治

1）利用后期的站改及提速軟件數據更換契機，專業的聯鎖列控工區，全程負責仿真試驗，及時發現軟件存在的問題，同步對相關系統、監測軟件進行升級更換，克服運行易造成卡頓死機、通道阻塞傳輸延時不同步現象。聯鎖列控工區編排年月表巡檢任務，全面負責段管內室內系統除塵，整修共計20個站，改變現場從業人員不能勝任設備巡檢的現狀，切實提高設備檢修質量。

2）段層面梳理研判系統及電源設備巡檢的作業范圍，下發相應的要點停用參考內容，防止超范圍作業，同時對蓄電池組漏液、鼓包情況進行全面排查，共計更換167節不良電池，消除存在安全風險。同時，調整電源設備巡檢測試項目，增加電池內阻、混電測試項目，加密電源設備巡檢周期，由電源屏專業工區鋪排年月表巡檢計劃，全面負責管內電源設備巡檢，推行專業修以保證檢修質量及作業人身安全。

6 建議

1）在后續的新線建設過程中，對于室內外設備安裝及施工工藝標準應吸取現實應用中的經驗，并在《鐵路信號設計規范》中進行優化明確，提高設備源頭質量。

2）設備的元器件在接近大修更換前，性能下降明顯，適當考慮提前大修更換。

7 結束語

通過對某線的車間班組機構調整，優化生產組織模式，對設備存在問題采取針對性的整修，自2020年始設備不良信息逐步下降，在實際運用中效果顯著，切實減少維護成本，提高設備運用質量，減少了對鐵路運輸的影響，并為高鐵信號設備維護積累了寶貴經驗。