何 山

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

輪軌系統(tǒng)動力學研究表明，列車運行速度越高，線路軌道結構振動越強，列車荷載對軌道結構的傷損作用越強，從而加速影響線路軌道服役過程的安全性、舒適性和可靠性。因此，高速鐵路工務養(yǎng)護維修質量管理十分重要?？v觀世界高速鐵路近 60 年的運營管理經(jīng)驗，各國均形成了各具特色、系列化、標準化的高速鐵路軌道系統(tǒng)，同時也產生了與之相適應的高速鐵路運營管理維修模式。其中，德國、法國、日本高速鐵路無砟軌道技術較為成熟，具有檢修養(yǎng)完全分開、線路維修質量管理嚴格和養(yǎng)護維修機械化作業(yè)程度較高等共同特點[1-3]。我國高速鐵路運營里程已經(jīng)達到世界總運營里程的一半，成績斐然，然而其運營管理經(jīng)驗積累并不多。本文結合我國鐵路工務養(yǎng)護維修運作模式，探討高速鐵路工務養(yǎng)護維修質量管理方法。

1 高速鐵路工務管檢修運作模式分析

高速鐵路運營系統(tǒng)是由多個關聯(lián)度較高的子系統(tǒng)組成的復雜系統(tǒng)，包括多種關系，如輪軌關系、弓網(wǎng)關系、列車運行與列車控制關系、軌道與信號關系等，運作模式的復雜程度可見一斑。工務部門的運作管理主要是建立在客運專線和既有線運營管理的基礎上，同時借鑒國外的管理經(jīng)驗，形成符合我國國情的高速鐵路和既有線綜合運營管理的養(yǎng)護維修體系。

1.1 工務部門管理體系

鐵路的維護管理是在鐵道部領導下實行各鐵路局轄區(qū)內管理，即運營管理屬地化[4]。鐵路局下設有工務段，負責日常靜態(tài)檢查、臨時修理和作業(yè)計劃編制。鐵路局線路維護管理運作體系如圖 1所示。當綜合維修基地進行大型養(yǎng)路機械作業(yè)時，工務段配合施工并對其作業(yè)進行驗收[5]。工務維護管理運作過程中，對于檢、修是嚴格分開還是合二為一，有研究認為，平均生產成本相同時，檢修合一方案的平均交易成本要低于檢修分離方案，所以檢修合一更具優(yōu)勢[6]。但是，工務部門檢、修分開實現(xiàn)了專業(yè)檢查和機械化集中修理，從而形成檢查與維修的異體監(jiān)督，比缺乏監(jiān)督的檢修合一維修模式更能確保線路的服役質量。

為適應高速鐵路工務養(yǎng)護維修管理的需要，鐵道部在高速鐵路開通運營前期，組建了北京、上海等 6 個客運專線綜合維修基地，即高級修理區(qū)域化[4]。綜合維修基地擁有先進的大型工務設備修理機械和檢測設備，能夠對線路進行較全面的病害檢測與大型機械養(yǎng)護維修工作。因此，綜合線路維修基地的組建為實行機械集中化維修和檢測專業(yè)化創(chuàng)造了條件，既可避免檢修分離交易成本過高的不足，也彌補了檢查與維修缺乏監(jiān)督的缺點。

1.2 矩陣式職能管理模式分析

我國高速鐵路按照鐵道部頒發(fā)的《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則 ( 試行 ) 》將線路維修工作劃分為周期檢修、經(jīng)常保養(yǎng)和臨時補修 3 類修程。根據(jù)工作分類，其工作順序并不完全重疊，存在空閑區(qū)域。為減少養(yǎng)護維修成本，提高人員工作效率和質量，并形成完備的責任制結構，可采用養(yǎng)護維修矩陣式管理模式進行工務運作管理，如圖 2 所示。該模式既有按區(qū)域職能劃分的垂直領導關系結構，又有按維修專業(yè)劃分的橫向領導關系結構，打破傳統(tǒng)的縱向統(tǒng)一命令原則，養(yǎng)護維修人員接受雙重領導。矩陣式職能管理模式不僅加強了各職能部門間的橫向聯(lián)系，具有較大的靈活性與適應性，同專業(yè)小組之間可以交流經(jīng)驗，總結得失，同時還促進了縱向不同專業(yè)小組之間的配合，保證按時、按目標完成養(yǎng)護維修任務。

圖1 工務維護管理運作體系圖

圖2 矩陣式職能管理模式示意圖

2 基于過程的高速鐵路工務維修質量管理體系

2.1 養(yǎng)護維修管理存在的問題

（1）對歷史數(shù)據(jù)的分析利用有待加強。國外高速鐵路養(yǎng)護維修是將養(yǎng)護維修信息進行收集記錄、分類整理、統(tǒng)計分析和再應用的過程。而我國長期以來利用已有養(yǎng)護維修信息的意識不強，不重視對歷史數(shù)據(jù)的整理分析，導致經(jīng)驗資料的處理過程失效，無法形成“發(fā)現(xiàn)問題—解決問題—預防問題”的機制。對一些頻發(fā)的常見問題，沒有形成相應的預防機制和完整的解決方案。

（2）缺乏減少養(yǎng)護工作量為目標的意識。德國堅持大修施工的“復舊思想”，以減少高速鐵路養(yǎng)護維修工作量。通過對施工前、施工中和施工后進行全過程監(jiān)控，保證大修前后設備的技術參數(shù)基本一致，從而最大程度地減小技術參數(shù)的變化對行車的影響。而我國進行線路大、中修施工結束前后，設備的技術指標相差懸殊，對行車造成影響，進而增加了養(yǎng)護維修工作量，特別是新線的接管中存在類似問題。目前，鐵路運營部門實行設備“接管無縫化”，即在新線建設后期，養(yǎng)修人員提前介入工程建設中，參加軌道的精調工作，實現(xiàn)工程階段和運營維護階段的無縫銜接[4]。因此，樹立以減少養(yǎng)護工作量為目標的意識對于養(yǎng)護維修工作非常重要。

（3）缺乏線路服役質量的概念。養(yǎng)護維修部門在面臨問題時往往就病治療，很難深入病害產生的根源。一些管理人員自身也缺乏進行線路服役質量管理的經(jīng)驗，修修補補成為養(yǎng)護維修部門的習慣工作。這有悖于高速鐵路無砟軌道“高可靠、少維修”的設計理念，少維修并不是病害存在時不去維護和管理，而是當病害出現(xiàn)時在源頭上采取治理措施，這才符合高速鐵路“預防為主、防治結合、嚴檢慎修”的維修原則[7]。

2.2 基于過程的高速鐵路工務維修質量管理

ISO9000 標準族中定義，質量控制是質量管理的一部分。質量控制不僅是對產品質量本身進行控制，更強調對產品質量形成全過程的質量控制，通過在質量形成過程中的層層把關來控制最終的產品質量。質量形成過程是一組將輸入轉化為輸出的相互關聯(lián)或相互作用的活動，過程質量控制是以概率和數(shù)理統(tǒng)計理論為工具，將偶然因素和異常因素區(qū)別開來。由于養(yǎng)護維修過程要受到偶然因素和異常因素的影響，過程輸出質量不可能和目標值完全一致，必然產生偏差和波動。維修過程質量決定了線路服役質量，符合任何一項工作都可以視為一個過程來管理，即事事皆過程[8]的管理思想。

過程質量控制通常是利用過程方法對過程進行識別、分解和控制，以實現(xiàn)對整個過程中所有影響質量因素的監(jiān)控和優(yōu)化，確保每一個過程的特性滿足質量要求，進而達到控制產品質量的目的。對于無砟軌道的養(yǎng)護維修，其質量實現(xiàn)過程可分解為檢測過程、分析過程、維修施工過程、記錄與評價過程。

基于過程的高速鐵路管檢修質量體系是指對質量的形成過程進行嚴格的控制，如圖 3 所示。養(yǎng)護維修質量形成過程要求采用性價比好、工作效率高的工具和能夠促進質量提升的維修材料，分析和總結施工經(jīng)驗，提升和改進施工方法與工藝，促進質量的提升。對于維修人員的組織結構，可以選擇如圖 2 所示的矩陣式人員管理模式或更優(yōu)的管理方式，與質量形成過程相結合達到最優(yōu)匹配。整個質量控制體系由運營的功能需求輸入，質量形成過程的持續(xù)改進和良好的線路服役質量輸出共同構成高速鐵路的管檢修質量管理體系。

3 基于過程的高速鐵路工務質量管理運用分析

對無砟軌道養(yǎng)護維修進行過程質量控制的目的之一是消除引起過程質量的異常因素的影響。因此，有必要對影響無砟軌道養(yǎng)護維修質量的因素進行分析。影響無砟軌道養(yǎng)護維修質量的因素較多，歸納起來主要有 5 個方面的因素 ( 4M1E )，即維修人員、工程材料、機械設備、維修工藝和線路服役環(huán)境。

3.1 過程質量控制參數(shù)變化規(guī)律

在一次養(yǎng)護維修過程中測得的質量控制參數(shù)與歷史數(shù)據(jù)或軌檢車所測數(shù)據(jù)相比，具有波動變化的特點。一般當里程段存在病害，即有異常因素存在時，所測控制參數(shù)表現(xiàn)為如圖 4 a 所示，異常因素的存在導致了過程質量的失穩(wěn)。當維修結束后，病害的消除使過程回到了只有偶然因素影響的狀態(tài)之下，從而形成過程質量控制的穩(wěn)態(tài)，如圖4 b 所示。

質量的穩(wěn)態(tài)過程有統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)和技術穩(wěn)態(tài) 2 種情況[8]。對于線路的養(yǎng)護維修，往往更多地存在如圖 5 b 所示的統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)。對于這種穩(wěn)態(tài)的存在，雖然線路測得質量控制參數(shù)處于穩(wěn)態(tài)，然而并不符合線路維修規(guī)范要求，需要對達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)的過程進行調整，即查出異因、采取改善措施、確保消除異因、符合規(guī)范、納入標準、防止再次出現(xiàn)。通過提高過程的能力指數(shù)，使之達到符合《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》要求的技術穩(wěn)態(tài)過程，如圖 5 a 所示。

根據(jù)概率與統(tǒng)計原理，在質量控制參數(shù)的判讀過程中，容易存在虛發(fā)誤報和漏發(fā)警報 2 類錯誤。需要合理確定最優(yōu)維修上限與下限，但由于高速鐵路輪軌接觸的限制，維修上限與下限已經(jīng)很難再提高。因此，可提高質量形成過程的能力指數(shù)，即降低維修施工過程中 4M1E 影響因素對質量過程的限制，具體措施是提高養(yǎng)護維修人員的素質并訓練其相互配合能力，選擇先進的維修工藝，使用先進的維修機械和高質量、性能穩(wěn)定的維修材料，改變線路的服役環(huán)境等。

圖3 基于過程的高速鐵路管檢修質量體系

圖5 控制過程的技術穩(wěn)態(tài)

3.2 高速鐵路的線路服役質量規(guī)律及控制

在高速鐵路工務養(yǎng)護維修過程中，線路的服役質量特征值總是隨著時間波動變化。一次養(yǎng)護維修過程必然提高線路的服役質量，通過一段時間的運營，線路服役質量也必然下降，這是鐵路服役性能所決定的基本規(guī)律，如圖 6 所示。

在養(yǎng)護維修過程中，可以應用歷史所測的同類養(yǎng)護維修質量控制參數(shù)，來預測下一次養(yǎng)護維修可能達到的服役質量水平。這對維修周期的選取、維修人員配置，以及材料、工具的使用和工藝方法的選擇都可以起到輔助決策的作用。

根據(jù)相關研究結果[9]，線路的服役質量總體水平呈下降趨勢，但是一次完全的線路復原和整修可以將線路的服役質量水平提高到線路的最佳服役水平。線路的服役質量隨著服役時間發(fā)生周期性的變化，在每一次維修過程結束后服役質量提升，但提升額度呈下降趨勢，且惡變周期也逐漸變小，如圖7 所示。定義圖 7 中陰影部分面積Q為服役質量有效耗散積，則對一次完全復原維修周期內其計算關系可表示為：

式中：Hi(t) 表示第i次維修后，對應的線路復原狀態(tài)壽命趨勢曲線；Ri(t) 表示第i次維修后，對應的線路實際服役質量狀態(tài)；qi(t) 表示線路一次維修后的服役質量有效耗散積。

總體上，隨著維修次數(shù)的增加，線路耗散周期減小，維修頻率增加，每次維修后達到的復原水平下降，服役質量耗散積分量qi(t) 也逐漸減小。根據(jù)上述維修與服役質量波動變化的關系，可以通過改變維修過程質量的形成，合理控制 4M1E 對質量形成過程的影響，使養(yǎng)護維修過程取得合理的維修周期與較經(jīng)濟的維修成本。

4 結束語

國外建立了嚴格的“檢、修、養(yǎng)”分開制度，并取得了一定的運營效果。根據(jù)我國鐵路運營條件和基本國情，既有鐵路工務管理養(yǎng)護維修運作機制和理念已經(jīng)很難滿足高速鐵路運營發(fā)展的需要，迫切需要建立適合我國國情的鐵路養(yǎng)護維修制度。高速鐵路綜合維修基地運作機制的形成與完善為高級工務管理維護提供了方向，但高速鐵路的管理、檢測、養(yǎng)護、維修的質量控制仍然是高速列車安全運營的重要保障。基于過程的高速鐵路管檢修質量管理體系，通過在線路養(yǎng)護維修過程質量的形成過程中有效控制 4M1E 因素，可使線路服役質量在合理的維修周期與經(jīng)濟的維修成本之下保持良好的水平。

圖6 維修對線路服役質量的影響

圖7 壽命周期線路服役質量的變化

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[6] 余澤西. 客運專線固定設備綜合維修管理模式研究[D]. 成都：西南交通大學，2009.

[7] 中華人民共和國鐵道部. 高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)[S]. 北京：中國鐵道出版社，2011.

[8] 孫 靜. 接近零不合格過程的質量控制[M]. 北京：清華大學出版社，2001.

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