我國(guó)重載鐵路發(fā)展模式研究

夏勝利，楊 浩，張進(jìn)川，晁 陽(yáng)

（北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044）

鐵路車重編載組運(yùn)長(zhǎng)輸度是，在大一幅定度的提技高術(shù)列裝車備質(zhì)條量件，下充，分?jǐn)U利大用列運(yùn)輸設(shè)施的綜合能力，采用大功率內(nèi)燃或電力機(jī)車牽引達(dá)到一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)輸方式。目前，貨運(yùn)重載化已成為多數(shù)鐵路大國(guó)貨物運(yùn)輸現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志。但由于各國(guó)鐵路網(wǎng)及運(yùn)營(yíng)條件、技術(shù)裝備水平、發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)闹埸c(diǎn)不同，所采用的重載列車運(yùn)輸類型和組織方式具有不同的特點(diǎn)，最終形成了各具特色的重載鐵路運(yùn)輸模式?？v觀有關(guān)鐵路重載運(yùn)輸?shù)奈墨I(xiàn)與書籍，雖有重載列車開行模式 (單元式、組合式、整列式) 的研究，但沒(méi)有重載鐵路分類的研究。對(duì)不同類型的重載鐵路進(jìn)行研究，將有助于開展重載運(yùn)輸?shù)膰?guó)家和鐵路部門結(jié)合自身實(shí)際、合理選取重載鐵路發(fā)展模式，如發(fā)展重載運(yùn)輸是新建重載運(yùn)輸專線，還是對(duì)既有線進(jìn)行改造；若對(duì)既有線改造是獨(dú)立自成系統(tǒng)，還是作為鐵路網(wǎng)通道使用等。

1 重載鐵路的定義演變

重載鐵路是長(zhǎng)期開展貨物重載運(yùn)輸且重載運(yùn)輸量達(dá)到一定規(guī)模的鐵路運(yùn)輸線路。重載鐵路的定義經(jīng)歷了以下3個(gè)發(fā)展階段。

（1）1986 年 10 月在加拿大溫哥華召開的第三屆國(guó)際重載運(yùn)輸會(huì)議上討論確定，凡屬重載鐵路至少應(yīng)滿足下列3個(gè)條件中的2項(xiàng)：①列車質(zhì)量至少達(dá)到 5 000 t；②貨車軸重 21 t 及以上；③年貨運(yùn)量 2 000萬(wàn) t 及以上。

（2）隨著重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，國(guó)際重載協(xié)會(huì)在1994 年6月的年會(huì)上對(duì)重載鐵路的定義進(jìn)行了修改，重載鐵路必須滿足以下3條標(biāo)準(zhǔn)中的至少2條標(biāo)準(zhǔn)：①列車質(zhì)量至少達(dá)到 5 000 t；②貨車軸重達(dá)到或超過(guò) 25 t；③在長(zhǎng)度至少為 150 km 的線路上，年貨運(yùn)量不低于 2 000 萬(wàn) t。

（3）在 2005 年國(guó)際重載協(xié)會(huì)理事會(huì)上，對(duì)新申請(qǐng)加入國(guó)際重載協(xié)會(huì)的重載鐵路，要求滿足以下3 條標(biāo)準(zhǔn)中的至少2條標(biāo)準(zhǔn)：①列車質(zhì)量不低于8 000 t；②貨車軸重達(dá)到 27 t 及以上；③在長(zhǎng)度不小于 150 km 的線路上，年貨運(yùn)量不低于 4 000 萬(wàn) t。

國(guó)際重載協(xié)會(huì)對(duì)重載運(yùn)輸?shù)亩x中，列車質(zhì)量、貨車軸重、年貨運(yùn)量是3個(gè)重要的條件。對(duì)比3次重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)的變更，最突出的是重載貨車軸重不斷增加，反映了鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)水平不斷發(fā)展和提高的趨勢(shì)。而隨著世界范圍內(nèi)開行的重載列車質(zhì)量的進(jìn)一步提高及重載運(yùn)輸量的增大，2005年的重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)列車重量及年貨運(yùn)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改。

目前，我國(guó)大秦鐵路 (含部分相鄰銜接線路)、朔黃鐵路滿足國(guó)際重載協(xié)會(huì) 2005 年的重載鐵路新標(biāo)準(zhǔn)，京廣、京滬、京哈等既有繁忙干線滿足 1994年的重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)。由于新標(biāo)準(zhǔn)并未廣泛推廣，對(duì)于重載鐵路的定義，仍以國(guó)際重載協(xié)會(huì) 1994 年的標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

2 世界重載鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外重載鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

（1）美國(guó)。美國(guó)是世界鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)源地，自 20 世紀(jì) 60 年代開始發(fā)展重載運(yùn)輸。以美國(guó)和加拿大為代表的北美鐵路，路網(wǎng)規(guī)模大，鐵路運(yùn)輸以貨運(yùn)為主，客運(yùn)所占比重很小，鐵路網(wǎng)基本為貨運(yùn)專網(wǎng)，貨運(yùn)組織形式均以重載運(yùn)輸和聯(lián)合運(yùn)輸為主，主要有裝車地和卸車地間開行的大宗貨物重載單元列車，以及海鐵聯(lián)運(yùn)中開行的雙層集裝箱重載列車。美國(guó)最大的聯(lián)合太平洋鐵路公司 (UP)經(jīng)營(yíng)的鐵路里程為 54 000 km，列車平均牽引質(zhì)量已達(dá) 14 900 t，一般重載列車平均牽引質(zhì)量達(dá)到2萬(wàn)～3萬(wàn) t。重載鐵路年輸送能力達(dá)到單線 1.2 億t、雙線 2.1億 t。2003 年以來(lái)，美國(guó)還在東北走廊高速鐵路上開行軸重 30 t 的重載列車。

（2）澳大利亞。澳大利亞鐵路在建設(shè)初期由于沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織管理模式和統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因而多種軌距并存，各州鐵路連通問(wèn)題突出。在重載運(yùn)輸方面，借鑒美國(guó)和加拿大的經(jīng)驗(yàn)，因地制宜地修建了幾條重載鐵路，既有窄軌鐵路，也有準(zhǔn)軌鐵路。澳大利亞發(fā)展重載運(yùn)輸采取兩種途徑：①在客貨共線的線路上，采取改造舊線和修建部分新線相結(jié)合的辦法，變輕載線為重載線，如 20 世紀(jì)50 年代末至 60 年代初對(duì)昆士蘭州運(yùn)輸繁忙的1 067 mm 窄軌鐵路進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)窄軌鐵路的重載運(yùn)輸 (以運(yùn)煤為主)；②新建重載專線，牽引總重可達(dá)2萬(wàn)多噸，其中最具特色的準(zhǔn)軌重載鐵路是BHP 鐵礦鐵路 (包括全長(zhǎng)426 km 的紐曼山鐵路和全長(zhǎng)217 km的亞利耶鐵路) 和哈默利斯鐵礦鐵路。紐曼山鐵路和哈默利斯鐵礦鐵路是世界上運(yùn)量最大的單線重載鐵路，其年運(yùn)量均能達(dá)到約 6 000 萬(wàn) t。BHP 鐵礦鐵路還多次創(chuàng)造重載列車牽引總重的世界最高紀(jì)錄。

（3）南非。南非鐵路現(xiàn)有路網(wǎng)全部是窄軌鐵路，20 世紀(jì) 70 年代末開始采用重載技術(shù)，主要有2條電氣化重載貨運(yùn)專線：理查茲灣運(yùn)煤專線和錫申—薩爾達(dá)尼亞礦石運(yùn)輸專線，其中后者開行重載列車的平均牽引質(zhì)量已達(dá) 25 920 t。南非鐵路開行的單元式重載列車還多次打破米軌鐵路重載運(yùn)輸?shù)氖澜缂o(jì)錄。

（4）巴西。巴西鐵路進(jìn)行了私有化改革，各鐵路公司根據(jù)貨流特點(diǎn)開展重載運(yùn)輸。CVRD 鐵礦集團(tuán)經(jīng)營(yíng)的維多利亞—米納斯鐵路和卡拉齊重載鐵路是巴西的兩條主要重載運(yùn)輸線路。其中維多利亞—米納斯鐵路是一條軌距 1 000 mm 的復(fù)線窄軌鐵路，年貨運(yùn)量近1億 t，占巴西全國(guó)鐵路運(yùn)量的37%，是世界上運(yùn)量最大的窄軌鐵路；卡拉齊重載鐵路開行 30 t 軸重的重載列車，平均牽引質(zhì)量 39 000 t，單線鐵路年運(yùn)輸鐵礦達(dá) 5 000 萬(wàn) t。巴西的重載運(yùn)輸線路除了主要運(yùn)送鐵路礦石外，還運(yùn)送旅客和其他普通貨物。

（5）其他。瑞典北部有條挪威—瑞典礦山重載專用鐵路。近年來(lái)，西歐部分國(guó)家開始在客貨共線鐵路上開行 25 t 軸重的重載列車。前蘇聯(lián)曾在繁忙干線上開行超長(zhǎng)超重的組合列車。俄羅斯、印度鐵路部門開展重載運(yùn)輸也是采用在客貨共線的繁忙干線上開行重載列車的形式。

2.2 我國(guó)重載鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鐵路從 20 世紀(jì) 80 年代開始發(fā)展重載運(yùn)輸，起步較晚，但發(fā)展迅速。自 2006 年以來(lái)，隨著大秦線 2萬(wàn)噸組合列車的大量開行及 23 t 軸重通用貨車在全路推廣使用，我國(guó)鐵路的重載運(yùn)輸已形成兩種主要模式：①在重載運(yùn)煤專線大秦線及其相鄰銜接線路上開行萬(wàn)噸單元列車和萬(wàn)噸、2 萬(wàn)噸組合列車；②在京廣、京滬、京哈、隴海等既有主要繁忙干線上開行 5 000～6 000 噸 級(jí)的整列式重載列車。隨著我國(guó)鐵路的發(fā)展，重載運(yùn)輸技術(shù)有待進(jìn)一步推廣。

3 重載鐵路的分類

根據(jù)單條重載鐵路在鐵路網(wǎng)中的作用，以及與路網(wǎng)中其他線路銜接的情況，可以將重載鐵路分為全封閉模式、全開放模式和半封閉模式。這3 種模式重載鐵路的車流來(lái)源和去向、開行重載列車類型、運(yùn)輸組織特點(diǎn)、能力利用情況均存在一定差異。

3.1 全封閉模式重載鐵路

全封閉模式重載鐵路是在路網(wǎng)中具有獨(dú)立性，與其他鐵路線路不相銜接，或者雖銜接但沒(méi)有或有較少車流上下線，實(shí)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)輸?shù)闹剌d運(yùn)輸線路，如圖1所示。全封閉模式重載鐵路重空車流運(yùn)行方向固定，空車列在裝車點(diǎn)裝車，上線運(yùn)行，到卸車點(diǎn)卸車，卸后返回，循環(huán)運(yùn)行，實(shí)行統(tǒng)一的列車牽引質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，列車在途中不改編，車流組織簡(jiǎn)單。

全封閉模式重載鐵路以澳大利亞、巴西、南非、瑞典等國(guó)家修建的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)輸?shù)闹剌d貨運(yùn)專線為代表。這些國(guó)家在煤礦、鐵礦等大宗貨源集中的地方與工廠、電廠、港口等大宗貨物待卸的地點(diǎn)間修建重載運(yùn)輸專線，組織從裝車地到卸車地的重載運(yùn)輸，以運(yùn)送煤炭、鐵礦石等大宗貨物為主，主要開行質(zhì)量達(dá)萬(wàn)噸及以上的單元式重載列車。通過(guò)貨物集中發(fā)運(yùn)，快速裝卸，循環(huán)直達(dá)，加速列車周轉(zhuǎn)來(lái)降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率，獲取更大盈利，增強(qiáng)鐵路與其他運(yùn)輸方式的競(jìng)爭(zhēng)能力。

3.2 全開放模式重載鐵路

全開放模式重載鐵路是采用普通運(yùn)輸組織方法開行列車、符合重載運(yùn)輸定義、作為路網(wǎng)通道使用的鐵路運(yùn)輸線路，如圖2所示。由于全開放模式重載鐵路作為路網(wǎng)通道使用，為充分利用鐵路運(yùn)輸能力，一般線路雙方向都可為重車流，空車流較少，重車流的方向不固定，同時(shí)還要滿足其他類型列車共線運(yùn)行的需求。

全開放模式重載鐵路以俄羅斯、中國(guó)、印度等國(guó)家在既有客貨共線運(yùn)輸?shù)姆泵Ω删€開展的重載運(yùn)輸模式為代表。這類重載鐵路一般是為了鞏固和拓展大宗物資運(yùn)輸?shù)蔫F路市場(chǎng)份額，或者為了開行更多的快速旅客列車和為快運(yùn)貨物列車挖掘潛力，在既有鐵路網(wǎng)繁忙干線上的車流集中地點(diǎn)間，如裝卸車站之間、技術(shù)站之間大量開行整列式重載列車或組合式重載列車而形成的。全開放模式重載鐵路本身是鐵路網(wǎng)的有機(jī)組成，銜接著鐵路網(wǎng)中的其他線路 (重載運(yùn)輸線路或非重載運(yùn)輸線路)，路網(wǎng)中的車流 (旅客列車和貨物列車) 均可通過(guò)該類重載鐵路運(yùn)輸。

3.3 半封閉模式重載鐵路

半封閉模式重載鐵路是介于前兩種模式之間的重載鐵路，這類重載鐵路在鐵路網(wǎng)中是相對(duì)獨(dú)立的，兩端銜接鐵路網(wǎng)中的相關(guān)線路，其車流來(lái)源和去向比較復(fù)雜，大部分車流需要在線路兩端的技術(shù)站進(jìn)行解編或組合拆解作業(yè)，從而形成半封閉的重載鐵路模式，如圖3所示。半封閉模式重載鐵路的重空車流方向一般是固定的，重空車流分別在線路兩端匯集或疏散，在線路上具有共同運(yùn)行徑路，以重載列車形式運(yùn)行。

半封閉模式重載鐵路以我國(guó)大秦線為代表，主要開行組合式重載列車和單元式重載列車。由于該類型重載鐵路兩端銜接的線路牽引定數(shù)相對(duì)較低，列車上下線運(yùn)行如按相應(yīng)牽引定數(shù)進(jìn)行解編作業(yè)，將造成銜接技術(shù)站作業(yè)量過(guò)大，而采用開行組合列車的方式可有效減少兩端技術(shù)站的作業(yè)量，便于列車上線組合及下線分解。因此，對(duì)于從銜接線路接入或交出的車流可開行組合式重載列車，對(duì)本線到發(fā)車流則適宜開行單元式重載列車。此外，如果對(duì)該類重載鐵路兩端的銜接線路進(jìn)行改造，使其牽引定數(shù)與重載鐵路一致或相匹配，也可直接開行裝車地至卸車地的單元式重載列車。

需要說(shuō)明的是，以上分類方法是針對(duì)單條重載鐵路而言的。當(dāng)重載運(yùn)輸進(jìn)一步推廣，某種模式或多種模式的重載鐵路疊加，即形成了重載貨物運(yùn)輸網(wǎng)。

4 不同模式重載鐵路的運(yùn)輸組織特點(diǎn)

4.1 全封閉模式重載鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)

全封閉模式重載鐵路要求裝卸點(diǎn)間有強(qiáng)大穩(wěn)定的貨流保證，產(chǎn)銷運(yùn)一體化程度高；采用先進(jìn)的技術(shù)裝備，且機(jī)車車輛、線路站場(chǎng)、牽引供電、通信信號(hào)、裝卸設(shè)備等應(yīng)協(xié)調(diào)匹配；大量開行點(diǎn)到點(diǎn)循環(huán)直達(dá)單元式重載列車，列車途中作業(yè)內(nèi)容少，調(diào)度指揮自成體系，運(yùn)輸組織比較簡(jiǎn)單，運(yùn)輸效率高。運(yùn)輸組織的關(guān)鍵點(diǎn)主要是對(duì)重載列車的質(zhì)量、密度和速度的確定，以及對(duì)整列裝卸作業(yè)的組織。

全封閉模式重載鐵路在新線修建時(shí)較易實(shí)現(xiàn)封閉式裝運(yùn)卸系統(tǒng)，若是對(duì)既有線改造，往往因其與既有鐵路網(wǎng)連通，難度較大；但若產(chǎn)、運(yùn)、銷各方歸屬同一大型企業(yè)，如我國(guó)的包神、神朔、朔黃3條地方鐵路，由于與煤礦、港口同屬神華集團(tuán)，產(chǎn)、運(yùn)、銷可進(jìn)行一體化組織，則可通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)該類重載鐵路發(fā)展模式。

4.2 全開放模式重載鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)

全開放模式重載鐵路運(yùn)輸組織方式與普通鐵路相同，但運(yùn)輸條件異常復(fù)雜。首先，由于作為鐵路網(wǎng)的通道使用，全開放模式重載鐵路一般為客貨共線運(yùn)輸，而客貨列車運(yùn)行速度差，以及對(duì)線路等設(shè)備條件要求不同，客貨共線模式對(duì)全開放重載鐵路運(yùn)輸能力及列車運(yùn)行組織影響較大。其次，全開放模式重載鐵路自身線路條件復(fù)雜，且銜接鐵路網(wǎng)中眾多線路，重載車流來(lái)源及去向復(fù)雜，重載列車的組合、分解站較多，運(yùn)輸組織難度大。運(yùn)輸組織的關(guān)鍵點(diǎn)主要是科學(xué)研究重載車流集散規(guī)律，合理確定重載運(yùn)輸組織站及作業(yè)組織模式。

全開放模式的重載鐵路一般在既有線發(fā)展重載運(yùn)輸時(shí)形成，由于受沿線經(jīng)濟(jì)及人口發(fā)展，需承擔(dān)相應(yīng)客貨運(yùn)輸任務(wù)，起到連通整個(gè)鐵路網(wǎng)的作用。因而無(wú)論從貨物的品類還是來(lái)源去向，以及所承擔(dān)的客運(yùn)任務(wù)上，都決定著其必須采用開放式的運(yùn)輸組織方式。

4.3 半封閉模式重載鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)

半封閉模式重載鐵路兩端車流來(lái)源及去向較多，一般以成組或整列 (中途不拆解) 為單位調(diào)整，不同的組合形式可形成不同的重載列車類型，大部分可實(shí)現(xiàn)循環(huán)直達(dá)的組織模式；線路上列車運(yùn)行組織相對(duì)簡(jiǎn)單，一般不越行；對(duì)裝車端、本線、卸車端、技術(shù)站的運(yùn)輸組織及設(shè)備的相互協(xié)調(diào)性要求較高；空、重車方向由于列車追蹤間隔、線路大修周期的不同，空車方向通過(guò)能力一般較重車方向富余；由于具有相對(duì)獨(dú)立性，可以更多地從本線出發(fā)，構(gòu)筑有自身特點(diǎn)的、先進(jìn)的運(yùn)輸組織模式。運(yùn)輸組織的關(guān)鍵是裝車端貨流和車流的組織，以及重載鐵路上大載質(zhì)量重載列車的開行技術(shù)、數(shù)量和組織方法等問(wèn)題。

半封閉模式的重載鐵路一般沿線地區(qū)客貨運(yùn)輸需求相對(duì)稀少，發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)的作用有限；而貨流產(chǎn)生與滅失地點(diǎn)相對(duì)集中在線路兩端銜接的鐵路網(wǎng)通道上，品類單一，運(yùn)輸量大，因而形成半封閉運(yùn)輸模式。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外重載鐵路發(fā)展，創(chuàng)新性地提出重載鐵路的分類方法，并對(duì)不同模式重載鐵路的運(yùn)輸組織特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在發(fā)展鐵路重載運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)根據(jù)鐵路的貨源、貨流及車流特點(diǎn)，線路在鐵路網(wǎng)中的作用及承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)，發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)哪康募爸埸c(diǎn)等，綜合考慮集疏運(yùn)系統(tǒng)的整體效益，確定其合理的重載運(yùn)輸模式。