我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸需要發(fā)展的技術(shù)裝備和現(xiàn)狀

趙文輝

摘 要： 鐵路重載運(yùn)輸在提高運(yùn)能和勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高鐵路貨運(yùn)市場(chǎng)份額等方面發(fā)揮積極作用，受到各國(guó)的重視。經(jīng)過多年的實(shí)踐，我國(guó)發(fā)展重載運(yùn)輸取得了巨大的成績(jī)，同時(shí)，在重載運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備和運(yùn)營(yíng)組織管理上也存在不足。

關(guān)鍵詞： 鐵路；重載運(yùn)輸；機(jī)車車輛；安全監(jiān)測(cè)

一、鐵路重載運(yùn)輸?shù)暮?jiǎn)介

鐵路重載貨物列車的開行 ，是鐵路挖潛、提效、擴(kuò)能的一項(xiàng)重要舉措。世界上發(fā)展重載運(yùn)輸較早的國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞、加拿大、南非、巴西、俄羅斯等國(guó)的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐證明，鐵路重載運(yùn)輸在提高鐵路運(yùn)輸能力和效率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低運(yùn)輸成本、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面有明顯的效果。美國(guó)1980～2000年發(fā)展重載20年雖然路網(wǎng)優(yōu)化后減少40%，貨車數(shù)量減少50%，但市場(chǎng)份額增加35%～41%，利潤(rùn)達(dá)歷史最高水平81億美元。澳大利亞紐曼公司1980年開行重載列車，重載鐵路平均牽引重量26000t，周轉(zhuǎn)時(shí)間28h，到2000年油耗下降43%，勞動(dòng)生產(chǎn)率6000萬tkm/人，居世界之首位，機(jī)車?yán)寐侍岣?6%。

二、我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展

我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸經(jīng)歷了三個(gè)階段 ，采取了三種運(yùn)輸組織模式 。第一階段自1985年至1990年為改造舊線，開行組合式重載列車模式的階段。它是由兩列或兩列以上首尾相接普通貨物列車合并連掛編組而成的組合列車。自1984年以后，先后在北京、沈陽(yáng)、鄭州、濟(jì)南等局開行了7400 t組合列車。第二階段自1990年至1992 年為新建大秦鐵路，開行單元式重載列車模式的階段。大秦線是我國(guó)第一條雙線電氣化煤炭重載運(yùn)輸專線 ，主要承擔(dān)晉北、內(nèi)蒙西部和陜北的煤炭外運(yùn)任務(wù)。1992年開通運(yùn)營(yíng)，并成功地開行了6000t和10000t的單元式重載列車。十幾年來，運(yùn)量逐年增長(zhǎng)，2002年實(shí)際運(yùn)量達(dá)1.034億噸，2004年—2006年經(jīng)過2億噸擴(kuò)能改造后，主要開行10000噸和20000噸的組合重載列車，運(yùn)量進(jìn)一步提升。到2008年，大秦線年運(yùn)量達(dá)到3.4億噸，為世界第一。第三階段為 1992 年以后，對(duì)沿海繁忙干線逐步改造，開行了整列式的5000t級(jí)重載列車模式的階段。

三、鐵路重載運(yùn)輸需要發(fā)展的技術(shù)裝備和我國(guó)的現(xiàn)狀

1、重載運(yùn)輸對(duì)機(jī)車的要求

（1）合理的功率和牽引力。由于內(nèi)燃機(jī)車的功率受到軸重和直流傳動(dòng)方式的制約，發(fā)展交流傳動(dòng)的重載電力機(jī)車是必然的方向。和諧系列貨運(yùn)電力機(jī)車是南車集團(tuán)、北車集團(tuán)與國(guó)外企業(yè)合作，國(guó)產(chǎn)化的新一代交流傳動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車。分為每軸1200KW的和諧1、2、3型，每軸1600KW的和諧1B、2B、3B，9600KW大功率機(jī)車，以及六軸、7200KW的和諧1C、和諧2C、和諧3C型。和諧系列大功率機(jī)車能夠滿足在12‰以下的坡道上單機(jī)牽引5000—5500噸，雙機(jī)1萬噸的重載列車牽引功率要求。大秦線首次采用兩臺(tái)和諧大功率機(jī)車加可控列尾的方式，開行2萬噸重載組合列車取得了成功。

（2）機(jī)車同步牽引遙控和通信聯(lián)絡(luò)操縱系統(tǒng)。美國(guó)研發(fā)“Locotrol”系統(tǒng)，采用無線傳輸前后列車控制信息，前、中、后部機(jī)車可以遙控同步牽引與制動(dòng)，減輕重載列車的牽引車鉤力，在彎道上減少列車阻力，減少輪軌磨耗。我國(guó)大秦線首次實(shí)現(xiàn)“Locotrol”技術(shù)和GSM-R技術(shù)的結(jié)合，把“Locotrol”技術(shù)由過去的點(diǎn)到點(diǎn)通信傳輸發(fā)展為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸，解決了機(jī)車間通信距離限制的關(guān)鍵問題，并成功應(yīng)用于20000噸重載列車的開行。

（3）低動(dòng)力和徑向轉(zhuǎn)向架。為了減輕機(jī)車車輛對(duì)線路的破壞作用，必須發(fā)展低動(dòng)力作用的轉(zhuǎn)向架；為了改善機(jī)車的曲線通過性能，同時(shí)不降低機(jī)車車輛的橫向穩(wěn)定性，必須發(fā)展徑向轉(zhuǎn)向架。低動(dòng)力和徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)我國(guó)雖已掌握，而且開始小批量生產(chǎn)帶徑向轉(zhuǎn)向架的重載機(jī)車，但是已經(jīng)裝備的機(jī)車數(shù)量少。

2、重載車輛技術(shù)

（1）貨車大型化。貨車大型化的主要途徑是提高車輛軸重。國(guó)際重載協(xié)會(huì)2005年把重載貨車的軸重標(biāo)準(zhǔn)從25噸提高到27噸。目前，美國(guó)、加拿大、澳大利亞的重載列車普遍采用35.4噸軸重。巴西、瑞典已采用30噸軸重標(biāo)準(zhǔn)。從2006年開始，我國(guó)通用貨車軸重提高到23噸。C76、C80 運(yùn)煤專用敞車采用25噸軸重，30噸軸重貨車的研制已開啟。從車輛制造技術(shù)上說，我國(guó)已經(jīng)具備35噸-40噸軸重車輛生產(chǎn)能力，南車集團(tuán)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的軸重40噸的礦石車已經(jīng)出口澳大利亞。

（2）車輛輕型化。對(duì)于重載運(yùn)輸來說，降低車輛自重是提高貨車靜載重的有效途徑。車輛輕型化的途徑一是應(yīng)用不銹鋼、鋁合金、高強(qiáng)度合成材料取代傳統(tǒng)的普通碳素鋼材料；二是采用車體承載型式和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的手段來實(shí)現(xiàn)。我國(guó)自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的C76、C80 運(yùn)煤專用敞車就采用鋁合金、不銹鋼材料，已能批量生產(chǎn)，達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

（3）高強(qiáng)度車鉤和大容量緩沖裝置。隨著重載列車編組輛數(shù)和牽引重量的不斷增加，機(jī)車車輛間的縱向力隨之增大，特別是在列車啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，車鉤作用力要比普通列車大的多，因此，需要加強(qiáng)貨車車鉤強(qiáng)度。目前，我國(guó)重載貨車使用的高強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)車鉤與大容量緩沖器投入運(yùn)用。不僅可以滿足重載列車牽引的需要，還可以滿足整列列車在卸車點(diǎn)不摘車連續(xù)翻卸的要求。

（4）重載列車制動(dòng)技術(shù)。由于空氣制動(dòng)波速無法超過300m/s，重載列車在常用、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生前后車輛制動(dòng)不一致，造成嚴(yán)重的斷鉤、脫軌事故。電控空氣制動(dòng)系統(tǒng)（ECP）可以保證重載長(zhǎng)大列車運(yùn)行安全，平均車鉤力降低25%，斷鉤大大減少，消除制動(dòng)工況下脫軌危險(xiǎn)，直通制動(dòng)、充風(fēng)快、下坡安全，制動(dòng)距離縮短。當(dāng)前我國(guó)在自主創(chuàng)新基礎(chǔ)上已掌握ECP關(guān)鍵核心技術(shù)，研制的系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

3、重載線路和養(yǎng)護(hù)維修裝備

重載鐵路由于運(yùn)量大、軸重大，對(duì)線路的沖擊和破壞力也更大。開行重載列車必須有與之相適應(yīng)的線路，它們必須符合重載列車在運(yùn)行中靜動(dòng)荷載對(duì)線路所產(chǎn)生的各種力的要求。通過研究和大秦線的建設(shè)實(shí)踐，我國(guó)在重載線路的路基、橋梁、重型軌道結(jié)構(gòu)和無縫線路等方面的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方面比較成熟。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家比較，在線路的養(yǎng)護(hù)維修方面還有不少差距，機(jī)械化程度不高。重載發(fā)達(dá)國(guó)家線路作業(yè)機(jī)械化已達(dá)90%以上，以大型養(yǎng)路機(jī)械來保證達(dá)到重載線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4、 重載鐵路安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

國(guó)外重載鐵路安全監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括重載機(jī)車故障遙測(cè)技術(shù)、車輛安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、軌道檢測(cè)技術(shù)和接觸網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。我國(guó)鐵路地對(duì)車安全監(jiān)控預(yù)警體系，簡(jiǎn)稱“5T”系統(tǒng)在主要干線上已建立，功能齊全，已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，在鐵路重載運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用；鋼軌探傷車引進(jìn)美國(guó)產(chǎn)品，正在國(guó)產(chǎn)化；軌檢車技術(shù)已接近國(guó)際先進(jìn)水平；貨車裝載狀態(tài)檢查系統(tǒng)—安全門已推廣應(yīng)用；接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)—具有先進(jìn)水平。但是在管理、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、養(yǎng)護(hù)維修體制等方面還存在較大差距。 （作者單位：湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

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