王麟
2019年9月28日,我國(guó)一條很特殊的貨運(yùn)鐵路開通運(yùn)營(yíng)。這條鐵路就是5年前開工的浩吉鐵路,從內(nèi)蒙古的浩勒?qǐng)?bào)吉到江西吉安,全長(zhǎng)1813.54千米,以運(yùn)煤為主,年設(shè)計(jì)運(yùn)量2億噸。
也許有同學(xué)會(huì)問(wèn),這條鐵路不就是線路長(zhǎng)點(diǎn)嗎,還有什么別的特殊之處呢?總結(jié)起來(lái),浩吉鐵路有兩個(gè)特殊點(diǎn):第一,這是一條貨真價(jià)實(shí)的重載鐵路;第二,這是一條列車軸重30噸的重載鐵路。下面我們就說(shuō)說(shuō)何為“重載鐵路”,它到底采用了哪些特殊的技術(shù),為什么說(shuō)30噸的列車軸重很特殊?
加重載鐵路混個(gè)臉熟
對(duì)重載鐵路的解釋,以國(guó)際重載協(xié)會(huì)提供的權(quán)威定義為準(zhǔn)。多年來(lái),國(guó)際重載協(xié)會(huì)對(duì)重載鐵路的定義一直在不斷調(diào)整,在2005年給出了最新界定:一條鐵路,經(jīng)常、定期開行或準(zhǔn)備開行總重至少為8000噸的單元列車或組合列車;在長(zhǎng)度至少為150千米的線路區(qū)段上,年計(jì)費(fèi)貨運(yùn)量至少達(dá)4000萬(wàn)噸;經(jīng)常、正常開行或準(zhǔn)備開行軸重27噸以上(含27噸)的列車。只要滿足上面3條中的2條,就可以稱之為重載鐵路。
按照國(guó)際重載協(xié)會(huì)給出的標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)目前有4條晉煤外運(yùn)通道都是按照重載鐵路的標(biāo)準(zhǔn)修建的,分別是大同至秦皇島鐵路(大秦鐵路)、唐山港至呼和浩特鐵路(唐呼鐵路)、瓦塘至日照鐵路(瓦日鐵路)、浩勒?qǐng)?bào)吉至吉安鐵路(浩吉鐵路)。除了浩吉鐵路是剛開通的,其余3條重載鐵路早已兢兢業(yè)業(yè)地為我國(guó)的能源運(yùn)輸提供服務(wù)了。
尤其值得一提的是大秦鐵路,全長(zhǎng)653千米,開通于1992年,年運(yùn)量從最初的2000多萬(wàn)噸,增加到如今的4.5億噸,累計(jì)運(yùn)煤60億噸。山西省的優(yōu)質(zhì)煤炭,就是通過(guò)這條鐵路大動(dòng)脈,源源不斷地輸送到秦皇島港口,為26個(gè)省市自治區(qū)、國(guó)家六大電網(wǎng)、五大發(fā)電集團(tuán)、十大鋼鐵公司、上萬(wàn)家工礦企業(yè)提供燃料,被稱為“中華第一路”。大秦鐵路到底有多重要呢?有專家說(shuō),大秦鐵路只要咳嗽一下,很多企業(yè)、電廠和鋼廠都要患感冒。
重載鐵路運(yùn)能大、效率高、成本低,是國(guó)際公認(rèn)的鐵路貨運(yùn)發(fā)展方向。我國(guó)幅員遼闊,發(fā)展重載運(yùn)輸十分必要。
認(rèn)識(shí)一下重載列車
顧名思義,重載鐵路上跑的火車就是重載列車,但是這種車可不一般,技術(shù)含量很高。列車的車頭要用國(guó)產(chǎn)的和諧型大功率機(jī)車牽引,車廂采用特制的C80煤礦專用敞車?!癈80”是重載列車車廂的型號(hào),意思是凈載重為80噸的敞車。“C”就是敞口車的簡(jiǎn)寫,“80”指的是凈載重80噸。一般而言,如果線路的坡度起伏不大,一臺(tái)和諧型大功率機(jī)車就能牽引5000噸的列車。但是,一次牽引5 000噸跑幾百到干余千米實(shí)在效率太低了,所以后來(lái)就把一趟列車的重量增加到了1萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸,目前,我國(guó)已經(jīng)掌握了重載列車牽引重量3萬(wàn)噸的技術(shù)。3萬(wàn)噸是什么概念?我們簡(jiǎn)單估算一下,一節(jié)C80敞車凈載重80噸,長(zhǎng)度12米,拉3方噸的煤炭則需要375節(jié)車廂,全長(zhǎng)4500米,這還不包括多臺(tái)牽引機(jī)車的長(zhǎng)度??梢韵胂缶d延近5千米長(zhǎng)的鋼鐵巨龍咆哮前進(jìn)的場(chǎng)景,是多么震撼!
但是,想讓這條鋼鐵巨龍安全地運(yùn)行,那也不是一件容易事!
在農(nóng)村里,拖拉機(jī)牽引一個(gè)車斗,直接掛上即可,開快開慢都不會(huì)出什么大問(wèn)題。然而,幾百節(jié)重載車廂銜接在一起,如果不能統(tǒng)一步調(diào)、集中控制,就會(huì)出大亂子。舉個(gè)例子,一列載重2萬(wàn)噸的重載列車正在高速運(yùn)行,突然前面線路發(fā)生情況,需要緊急制動(dòng),如果不能統(tǒng)一控制,前面的車廂已經(jīng)開始制動(dòng),后面的車廂還在高速運(yùn)行,勢(shì)必造成車廂擠壓,發(fā)生重大事故。
怎樣才能避免發(fā)生上述事故呢?此時(shí)就需要“神器”登場(chǎng)了!這就是機(jī)車無(wú)線遙控操縱系統(tǒng),簡(jiǎn)稱“LOCOTROL”。LOCOTROL系統(tǒng)的基本工作方式是前部機(jī)車通過(guò)GSM-R系統(tǒng),向中、后部機(jī)車發(fā)布同步牽引和制動(dòng)命令,實(shí)現(xiàn)前、中、后部機(jī)車的牽引及動(dòng)力制動(dòng)同步操縱及空氣制動(dòng)系統(tǒng)同步制動(dòng)與緩解。同時(shí)采用制動(dòng)管壓力自動(dòng)檢測(cè),對(duì)系統(tǒng)的無(wú)線通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。
我國(guó)的大秦鐵路,在此技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新發(fā)展,采用網(wǎng)絡(luò)化無(wú)線同步操縱系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了LOCOTROL技術(shù)與GSM-R技術(shù)的集成創(chuàng)新,把LOCOTROL技術(shù)由過(guò)去點(diǎn)到點(diǎn)的通信傳輸,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(wèn)題。早在2006年,大秦鐵路就在世界上首次實(shí)現(xiàn)LOCOTROL技術(shù)和GSM-R平臺(tái)的有機(jī)融合,近3000米長(zhǎng)的重載列車實(shí)現(xiàn)前后同步控制,誤差僅為0.6秒。
大功率機(jī)車有何神奇之處
俗話說(shuō): 火車跑得快,全靠車頭帶?!敝剌d列車不追求跑得快,只要拉貨多就行。要想拉貨多,也得看機(jī)車的性能。那么,承擔(dān)重任的和諧型大功率機(jī)車有何神奇之處呢?
大功率機(jī)車,就是牽引動(dòng)力比普通機(jī)車要大得多的機(jī)車。作為重載列車的動(dòng)力源和龍頭,大功率機(jī)車采用了很多新技術(shù),最主要的有兩項(xiàng),一是“交流一直流一交流”傳動(dòng)技術(shù),二是徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)。
“交流一直流一交流”傳動(dòng)技術(shù)是伴隨著大功率硅整流技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的,主要有電機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、機(jī)車黏著性能好(機(jī)車依靠黏著力才能啟動(dòng)運(yùn)行)、功率大、牽引力足、可靠性高、維修方便、效率高動(dòng)力性能好、制動(dòng)性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用廣泛。
大功率機(jī)車還采用了徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)。所謂轉(zhuǎn)向架就是將兩個(gè)及以上輪對(duì)通過(guò)專門的構(gòu)件組成一個(gè)整體部件,進(jìn)而支撐車體并使之在軌道上前進(jìn),也就是火車車廂的腳。采用徑向轉(zhuǎn)向架,在火車通過(guò)曲線之時(shí),保證輪子和鋼軌緊密接觸,為火車提供足夠的黏著力,使得牽引力不會(huì)降低。
在前面我們講了對(duì)重載鐵路的定義,其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是“經(jīng)常、正常開行或準(zhǔn)備開行軸重27噸以上(含27噸)的列車”,而我國(guó)的重載鐵路恰恰是在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上長(zhǎng)時(shí)間不能滿足要求,只滿足前兩條標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)?,我?guó)早期建設(shè)的大秦鐵路的貨車軸重是25噸,主要客貨運(yùn)干線鐵路開行的貨車的軸重大部分為21噸。很多人也許會(huì)問(wèn),軸重為何還成了重載鐵路的一個(gè)硬性指標(biāo)了?大家可能不知道,在澳大利亞,重載列車的軸重已經(jīng)達(dá)到40噸了,一列重載列車可以拉9萬(wàn)噸貨物!
軸重為何這么重要?因?yàn)椤拜S重”是每根車軸允許分?jǐn)偟淖畲笳囍亓浚S重越大,單車載重量就越大。這不難理解,大粗腿的壯漢總比小細(xì)腿的孩子能夠扛更重的東西。為了提高單車軸重,我國(guó)先后在既有鐵路上試驗(yàn)開行27噸軸重的重載列車,取得成功后,接著又修建了國(guó)內(nèi)第一條軸重30噸的重載鐵路—一瓦日鐵路。隨著技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展,國(guó)際重載協(xié)會(huì)制定的重載鐵路三條標(biāo)準(zhǔn),我們都能滿足了。
重載鐵路除了要具備上述提到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),還需要對(duì)軌道、道岔、橋梁、路基進(jìn)行強(qiáng)化和加固,采用先進(jìn)的車輛技術(shù)、列車制動(dòng)系統(tǒng)、通信信息系統(tǒng)。比如在浩吉鐵路上,就首次采用了我們引以為豪的“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)。研制的C90煤礦專用車也已經(jīng)開始試用。
未來(lái)重載鐵路需要研發(fā)更多的先進(jìn)技術(shù),以保障運(yùn)輸安全暢通,朝著清潔化、智能化、互聯(lián)互通化發(fā)展。這就要大力研究推進(jìn)封閉型貨車、駝背運(yùn)輸車等核心裝備,發(fā)展“公鐵?!倍嗍铰?lián)運(yùn),應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù),全方位建設(shè)數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、平臺(tái)化的重載鐵路,實(shí)現(xiàn)鐵路重載領(lǐng)域安全、高效、節(jié)能和綠色發(fā)展,為我國(guó)的交通運(yùn)輸再創(chuàng)新佳績(jī)。
(責(zé)任編輯白玉磊 責(zé)任校對(duì):趙夢(mèng)祺)