我國(guó)重載鐵路運(yùn)輸通道發(fā)展研究

鄧立紅

（中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司發(fā)展和改革部，北京100844）

截至2019年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到13.9萬km，普速鐵路10.4萬km，其中重載鐵路約1萬km，重載鐵路通道占普速鐵路的比重為9.6%?？傮w來看，我國(guó)重載鐵路規(guī)模偏小，這與我國(guó)既有普速鐵路多年來客貨并重發(fā)展是分不開的。按照國(guó)家有關(guān)要求，為進(jìn)一步優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、降低物流成本、提高路網(wǎng)質(zhì)量和效率效益，更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，結(jié)合既有鐵路基礎(chǔ)條件和運(yùn)輸市場(chǎng)需求，科學(xué)有序發(fā)展重載鐵路，既有利于提高運(yùn)輸組織效率和效益，發(fā)揮鐵路在“六穩(wěn)六?！敝斜＜Z食能源安全的重要作用，也有利于落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排要求。

目前學(xué)者對(duì)重載鐵路運(yùn)輸組織模式、輪軌磨耗、機(jī)車車輛、工務(wù)電務(wù)、檢修等技術(shù)條件研究較多［1-7］，對(duì)通道布局、運(yùn)輸方案的綜合比選、重載鐵路發(fā)展方向等研究較少，我國(guó)重載鐵路發(fā)展受運(yùn)輸需求（貨運(yùn)量及貨運(yùn)流向集中度）、線路條件、線路客貨車比例、機(jī)車車輛等多因素影響，需統(tǒng)籌分析合理確定我國(guó)重載鐵路發(fā)展方向。

1 發(fā)展重載鐵路必要性

1.1 是“交通強(qiáng)國(guó)、鐵路先行”的需要

“速、密、重”是“交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行”的重要標(biāo)志之一，發(fā)展重載鐵路是“重”的具體體現(xiàn)。我國(guó)鐵路與國(guó)際先進(jìn)水平相比，雖然在重載技術(shù)領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但機(jī)車車輛軸重、列車牽引質(zhì)量等方面尚存差距。軸重25～27 t貨車占比不足10%，除煤運(yùn)專線外，貨物列車牽引質(zhì)量不超過6 000 t，與國(guó)外重載運(yùn)輸貨車軸重30 t、甚至42 t、列車牽引質(zhì)量普遍1～4萬t相比，還有一定差距。鐵路作為大能力、綠色低碳運(yùn)輸方式，應(yīng)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，以發(fā)展重載為契機(jī)，厚植骨干優(yōu)勢(shì)，有力支撐國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施，實(shí)現(xiàn)運(yùn)能增加、效益提升和重載技術(shù)世界領(lǐng)先多贏。

1.2 是發(fā)揮鐵路在大宗貨物運(yùn)輸骨干作用的需要

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深入推進(jìn)，以煤炭、鋼鐵為主的大宗貨物產(chǎn)地、銷地更加集約化、規(guī)?；?，全國(guó)煤炭生產(chǎn)地將主要集中于“三西”及新疆地區(qū)，調(diào)入地主要集中于湘鄂贛、川渝滇黔地區(qū)，煤炭、礦石資源地、消費(fèi)地分布更加明晰，調(diào)運(yùn)徑路更加明確。尤其是隨著國(guó)家打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)政策的持續(xù)推進(jìn)，現(xiàn)有大宗貨運(yùn)干線鐵路將承擔(dān)更多公路轉(zhuǎn)移運(yùn)量和水鐵聯(lián)運(yùn)運(yùn)量，發(fā)展重載鐵路可進(jìn)一步提升線路貨運(yùn)能力。

1.3 是降低運(yùn)輸成本提升效益的需要

隨著路網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，貨運(yùn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，運(yùn)輸成本和勞動(dòng)強(qiáng)度將大幅增加，這既不符合高質(zhì)量發(fā)展要求，也不利于鐵路可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展重載鐵路，不斷強(qiáng)化鐵路在綜合交通運(yùn)輸體系中的競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)運(yùn)量回歸，可促進(jìn)大宗貨物運(yùn)輸效率提升，減少人力物力，是打破運(yùn)量與成本同向增長(zhǎng)局面、優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、降低運(yùn)輸成本的有效途徑［8］。

1.4 是貫徹落實(shí)“六穩(wěn)六保”目標(biāo)的需要

煤炭、鋼鐵、糧食等大宗貨物是有關(guān)國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資，對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定具有戰(zhàn)略意義。為充分發(fā)揮鐵路在中長(zhǎng)距離大宗貨物運(yùn)輸中的優(yōu)勢(shì)作用，保障秋糧運(yùn)輸和全國(guó)煤炭調(diào)運(yùn)，建設(shè)重載鐵路通道，提升鐵路通道能力，對(duì)落實(shí)國(guó)家“六穩(wěn)六?！敝斜＜Z食能源安全具有重要意義。

2 我國(guó)重載鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 重載鐵路規(guī)模有待擴(kuò)充

按照最新國(guó)際重載運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，目前我國(guó)重載線路總長(zhǎng)約8 000 km，主要為大秦、浩吉等煤炭專運(yùn)通道。重載運(yùn)輸尚未覆蓋長(zhǎng)期運(yùn)能緊張的煤炭、鐵礦石等大宗貨物通道，亟待擴(kuò)大重載鐵路建設(shè)規(guī)模，提升鐵路通道運(yùn)輸能力［9］。

2.2 既有線基礎(chǔ)設(shè)施有待強(qiáng)化

除新建瓦日、浩吉鐵路滿足30 t軸重重載運(yùn)輸外，既有線路基礎(chǔ)設(shè)施建成時(shí)間跨度大、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，部分線下基礎(chǔ)設(shè)施（如小跨度橋涵、道岔等）不適應(yīng)重載運(yùn)輸，到發(fā)線長(zhǎng)度主要為850 m、1 050 m，提高貨物列車編組長(zhǎng)度難度大。

2.3 重載裝備現(xiàn)代化水平有待提升

經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)鐵路重載技術(shù)裝備水平取得長(zhǎng)足進(jìn)步，已擁有軸重25、27、30 t的重載機(jī)車和重載貨車，大秦鐵路年運(yùn)量達(dá)4.5億t、列車牽引質(zhì)量達(dá)2萬t。但技術(shù)裝備方面仍有不足，主要表現(xiàn)在重載機(jī)車車輛軸重未形成系列化，25 t軸重車輛通用性不強(qiáng)；重載貨車保有量低、規(guī)?；粔?。

3 鐵路通道貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)

3.1 適應(yīng)重載運(yùn)輸?shù)呢浳锲访?/h3>

目前國(guó)內(nèi)鐵路重載運(yùn)輸主要用于煤炭運(yùn)輸。隨著優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、推進(jìn)大宗貨物“公轉(zhuǎn)鐵”等政策實(shí)施，我國(guó)鐵路煤炭、冶煉物資等大宗貨物中長(zhǎng)距離運(yùn)輸將呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，其中全國(guó)鐵路2017年煤炭和冶煉物資運(yùn)量分別為21.5億t和7.6億t。從貨物載重的客觀實(shí)際和借鑒國(guó)外重載鐵路運(yùn)輸發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，重載運(yùn)輸主要用于煤炭、礦石等大宗貨物長(zhǎng)距離運(yùn)輸，近年來也呈現(xiàn)出向集裝箱等散裝貨物發(fā)展趨勢(shì)。2020年我國(guó)鐵路煤炭、冶煉物資運(yùn)量約為40億t，占貨運(yùn)總量的83.5%；2035年鐵路煤炭、冶煉物資運(yùn)量略有下降，約36億t左右，但仍占貨運(yùn)總量的60%左右。因此，我國(guó)適宜重載運(yùn)輸?shù)呢浳锲奉惤谥饕獮槊禾?、鐵礦石，遠(yuǎn)期結(jié)合雙層集裝箱發(fā)展規(guī)劃，將研究雙層集裝箱重載運(yùn)輸?shù)目尚行浴?/p>

3.2 相關(guān)通道煤炭運(yùn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)我國(guó)煤炭發(fā)展規(guī)劃，煤炭產(chǎn)地逐步向資源條件好、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的“三西”及新疆地區(qū)集中；銷地為長(zhǎng)三角、“兩湖一江”和成渝等西南地區(qū)。預(yù)測(cè)煤炭運(yùn)量2020年東部地區(qū)調(diào)入17.64億t，較2017年增長(zhǎng)1.85億t，2035年調(diào)入量約為15.9億～17.4億t；晉陜蒙2020年調(diào)出總量15.85億t，較2017年增加2.63億t；“兩湖一江”地區(qū)從晉陜蒙地區(qū)凈調(diào)入量2020年較2017年增加1 000萬t，同時(shí)還有約6 000萬t公路轉(zhuǎn)移運(yùn)量。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年、2035年全國(guó)鐵路煤炭運(yùn)量分別為28億、24.5億t左右，其中國(guó)鐵煤炭運(yùn)量19億和18.5億t。

根據(jù)《鐵路煤炭物流發(fā)展規(guī)劃研究報(bào)告》，隨著高速鐵路建設(shè)，部分既有線路能力得以釋放，同時(shí)以在建煤運(yùn)通道、既有煤運(yùn)通道改造、集疏運(yùn)線路建設(shè)為重點(diǎn)，煤炭運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)向重載化和系統(tǒng)化高效推進(jìn)，鐵路煤炭運(yùn)輸能力得以強(qiáng)化。煤炭運(yùn)量在4 000萬t/年以上的鐵路線路主要承擔(dān)“三西”地區(qū)煤炭調(diào)出，運(yùn)量在1 500萬～4 000萬t/年之間的鐵路線路主要承擔(dān)北煤南運(yùn)，800萬～1 500萬t/年以下的鐵路線路主要為煤炭集疏運(yùn)系統(tǒng)的組成部分。充分考慮區(qū)域煤炭調(diào)運(yùn)需求，結(jié)合相關(guān)通道運(yùn)量分配，主要線路運(yùn)量預(yù)測(cè)可見表1。

表1 主要煤運(yùn)線路煤炭運(yùn)量預(yù)測(cè) 萬t

3.3 相關(guān)通道金屬礦石運(yùn)量預(yù)測(cè)

2017年我國(guó)進(jìn)口鐵礦石10.75億t，重點(diǎn)集中在曹妃甸港（8 895萬t）、日照 港（12 054萬t）、天津港（10 162萬t）、青島港（7 275萬t）、京唐港（11 168萬t）、連云港（4 608萬t）等港口。2020年，曹妃甸港、京唐港疏運(yùn)量為1.5億t，主要運(yùn)往河北省東北部地區(qū)；日照港疏運(yùn)量為8 500萬t，主要運(yùn)往新菏兗日、隴海等鐵路沿線地區(qū)；天津港疏運(yùn)量為7 000萬t，主要運(yùn)往河北石家莊和邯鄲地區(qū)、內(nèi)蒙古包頭地區(qū)；青島港疏運(yùn)量為5 500萬t，主要運(yùn)往山東省內(nèi)和河北省邯鄲地區(qū)；連云港疏運(yùn)量為4 700萬t，主要運(yùn)往河南安陽、信陽地區(qū)、山西運(yùn)城地區(qū)和陜西漢中地區(qū)等［10］。

首先結(jié)合試塊的模數(shù)及澆注溫度，為了降低石墨漂浮，防止碎塊狀石墨的產(chǎn)生，控制CE＝4.15%～4.25%、wC＝3.45%～3.60%、wSi＝2.10%～2.25%。考慮到利用M n的合金化作用（部分固溶強(qiáng)化、另外提高珠光體含量），控制wMn＝0.30%～0.40%。P、S為有害元素，控制wP＜0.07%、wS＜0.02%。在厚大斷面球墨鑄鐵中，為了防止球化衰退，控制wMg＝0.035%～0.045%。厚大斷面易于出現(xiàn)碎塊狀、開花狀石墨，適當(dāng)?shù)呐淙肱c稀土匹配的Sb元素，原鐵液中加入wSb＝0.003%～0.005%，以減小碳的擴(kuò)散能力，從而阻礙碳的過分石墨化。

根據(jù)《鐵路冶煉物資物流發(fā)展規(guī)劃研究》，預(yù)測(cè)2020年、2030年，全國(guó)鐵路冶煉物資運(yùn)量分別為12.1億、11.5億t左右，其主要增量在于進(jìn)口鐵礦石，預(yù)測(cè)2020年鐵路疏運(yùn)進(jìn)口鐵礦石運(yùn)量5.7億t，較2017年增加3.3億t。沿海主要港口鐵礦石鐵路疏港運(yùn)輸量參見表2。

表2 2020年沿海主要港口后方鐵路通道鐵礦石運(yùn)量萬t

4 重載運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)可能規(guī)模分析

根據(jù)對(duì)我國(guó)煤炭、冶煉物資產(chǎn)運(yùn)銷分析，可發(fā)展為重載通道的主要是煤炭運(yùn)輸通道和金屬礦石運(yùn)輸通道。

4.1 煤炭運(yùn)輸通道

（1）煤炭專用通道，運(yùn)量8 000萬t以上線路：大準(zhǔn)線―大秦線、唐呼線、瓦日線及浩吉鐵路（蒙華）；

（2）煤炭主要通道，運(yùn)量5 000萬～8 000萬t線路：濱州線、通霍線、同蒲線、石太線―石德線、侯月線―新焦線―新石線及包西線―西康線―襄渝線；

（3）煤炭輔助通道，運(yùn)量3 000萬～5 000萬t線路：濱綏線―圖佳線、京哈線、焦柳線、蘭新線―蘭渝線、青阜線―阜淮線―淮南線―皖贛線及寧西線。

4.2 金屬礦石運(yùn)輸通道

（1）礦石主要通道，運(yùn)量5 000萬t以上線路：新石線―焦新線、膠濟(jì)線、唐曹線僅供唐山范圍內(nèi)鋼廠、運(yùn)距較短（小于150 km）；

根據(jù)貨物流向，3 000萬t以上的進(jìn)口鐵礦石運(yùn)輸通道與多數(shù)煤炭運(yùn)輸通道共通道，其運(yùn)輸可利用煤炭運(yùn)輸空車方向。

4.3 重載運(yùn)輸路網(wǎng)規(guī)模分析

綜合上述分析，在運(yùn)輸需求方面，我國(guó)可發(fā)展為重載鐵路通道包括大秦、唐呼、瓦日、浩吉等專用通道，濱州、通霍、北同蒲、石太―石德、侯月―新石、包西線―西康―襄渝、邯濟(jì)―邯長(zhǎng)―膠濟(jì)、濱綏―圖佳、京哈、焦柳、蘭新―蘭渝、青阜―阜淮―淮南―皖贛、寧西、隴海、邯黃、遷曹鐵路，線網(wǎng)總規(guī)模約22 700 km，其中專用通道規(guī)模約3 800 km、主要通道規(guī)模約6 900 km、輔助通道約12 000 km；既有重載路網(wǎng)規(guī)?？赏卣?6 900 km?？砂l(fā)展重載鐵路線網(wǎng)見圖1。

圖1 可發(fā)展重載鐵路線網(wǎng)示意圖

5 重載鐵路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

根據(jù)國(guó)家批復(fù)的中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，按照運(yùn)輸市場(chǎng)需求，可發(fā)展重載鐵路線網(wǎng)總規(guī)模約22 700 km，經(jīng)對(duì)移動(dòng)裝備發(fā)展條件和基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性分析，適宜發(fā)展重載形成“六橫三縱”鐵路網(wǎng)（見圖2），總規(guī)模約9 900 km（見表3）。

表3 “六橫三縱”線網(wǎng)里程表 km

6 重載運(yùn)輸發(fā)展方向（路徑）比選

根據(jù)我國(guó)重載鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，按照“3個(gè)世界領(lǐng)先、3個(gè)進(jìn)一步提升”的總體要求，結(jié)合貨物運(yùn)輸需求、線路裝備技術(shù)條件和鐵路提質(zhì)增效發(fā)展等，對(duì)我國(guó)鐵路重載發(fā)展方向（路徑）進(jìn)行綜合分析比選。

方案1：進(jìn)一步提升重載專用通道技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)重載軸重、牽引質(zhì)量指標(biāo)早日邁進(jìn)世界領(lǐng)先行列，同時(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效。目前，我國(guó)既有重載通道中的大秦線、唐呼線重載運(yùn)輸效率已達(dá)世界先進(jìn)水平，但最大軸重僅為27 t，最大牽引質(zhì)量為2.1萬t；新建瓦日線、浩吉線雖可適應(yīng)30 t軸重重載運(yùn)輸，最長(zhǎng)到發(fā)線長(zhǎng)度為1 700 m，最大牽引質(zhì)量不超過1.2萬t，距世界單列牽引質(zhì)量4萬t、軸重32.5～40 t的領(lǐng)先水平還存在一定差距。該方案通過提升重載專用通道的線路基礎(chǔ)設(shè)施和裝備技術(shù)水平，以提升軸重和增加列車編組為途徑，實(shí)現(xiàn)我國(guó)正式運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)大重載列車（列車牽引質(zhì)量達(dá)到3萬t以上）、重載最大軸重進(jìn)一步提高的目標(biāo)。該方案缺點(diǎn)是線路執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)較高，重載技術(shù)水平提升預(yù)計(jì)改造投資較大、資本收益率偏低，只能在新建線路上選擇該標(biāo)準(zhǔn)方案，不能作為既有線發(fā)展重載鐵路運(yùn)輸?shù)姆较颉?/p>

圖2 我國(guó)重載鐵路線網(wǎng)規(guī)劃示意圖

方案2：提升主要通道（煤炭和金屬礦石主要通道、輔助通道，在此統(tǒng)稱為主要通道，下同）重載運(yùn)輸能力，釋放其他線路能力以滿足貨運(yùn)市場(chǎng)多元需求。目前，主要通道均為貨運(yùn)干線，除承擔(dān)大宗物資運(yùn)輸外，還承擔(dān)著部分旅客和其他貨物運(yùn)輸任務(wù)。主要通道拓展重載網(wǎng)絡(luò)能夠高效利用線路能力資源，提升貨物運(yùn)輸密度，有利于發(fā)揮重載通道規(guī)模效應(yīng)、提高運(yùn)輸組織效率，釋放線路運(yùn)輸能力，為發(fā)展白貨和旅客運(yùn)輸預(yù)留條件。該方案缺點(diǎn)是提升主要通道的重載運(yùn)輸能力可能涉及大量工程技術(shù)改造，不僅各站的改造條件差異大，且對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸生產(chǎn)組織可能產(chǎn)生較大影響。此外，受既有線路基礎(chǔ)條件限制，僅拓展主要通道為重載運(yùn)輸通道，較難實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸世界領(lǐng)先水平這一發(fā)展目標(biāo)。

方案3：提高重載專用運(yùn)輸通道技術(shù)水平的同時(shí)，科學(xué)有序拓展重載網(wǎng)絡(luò)，逐步發(fā)展重載運(yùn)輸。該方案結(jié)合方案1與方案2優(yōu)點(diǎn)，在推動(dòng)我國(guó)重載運(yùn)輸技術(shù)趕超世界領(lǐng)先水平的同時(shí)，極大地釋放了主要通道的運(yùn)輸能力，為白貨運(yùn)輸高效、快捷發(fā)展創(chuàng)造了條件。該方案缺點(diǎn)是投資規(guī)模大、工程改造周期較長(zhǎng)、短期內(nèi)大面積鋪開發(fā)展重載運(yùn)輸面臨挑戰(zhàn)。

綜合考慮各方案在提升我國(guó)重載技術(shù)水平、提高全網(wǎng)運(yùn)輸效率等方面的預(yù)期效果，建議秉承穩(wěn)妥推進(jìn)、分步實(shí)施原則，優(yōu)先采用方案3，科學(xué)有序拓展重載鐵路網(wǎng)絡(luò)，逐步發(fā)展重載運(yùn)輸。

7 結(jié)束語

從優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、降低鐵路運(yùn)營(yíng)成本、提高路網(wǎng)質(zhì)量和效率效益，更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等角度來看，有序發(fā)展重載運(yùn)輸，既有利于提高運(yùn)輸組織效率和效益，也有利于落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排要求，發(fā)展重載鐵路是必要的。通過從運(yùn)輸需求、移動(dòng)裝備發(fā)展條件、基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)合理性等方面統(tǒng)籌分析、綜合比選，我國(guó)重載鐵路發(fā)展方向?yàn)橛行蛲卣怪剌d鐵路網(wǎng)絡(luò)，逐步發(fā)展重載，統(tǒng)籌各方面因素科學(xué)合理確定。