论文部分内容阅读
摘 要： 铁路重载运输在提高运能和劳动生产率、降低运营成本、提高铁路货运市场份额等方面发挥积极作用，受到各国的重视。经过多年的实践，我国发展重载运输取得了巨大的成绩，同时，在重载运输技术设备和运营组织管理上也存在不足。
关键词： 铁路；重载运输；机车车辆；安全监测
一、铁路重载运输的简介
铁路重载货物列车的开行 ，是铁路挖潜、提效、扩能的一项重要举措。世界上发展重载运输较早的国家如美国、澳大利亚、加拿大、南非、巴西、俄罗斯等国的运营实践证明，铁路重载运输在提高铁路运输能力和效率，提高劳动生产率、降低运输成本、增强市场竞争力等方面有明显的效果。美国1980～2000年发展重载20年虽然路网优化后减少40%，货车数量减少50%，但市场份额增加35%～41%，利润达历史最高水平81亿美元。澳大利亚纽曼公司1980年开行重载列车，重载铁路平均牵引重量26000t，周转时间28h，到2000年油耗下降43%，劳动生产率6000万tkm/人，居世界之首位，机车利用率提高36%。
二、我国铁路重载运输的发展
我国铁路重载运输经历了三个阶段 ，采取了三种运输组织模式 。第一阶段自1985年至1990年为改造旧线，开行组合式重载列车模式的阶段。它是由两列或两列以上首尾相接普通货物列车合并连挂编组而成的组合列车。自1984年以后，先后在北京、沈阳、郑州、济南等局开行了7400 t组合列车。第二阶段自1990年至1992 年为新建大秦铁路，开行单元式重载列车模式的阶段。大秦线是我国第一条双线电气化煤炭重载运输专线 ，主要承担晋北、内蒙西部和陕北的煤炭外运任务。1992年开通运营，并成功地开行了6000t和10000t的单元式重载列车。十几年来，运量逐年增长，2002年实际运量达1.034亿吨，2004年—2006年经过2亿吨扩能改造后，主要开行10000吨和20000吨的组合重载列车，运量进一步提升。到2008年，大秦线年运量达到3.4亿吨，为世界第一。第三阶段为 1992 年以后，对沿海繁忙干线逐步改造，开行了整列式的5000t级重载列车模式的阶段。
三、铁路重载运输需要发展的技术装备和我国的现状
1、重载运输对机车的要求
（1）合理的功率和牵引力。由于内燃机车的功率受到轴重和直流传动方式的制约，发展交流传动的重载电力机车是必然的方向。和谐系列货运电力机车是南车集团、北车集团与国外企业合作，国产化的新一代交流传动货运机车。分为每轴1200KW的和谐1、2、3型，每轴1600KW的和谐1B、2B、3B，9600KW大功率机车，以及六轴、7200KW的和谐1C、和谐2C、和谐3C型。和谐系列大功率机车能够满足在12‰以下的坡道上单机牵引5000—5500吨，双机1万吨的重载列车牵引功率要求。大秦线首次采用两台和谐大功率机车加可控列尾的方式，开行2万吨重载组合列车取得了成功。
（2）机车同步牵引遥控和通信联络操纵系统。美国研发“Locotrol”系统，采用无线传输前后列车控制信息，前、中、后部机车可以遥控同步牵引与制动，减轻重载列车的牵引车钩力，在弯道上减少列车阻力，减少轮轨磨耗。我国大秦线首次实现“Locotrol”技术和GSM-R技术的结合，把“Locotrol”技术由过去的点到点通信传输发展为系统网络通信传输，解决了机车间通信距离限制的关键问题，并成功应用于20000吨重载列车的开行。
（3）低动力和径向转向架。为了减轻机车车辆对线路的破坏作用，必须发展低动力作用的转向架；为了改善机车的曲线通过性能，同时不降低机车车辆的横向稳定性，必须发展径向转向架。低动力和径向转向架技术我国虽已掌握，而且开始小批量生产带径向转向架的重载机车，但是已经装备的机车数量少。
2、重载车辆技术
（1）货车大型化。货车大型化的主要途径是提高车辆轴重。国际重载协会2005年把重载货车的轴重标准从25吨提高到27吨。目前，美国、加拿大、澳大利亚的重载列车普遍采用35.4吨轴重。巴西、瑞典已采用30吨轴重标准。从2006年开始，我国通用货车轴重提高到23吨。C76、C80 运煤专用敞车采用25吨轴重，30吨轴重货车的研制已开启。从车辆制造技术上说，我国已经具备35吨-40吨轴重车辆生产能力，南车集团设计生产的轴重40吨的矿石车已经出口澳大利亚。
（2）车辆轻型化。对于重载运输来说，降低车辆自重是提高货车静载重的有效途径。车辆轻型化的途径一是应用不锈钢、铝合金、高强度合成材料取代传统的普通碳素钢材料；二是采用车体承载型式和优化结构设计的手段来实现。我国自行设计生产的C76、C80 运煤专用敞车就采用铝合金、不锈钢材料，已能批量生产，达国际先进水平。
（3）高强度车钩和大容量缓冲装置。随着重载列车编组辆数和牵引重量的不断增加，机车车辆间的纵向力随之增大，特别是在列车启动和制动时，车钩作用力要比普通列车大的多，因此，需要加强货车车钩强度。目前，我国重载货车使用的高强度旋转车钩与大容量缓冲器投入运用。不仅可以满足重载列车牵引的需要，还可以满足整列列车在卸车点不摘车连续翻卸的要求。
（4）重载列车制动技术。由于空气制动波速无法超过300m/s，重载列车在常用、紧急制动时发生前后车辆制动不一致，造成严重的断钩、脱轨事故。电控空气制动系统（ECP）可以保证重载长大列车运行安全，平均车钩力降低25%，断钩大大减少，消除制动工况下脱轨危险，直通制动、充风快、下坡安全，制动距离缩短。当前我国在自主创新基础上已掌握ECP关键核心技术，研制的系统技术指标已达国际先进水平。
3、重载线路和养护维修装备
重载铁路由于运量大、轴重大，对线路的冲击和破坏力也更大。开行重载列车必须有与之相适应的线路，它们必须符合重载列车在运行中静动荷载对线路所产生的各种力的要求。通过研究和大秦线的建设实践，我国在重载线路的路基、桥梁、重型轨道结构和无缝线路等方面的设计和施工技术方面比较成熟。但是，与发达国家比较，在线路的养护维修方面还有不少差距，机械化程度不高。重载发达国家线路作业机械化已达90%以上，以大型养路机械来保证达到重载线路的技术标准。
4、 重载铁路安全监测技术
国外重载铁路安全监测技术主要包括重载机车故障遥测技术、车辆安全监测系统、轨道检测技术和接触网监测技术。我国铁路地对车安全监控预警体系，简称“5T”系统在主要干线上已建立，功能齐全，已达国际先进水平，在铁路重载运输中发挥了重要作用；钢轨探伤车引进美国产品，正在国产化；轨检车技术已接近国际先进水平；货车装载状态检查系统—安全门已推广应用；接触网检测技术—具有先进水平。但是在管理、产品质量和可靠性、技术标准体系、养护维修体制等方面还存在较大差距。 （作者单位：湖南铁路科技职业技术学院）
参考文献：
[1] 杨浩，《铁路重载运输》[M]，北京交通大学出版社 2010年。
[2] 孙竹生等，车钩、缓冲器、制动装置在我国重载运输发展地位和步骤初探[J]，铁道车辆，1987年第1期。
[3] 陈似松，我国铁路重载运输的发展及其对机车的要求[J]，上海铁道大学学报1998年第6期。
[4] 刘杰伦，对我国铁路重载运输发展的探讨[J]，铁道运输与经济 2008年第12期。
关键词： 铁路；重载运输；机车车辆；安全监测
一、铁路重载运输的简介
铁路重载货物列车的开行 ，是铁路挖潜、提效、扩能的一项重要举措。世界上发展重载运输较早的国家如美国、澳大利亚、加拿大、南非、巴西、俄罗斯等国的运营实践证明，铁路重载运输在提高铁路运输能力和效率，提高劳动生产率、降低运输成本、增强市场竞争力等方面有明显的效果。美国1980～2000年发展重载20年虽然路网优化后减少40%，货车数量减少50%，但市场份额增加35%～41%，利润达历史最高水平81亿美元。澳大利亚纽曼公司1980年开行重载列车，重载铁路平均牵引重量26000t，周转时间28h，到2000年油耗下降43%，劳动生产率6000万tkm/人，居世界之首位，机车利用率提高36%。
二、我国铁路重载运输的发展
我国铁路重载运输经历了三个阶段 ，采取了三种运输组织模式 。第一阶段自1985年至1990年为改造旧线，开行组合式重载列车模式的阶段。它是由两列或两列以上首尾相接普通货物列车合并连挂编组而成的组合列车。自1984年以后，先后在北京、沈阳、郑州、济南等局开行了7400 t组合列车。第二阶段自1990年至1992 年为新建大秦铁路，开行单元式重载列车模式的阶段。大秦线是我国第一条双线电气化煤炭重载运输专线 ，主要承担晋北、内蒙西部和陕北的煤炭外运任务。1992年开通运营，并成功地开行了6000t和10000t的单元式重载列车。十几年来，运量逐年增长，2002年实际运量达1.034亿吨，2004年—2006年经过2亿吨扩能改造后，主要开行10000吨和20000吨的组合重载列车，运量进一步提升。到2008年，大秦线年运量达到3.4亿吨，为世界第一。第三阶段为 1992 年以后，对沿海繁忙干线逐步改造，开行了整列式的5000t级重载列车模式的阶段。
三、铁路重载运输需要发展的技术装备和我国的现状
1、重载运输对机车的要求
（1）合理的功率和牵引力。由于内燃机车的功率受到轴重和直流传动方式的制约，发展交流传动的重载电力机车是必然的方向。和谐系列货运电力机车是南车集团、北车集团与国外企业合作，国产化的新一代交流传动货运机车。分为每轴1200KW的和谐1、2、3型，每轴1600KW的和谐1B、2B、3B，9600KW大功率机车，以及六轴、7200KW的和谐1C、和谐2C、和谐3C型。和谐系列大功率机车能够满足在12‰以下的坡道上单机牵引5000—5500吨，双机1万吨的重载列车牵引功率要求。大秦线首次采用两台和谐大功率机车加可控列尾的方式，开行2万吨重载组合列车取得了成功。
（2）机车同步牵引遥控和通信联络操纵系统。美国研发“Locotrol”系统，采用无线传输前后列车控制信息，前、中、后部机车可以遥控同步牵引与制动，减轻重载列车的牵引车钩力，在弯道上减少列车阻力，减少轮轨磨耗。我国大秦线首次实现“Locotrol”技术和GSM-R技术的结合，把“Locotrol”技术由过去的点到点通信传输发展为系统网络通信传输，解决了机车间通信距离限制的关键问题，并成功应用于20000吨重载列车的开行。
（3）低动力和径向转向架。为了减轻机车车辆对线路的破坏作用，必须发展低动力作用的转向架；为了改善机车的曲线通过性能，同时不降低机车车辆的横向稳定性，必须发展径向转向架。低动力和径向转向架技术我国虽已掌握，而且开始小批量生产带径向转向架的重载机车，但是已经装备的机车数量少。
2、重载车辆技术
（1）货车大型化。货车大型化的主要途径是提高车辆轴重。国际重载协会2005年把重载货车的轴重标准从25吨提高到27吨。目前，美国、加拿大、澳大利亚的重载列车普遍采用35.4吨轴重。巴西、瑞典已采用30吨轴重标准。从2006年开始，我国通用货车轴重提高到23吨。C76、C80 运煤专用敞车采用25吨轴重，30吨轴重货车的研制已开启。从车辆制造技术上说，我国已经具备35吨-40吨轴重车辆生产能力，南车集团设计生产的轴重40吨的矿石车已经出口澳大利亚。
（2）车辆轻型化。对于重载运输来说，降低车辆自重是提高货车静载重的有效途径。车辆轻型化的途径一是应用不锈钢、铝合金、高强度合成材料取代传统的普通碳素钢材料；二是采用车体承载型式和优化结构设计的手段来实现。我国自行设计生产的C76、C80 运煤专用敞车就采用铝合金、不锈钢材料，已能批量生产，达国际先进水平。
（3）高强度车钩和大容量缓冲装置。随着重载列车编组辆数和牵引重量的不断增加，机车车辆间的纵向力随之增大，特别是在列车启动和制动时，车钩作用力要比普通列车大的多，因此，需要加强货车车钩强度。目前，我国重载货车使用的高强度旋转车钩与大容量缓冲器投入运用。不仅可以满足重载列车牵引的需要，还可以满足整列列车在卸车点不摘车连续翻卸的要求。
（4）重载列车制动技术。由于空气制动波速无法超过300m/s，重载列车在常用、紧急制动时发生前后车辆制动不一致，造成严重的断钩、脱轨事故。电控空气制动系统（ECP）可以保证重载长大列车运行安全，平均车钩力降低25%，断钩大大减少，消除制动工况下脱轨危险，直通制动、充风快、下坡安全，制动距离缩短。当前我国在自主创新基础上已掌握ECP关键核心技术，研制的系统技术指标已达国际先进水平。
3、重载线路和养护维修装备
重载铁路由于运量大、轴重大，对线路的冲击和破坏力也更大。开行重载列车必须有与之相适应的线路，它们必须符合重载列车在运行中静动荷载对线路所产生的各种力的要求。通过研究和大秦线的建设实践，我国在重载线路的路基、桥梁、重型轨道结构和无缝线路等方面的设计和施工技术方面比较成熟。但是，与发达国家比较，在线路的养护维修方面还有不少差距，机械化程度不高。重载发达国家线路作业机械化已达90%以上，以大型养路机械来保证达到重载线路的技术标准。
4、 重载铁路安全监测技术
国外重载铁路安全监测技术主要包括重载机车故障遥测技术、车辆安全监测系统、轨道检测技术和接触网监测技术。我国铁路地对车安全监控预警体系，简称“5T”系统在主要干线上已建立，功能齐全，已达国际先进水平，在铁路重载运输中发挥了重要作用；钢轨探伤车引进美国产品，正在国产化；轨检车技术已接近国际先进水平；货车装载状态检查系统—安全门已推广应用；接触网检测技术—具有先进水平。但是在管理、产品质量和可靠性、技术标准体系、养护维修体制等方面还存在较大差距。 （作者单位：湖南铁路科技职业技术学院）
参考文献：
[1] 杨浩，《铁路重载运输》[M]，北京交通大学出版社 2010年。
[2] 孙竹生等，车钩、缓冲器、制动装置在我国重载运输发展地位和步骤初探[J]，铁道车辆，1987年第1期。
[3] 陈似松，我国铁路重载运输的发展及其对机车的要求[J]，上海铁道大学学报1998年第6期。
[4] 刘杰伦，对我国铁路重载运输发展的探讨[J]，铁道运输与经济 2008年第12期。