重载铁路的发展历史及重大意义.doc

最近中国成功的进行了30t轴重的重载铁路实验，这是技术上的一次突破。我发现不少吧友对重载铁路的概念不大清晰，也对其意义不大了解，所以我以一个铁路爱好者的角度像各位解释一下这个概念。我不是专业人士，因此如有错误，我恳请各位专业人士指点。重载铁路，顾名思义，指的是运载量巨大的铁路。由于铁路运输量大，价格相对便宜，速度较快，并且效率较高，在很多国家，铁路成为了物资以及旅客运输的主要方式。
由于普通铁路载重有限，因此便有了专用的重载铁路，专门运输大宗货物，提高效率。
重载铁路有这么几个特征：
1.行驶列车总重大
2.行驶车辆轴重大
3.行车密度大
并且主要运输大宗货物，尤其是原材料，如铁矿石，煤炭，石油等等
这三个概念都很好理解，但首先我还是向各位介绍一下轴重的概念。
一般的车辆都有数个车轴（货车4轴居多），整个车皮的自重+最大载重除以轴数便是这个车辆的轴重
例如C80型敞车自重20t，载重80t，因此轴重25t
如同很多事物，重载铁路也有自己的标准。世界重载协会在1986年 1994年 2005年三次修订了重载铁路标准
我们先看看1994年的（3选2）
— 列车重量至少达到5000吨；
— 轴重达到或超过25吨；
— 在长度至少为150公里的线路上年运量不低于2000万吨。
接下来的是2005年的（3选2）
— 列车重量不小于8000 吨；
— 轴重达27 吨以上；
— 在长度不小于150 公里线路上年运量不低于4000万吨。
结合我国的实际情况，中国国内的主要干线，如京广线，京沪线，陇海线等等都能达到1994年标准。国内目前只有晋中南、大秦、朔黄等线路能达到2005年标准
可能有人会问了：平时我们见到的火车都那么长，看起来能装不少东西，为什么还要专门搞重载运输呢
回答很简单：由于普通铁路的运输远远不能满足需求，同时效率较低，并且难以提升运量（要兼顾客运列车的运行），因此有必要修建重载铁路。
但是由于国情的不同，并不是所有国家都修建了重载铁路的。例如西欧大部分国家铁路货运运量小，修建重载铁路的必要性不大。
世界上仅有中国、美国、俄罗斯、巴西、澳大利亚、南非、瑞典等国家发展了重载铁路，并且取得了较大成功。但各个国家出于不同需求，运行模式都有所不同。
中国、美国、俄罗斯除了运输原材料以外，还大量运输其他货物，例如集装箱等等
巴西、澳大利亚、南非、瑞典主要以运输当地的矿产资源，如煤炭铁矿当地为主。
因此，世界上重载列车主要有3中模式
1.重载单元列车：列车固定编组，货物品种单一，运量大并且集中，在装卸地之间循环运转。以美国加拿大为代表，包括巴西 澳大利亚和南非等国家开行这样的列车。中国在大秦线上使用C70 C76 C80（C指敞车，没盖的货车，后面的数字是载重量）开行这样的重载列车
2.重载组合列车：两列或者两列以上的列车合并，使得列车运行时间间隔为0.这种列车以俄罗斯为代表。大秦线上开行的4x5000t列车和2x10000t列车就是这种模式
3.重载混编列车：单机或者多机牵引，由不同形式和载重的货车混合编成，同时可在运行途中根据需要进行改编，因此有很大的通用性。我国京沪京广京哈等主要干线开行的5000t货物列车都属于这种模式
世界重载技术是从上世纪50年代发展起来的。上世纪80年代后，由于计算机和半导体技术的蓬勃发展，使得铁路重在运营技术和装备水平有了很大的提高。
由于技术的发展，重载列车牵引重量记录也不断刷新。
2001年6月21日，澳大利亚在纽曼山至海得兰铁路上，开行了有682辆货车编组的重载列车，由8台AC6000型机车牵引。列车全长7353m，总重99734t，载重82000t，创造了世界纪录。该车平均速度为55km/h.
但在实际运营中，根据不同的需求以及条件，各国各线路普遍开行的列车重量也都有较大差别。
目前来看，国外主要重载铁路的牵引重量在10000-30000t之间
美国重载列车编组通常为108节，牵引重量13600t。在加拿大则是124辆，重量16000t。南非则是20000t，澳大利亚一般是37500t，巴西一般为31000t
1. 机车技术

目前各国重载内燃机车的功率已经达到了4000KW以上，电力机车普遍6400KW以上。同时主要采用交流牵引电动机（感兴趣的吧友可以自己查，如果我要讲这个又要讲很久了），以保障效率以及粘着水平（就是尽量减少打滑）。
2．货车技术
大轴重、低自重的重型化货车是当前重载货车发展的方向。在轴重方面，美国、加拿大、澳大利亚等为32.5-35.7吨，巴西、瑞典为30吨，南非为26吨，俄罗斯计划提高到27吨。在车体材料方面，国外普遍采用了低合金钢及铝合金、不锈钢，美国90%的重载货车采用了铝合金车体。在转向架方面，南非、瑞典采用了径向转向架，加拿大、美国、澳大利亚等国也研制了导向臂式货车转向架，大大降低了轮轨间的磨耗。
3．机车无线同步操纵与电控制动技术
1959年，美国首先进行了机车无线同步操纵系统（LOCOTROL）的试验。该系统由安装在头部本务机车上的主控设备和安装在从控机车的受控设备及无线通信系统组成。目前，LOCOTROL系统产品已发展到第四代产品，其性能不断完善，可靠性不断提高，性价比较好，在世界铁路上，仅GE公司的产品就推广应用约7000台套。
1995年，美国开始研制列车电控空气制动系统 (ECP)，1997年ECP在北美开始装车试验。ECP电控空气制动系统由机车和每辆车辆上的控制单元及列车网络组成。目前，美国、加拿大、澳大利亚、南非等国已在重载铁路上采用了该项技术。
4．线路技术
国外重载线路普遍铺设60kg/m及以上的重型钢轨，采用钢轨涂油润滑和打磨技术，通过强化钢轨材质等措施来提高钢轨的强度、延长钢轨使用寿命和减少维修工作量。同时，各国重载线路基本上铺设了无缝线路，以提高线路的稳定性、平顺性。各国重载线路还通过增加道碴厚度和密实度，来改善线路结构的整体承载能力和提高线路的稳定性，美国、加拿大、南非等国的重载线路道床厚度一般都在30厘米以上，巴西道床厚度达40厘米。
值得一提的是，澳大利亚的重钢轨都是攀钢制造的。
改革开放后，由于经济发展，导致旅客和货物运输量不断增加。刚从十年浩劫中恢复过来的中国铁路需要承担极大的运输压力。80年代初期，国内干线主要使用内燃机车，只有西南的部分线路使用电力机车，很多地方仍然还有蒸汽机车运行，干线通行效率低，单机牵引重量小，使得大量货物积压在仓库中。
当年国内干线主要使用ND5、DF4、DF4B以及DF1、DF3型内燃机车。电力机车只有SS1，刚刚研制出来的SS3，进口的6G。80年代中后期慢慢有了8G，8K，6K等进口的大功率电力机车。
1984年11月，北京铁路局首次在大同和秦皇岛之间开行7400t重载组合列车，使用了两台美国进口的ND5型内燃机车。
1985年，铁道部决定在沈山线开行7000t重载组合列车。86年4月正式纳入运行图，每日固定开行5列。
同年年底，京沪、京广线的部分区间也开始开行双机牵引的重载组合列车，重量在6000-8000t之间不等。
80年代末开始，我国开始修建大秦铁路。
1990年6月5日，大秦线上首次实验开行了一列由两台SS3型电力机车牵引的120辆煤车，全长1630m，总重10404t。1992年12月底，大秦线全线开通，主要开行6000-10000t的组合列车
从1992年期，中国开始改造繁忙干线，开行5000t重载混编列车。1997年起，中国铁路三大干线都开行了5000t级重载列车
2003年起，中国开始研制20000t级重载列车的运营及控制。2006年3月，大秦线首次开行20000t重载组合列车，并逐渐形成常态
2007年后，全国各大干线的货运列车重量提升到了5500-5800t
2014年，中国成功进行了30000t重载列车的实验，基本达到了世界重载运输较为先进的水平
，说一下发展重载铁路的意义。
1.促进运输。通过重载运输，单次运输量有显著增加，因此货车的周转也加快了，提高了效率，同时节约了购买货车的资金。加快货运流转速度对于促进经济，提高生产效率也有间接作用。
2.提高客运效率。在传统的客货混跑的铁路上，货车运行慢，客车快，速度差别大，导致整体通过能力差，如果实现客货分流，由于客车之间运行速度差距小，可以把线路腾出来，让客车使用，这样可以多增加客车车次，方便出行。
3.促进电子电气技术的发展。重载铁路对于机车以及控制系统的要求高于普通铁路。重载铁路机车的功率大，要求稳定性高，对于控制系统的灵活性、安全性和稳定性也远高于普通铁路。控制系统在这方面表现很突出。有人说过，重载不就是多些车头多些车皮嘛，事实远非如此。增加了整车的载重，对制动系统要求很高（列车使用空气制动，空气在列车管中最快300m/秒，一列20000t重的列车有3000多米长，也就是说，从司机扳动制动闸到空气传到最后一节车厢时间超过10s，这样大的延迟很容易引发事故），因此长车往往在中间还有机车，一方便牵引，二方便制动。因此远程控制就变得很重要了，远程控制是一门尖端技术，目前也只有通用电气的locotrol各方面性能比较优异。所以研发出一套自主技术的控制系统是很有必要，也很有意义的。因此发展重载运输，也会同时发展这些相关产业，而这些相关产业还可以在社会的其他方面起到积极的意义。
4.促进材料科学的发展。由于牵引定数的增加，使得车钩、转向架的负担也越来越大，研究轻量化的高强度材料有益于提高运输效率，同时为了提高整车的利用率，重载列车的车厢无一例外使用了轻量化的铝合金以及不锈钢等材料，继续研究轻量化高强度的材料有助于提升运输效率，同时也可以运用在航空航天等等尖端领域。国内的材料科学一直以来相对薄弱，因此在这方面的研究也可以间接推动其他科学的发展。