重载运输铁路现代化的标志

2009年6月21-24日,上海国际会议中心,由我国铁道部和国际重载协会共同主办的第九届国际重载运输大会将在此召开.大会以重载运输的创新、实践与发展为主题,将有来自中国、美国、南非、澳大利亚、瑞典、印度、俄罗斯、巴西、德国等国的铁路研究人员、技术人员和管理人员代表以及世界范围内的铁路产品供应商、制造商和运营商代表500多人将参加大会.

作为国际重载协会的发起国之一,中国的铁路重载运输发展迅速,已达到国际先进水平.这次大会将为世界各国从事重载运输的同行提供一个交流与合作的机会,共同推动国际重载运输的发展.在大会召开前,本刊将向读者介绍一个国际重载运输和中国的重载运输发展状况.

国际重载运输发展迅速

重载运输是除高速铁路以外,铁路现代化的又一个标志.重载运输是指在先进的铁路技术装备下,扩大列车编

组,提高列车重量的运输方式――即重载列车.

自1978年第一届国际重载大会在澳大利亚佩思召开,重载运输从概念的提出到蓬勃发展经历了一个技术不断进步的过程,已被国际上公认是铁路货运发展的方向.至今发展重载运输的国家已经遍及五大洲和几乎所有的铁路大国.

北美是重载运输发展最早的地区.20世纪70年代末,美国一级铁路开始了重载运输.以1980年为指数100%,则北美一级铁路由于大力发展重载运输技术,1999年铁路生产率(即每1美元运营成本所获得的吨英里周转量)提高了171%,达到271%.货车平均容量提高15.1%,事故率降低了64%,运行成本下降了65%,在北美货运市场的占有份额从1980年的37.5%增加到1999年的40.3%.目前北美一级铁路的货运收入已达到历史最高水平.

澳大利亚的纽曼矿山铁路全长427公里,是一条单线内燃牵引准轨铁路,建于1969年,归属BHP公司.BHP公司经营铁矿、铁路及港口,从1973年开始研究采用重载运输技术,劳动生产率逐年提高,成本逐年下降,2000年与1980年相比,燃油消耗下降43%,每百万吨矿石运输所需人力从30人下降到5人.机车车辆无故障运行距离由300万公里上升到920万公里,可靠性上升3倍.机车车辆利用率提高了36%.车轮、钢轨寿命提高了3-5倍.

南非有2条重载铁路线,OREX铁矿重载铁路为单线准轨,全长860公里,COALlink运煤重载铁路为窄轨复线,全长600公里.这2条线由于在70年代末采用重载运输技术,运量与效益逐年提高,2000年与1980年相比,OREX铁矿线年运量从900万吨提高到2600万吨,COALlink煤运线年运量从1900万吨提高到6800万吨.运量成倍地提高也使效益成倍地增加.现在南非铁路已经在其他普通窄轨线路上将轴重从16-18吨提高到20-22吨,并也开行长大编组重载列车.

瑞典铁路北部的挪威-瑞典矿山铁路(LKAB)全长540公里,是瑞典北的矿山铁路,经过不断的改造后,开始开行轴重30吨、全长740米、68辆编组、8500吨牵引重量的重载列车.开行提高轴重的重载列车使LKAB公司的运输成本降低35%,年运量从2000万吨提高到了3000万吨,使LKAB公司有能力与澳大利亚、巴西、加拿大同业进行竞争.

俄罗斯铁路正在全国积极推进重载运输.印度铁路也已开始发展重载运输,创造条件在干线上开行重载列车.

目前,世界各国重载铁路借助于采用高新技术,促使重载列车牵引重量不断增加.2001年6月21日澳大利亚西部的BHP铁矿集团公司在纽曼山至海德兰重载铁路上创造了重载列车牵引总重99734吨的世界纪录.2004年巴西CVRD铁矿集团经营的卡拉齐重载铁路上,开行重载列车的平均牵引重量已达39000吨.南非Orex铁矿重载线是窄轨铁路(1067毫米轨距),开行重载列车的平均牵引重量为25920吨.美国最大的一级铁路公司联合太平洋铁路(UP)经营的铁路里程为54000公里,其所有列车的平均牵引重量已达14900吨,一般重载列车的牵引重量普遍达到2-3万吨,其复线年货运量在2亿吨以上.

随着国际重载运输的迅速发展,2005年国际重载运输协会(IHHA)的巴西年会上对重载运输的定义作了新的修订：重载列车牵引重量至少达到8000吨(以前为5000吨)；轴重(或计划轴重)为27吨及以上(以前为25吨)；在至少150公里线路区段上年运量超过4000万吨(以前为2000万吨).

集中国铁路重载技术大成者：大秦铁路

大秦铁路是我国第一条单元电气化重载的现代化运煤专线,全长653公里,它的上游连接着煤炭储量达6000多亿吨的货源地,下游连接着世界最大的煤炭外运港口秦皇岛港.它为全国4大电网、5大发电公司、10大钢铁公司、368家电厂和6000多家企业输送生产用煤.

2006年,大秦铁路一举实现了2.5亿吨年运量目标,创下了铁路运营密度、运输效率、干线运量3项世界之最.2007年12月27日,成功实现煤炭年运量3亿吨,2008年年运量达到3.4亿吨!这一切都标志着中国铁路重载技术已进入世界先进行列.

众所周知,列车速度、密度、重量是构成铁路运输能力的三大要素,提高任何一项都能提高铁路运输能力.对于大秦线,在不建新线的情况下,提高列车重量是最优的扩能方式.可是,在大秦线大力发展重载,又谈何容易?

大秦线多曲线、多隧道,山区地段达90余公里,有隧道48座,并均处于连续长大下坡道上,采用机车无线同步操纵技术开行2万吨重载组合列车必须解决三大技术难题.

第一个技术难题是山区铁路中的通信可靠性问题.机车同步操纵性十分关键,如果不同步,将影响列车安全.尤其在隧道中,无线信号传送必须准确、不间断.

第二个技术难题是长大下坡道的周期循环制动.大秦铁路多在山区穿行,其中重车方向就有两段长大下坡道：一段线路长度达47公里,一段线路长50余公里,坡度都在-10‰左右.如果万吨、2万吨列车下坡时制动不好,很可能车毁人亡,中间的车辆甚至会被挤成“铁饼”.

第三个技术难题是长大列车的纵向冲动.2万吨级重载列车总长达2676米,列车制动管长约3000米.如果列车前后制动力不一致,将产生巨大的纵向力.

为此,铁道部提出了需求牵引、工程依托、系统推进的技术创新思路,先后安排了60多项科研项目,以攻克三大技术难题为主要目标,在列车同步操纵、无线数据传输、牵引制动技术、列车优化操纵等方面开展了一系列科研、试验和技术改造.

针对以三大技术难题为中心的大秦重载技术攻关,取得了一系列重大突破.LOCOTROL技术和G-R平台的有机结合,实现LOCOTROL系统800M电台与G-R网络的自动切换,有效解决了山区铁路的通信可靠性问题；功率达到9600千瓦至10000千瓦的和谐型电力机车的成功运行,让大秦线重载的牵引动力更上一层楼；自重轻、载重大的新型C80型重载货车轴重达到25吨,独特的支撑转向架适应长大列车的纵向冲动；120-1制动阀、中间牵引杆、E级钢车钩和大容量弹性胶泥缓冲器等主要配套装备,大幅度减少了列车纵向冲动；可控列尾装置提高了列车制动性能；独特的机车自动过分相装置,让各种组合方式的列车实现安全平稳运行.此外,5T系统的成功应用、ZPW2000A型移频轨道电路四显示自动闭塞对原三显示自动闭塞设备的代替,以及牵引变电系统中采用的综合自动保护装置和远动系统,合力推动了大秦重载技术的发展.

2004年12月12日,大秦铁路成功试验开行中国第一列2万吨重载组合列车.2006年3月28日,大秦线正式开行了由4台韶山4型机车以“1+2+1”方式牵引的2万吨重载组合列车.2007年8月5日,2台和谐型机车牵引的2万吨重载组合列车正式在大秦线开行.

“2万吨重载列车的成功开行,标志着大秦铁路创造了世界重载铁路的三个‘独一无二’――实现了LOCOTROL技术和G-R平台的有机结合,把机车分布式同步操纵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,使得近3公里长的重载车辆,实现了前后同步控制,操纵误差最少仅为0.6秒,这在世界上是‘独一无二’的；采用2台和谐型机车加可控列尾的方式牵引的万吨重载组合列车,极大地提高了运输效率,这在世界上是‘独一无二’的；大秦铁路年运量达到3亿吨,是国外运量最高重载线路的2.3倍,这在世界上是‘独一无二’的.”

以大秦铁路煤炭运输大通道为代表的铁路重载运输,集成了大量的高精尖技术成果,特别是在体现机车、车辆、通信信号、冶金等科技实力方面,被公认为中国铁路重载技术水平和综合实力的重要标志.

以大秦铁路为标志,中国在主要铁路干线大量开行5000吨至6000吨货物列车,全国可运行5000吨以上货物列车的线路里程达到1万多公里,铁路重载运输在全国蓬勃发展,为我国经济社会发展做出巨大的贡献.

根据最近颁布的《中长期铁路网调整规划》,到2020年,全国铁路营业里程达到12万公里以上.2009年,铁路将完成基建投资6000亿元.今后几年,将建设一批客运专线、城际铁路、煤运通道和西部铁路项目.中国铁路的发展,为世界铁路技术进步注入了新的生机与活.

编辑/汪鹏

图/赵永

链接

国际重载协会是一个致力于改进重载铁路运营、维护和技术的非政府国际组织,1986年在美国密苏里州注册成立,现有中国、美国、加拿大、澳大利亚、南非、俄罗斯、巴西、瑞典、印度九个会员国,国际铁路联盟国际部为该组织准会员.国际重载协会的宗旨是追求铁路重载运输运营、维护和技术的最佳,主张通过重载解决铁路运输能力问题,并推进国际铁路以及其成员之间在重载技术上的合作和交流.国际重载协会每四年举行一次大会,上一次第八届国际重载运输大会于2005年6月在巴西里约热内卢举办.