我国重载铁路技术发展趋势

本刊特稿

载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而

受到世界各国铁路的广泛重视，不仅在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家（如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等）发展重载铁路，大量开行重载列车，而且在欧洲以客运为主的客货混运干线上也开始开行重载列车。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要方向之一。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。重载运输不仅提高运量，降低成本提高收入，而且能降低维修成本。国外实践经验表明，增大轴重能显著提高运输效率，国外重载铁路的列车轴重大多集中在28~32.5 t，最大达40 t。目前美国、澳大利亚、瑞典、南非、巴西、俄罗斯等国的货车轴重均达到了27 t以上，我国已经开始研发27 t及30 t轴重重载列车及其配套技术。

我国重载铁路技术发展趋势

康熊：中国铁道科学研究院，研究员，北京，100081

宣言：中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心，副研究员，北京，100081

摘 要：介绍国外重载铁路技术特点与技术发

展趋势，探讨今后我国重载运输技术发展模

式，分析提高轴重的经济效益，分析我国重载

铁路的关键技术问题。研究分析表明：我国重

载运输应采取既有普速路网的强化改造和合理

规划新建重载线路的措施，以提高整体重载运

输能力；我国重载铁路技术应重点研究运输能

力匹配和运力布局，加快开展大功率机车和货

车技术、牵引制动控制技术、基础设施强化技

术、大能力煤运通道新建技术、重载轮轨关系

技术的研究和应用，通过采用设备状态检测与

监测技术、预防性线路维修等技术来全面提升

重载线路养护维修技术水平和管理水平。

关键词：重载铁路；关键技术；运输能力；养

护维修

重

我国重载铁路技术发展趋势 康熊 等

1 重载铁路技术特点与发展趋势

重载运输是一项综合性的系统工程，除铁路技术装备，包括牵引动力、车辆、列车制动、多机牵引同步操纵和遥控、线路结构、站场配置、供电等必须适应列车重量提高要求外，重载运输的货源货流组织、列车装卸、安全运行、运营管理等也不同于普通货物列车的传统组织方式。

1.1 技术特点

国际重载铁路技术的主要特点是，在一定的铁路技术装备条件下，通过扩大列车编组长度，大幅度提高货车重量，采用单元重载列车运输模式，发挥铁路集中、大宗、长距离、全天候的运输优势，达到增加运输能力、提高运输效率、降低运输成本的目的。集中体现在：（1）提高轴重。重载铁路轴重普遍达到32.5～35.7 t，澳大利亚BHP和FMG已开行轴重40 t重载列车。（2）扩大列车编组，加大牵引质量。重载列车牵引质量一般为1万～4万t，普遍达到2万t左右。（3）强化基础设施改造，通过线路改造、运营和养修模式改变实现重载运输。（4）重视轮轨关系研究，把轨道-车辆作为一个系统来考虑，强调重载低轮轨作用，运营维护中对轮轨协调管理。（5）采用预防性维修策略，加强基础设施和移动装备安全检测与状态监测。

1.2 发展趋势

（1）大功率重载机车技术。主要包括三相交流异步电机轻量化，采用IGBT大功率牵引变流器和基于网络（现场总线）控制系统，通信协议多采用TCN国际标准，具有智能化故障诊断功能。

（2）重载货车技术。体现在大轴重、低自重、低动力作用。货车轴重多在30 t以上，部分铁路达到40 t，普遍采用低合金钢及铝合金、不锈钢轻量化车体，配备自导向径向转向架或导向臂式转向架、高强度车钩、大容量缓冲器，部分重载货车采用牵引杆技术，提高车轮材质，增强抗剥离性。

（3）重载列车同步操纵。采用机车无线同步操纵L O C O T R O L和电控空气制动E C P两种方式。目前LOCOTROL已发展到第四代，接口简化且具有更高可靠性，其主要优势为可提供最佳动力分配和制动操作，减少列车在陡坡运行时的车钩受力，更快的加速和减速，增加牵引效率和减少滚动阻力，更快的制动缓解动作，可将多个短列车连接成一个长列车。ECP采用信息技术直接用计算机控制列车中每辆货车制动缸的制动和缓解，加快了制动速度、缩短了制动距离，降低了车辆间纵向冲动力，优越性非常明显，有线通信方式适用于固定编组单元列车，无线方式比较灵活，但需在每节车辆安装电源和无线收发装置。

（4）重载列控均由调度集中控制中心指挥。CTC 系统均采用双套设备，以确保CTC系统的高安全性、高可靠性和高可用性；调度集中系统功能齐全，显示内容丰富、显示界面灵活，CTC主要功能正向智能化、系统化、综合化方向发展。基于无线通信的列车自动运行控制系统CBTC以GPS局部决策系统（LDS）为核心，包括决策管理、速度自动控制、列车故障控制、路旁集成检测监控、道口报警、机车动力控制及安全警报、车站进路优化、列车自动操纵（无司机）等子系统。与传统基于轨道电路的列车控制系统比较，CBTC优势主要表现在整体性强，系统结构简洁，支持双向运行，可根据需要使用不同的调度策略，实现移动闭塞，可优化列车驾驶的节能算法，提高节能效果。

（5）工务工程。国外对重载铁路轴重大、货运强度高的运营条件，在线路、轨道结构、路基、桥梁及设备的监测与养护等方面采取了不同技术措施，包括提高线路技术标准；重视轮轨关系，把轨道-车辆作为一个系统考虑，先从轮轨关系出发采取措施降低轮轨作用力，再考虑轨道结构的强化，在运营维护中对轮轨进行协调管理；强化轨道结构和线下基础设施，重载铁路采用预防性维修，研发先进检测和监测技术，识别车辆和线路状态及缺陷。

（6）重载线路养护维修都采用预防性维修，实行钢轨预防性打磨，通过轨承式和车载式轮轨润滑实现轮轨摩擦管理，同时也对车辆进行预防性维护，改善轮轨相互作用；加强钢轨探伤和几何状态检测，制定合理预防性维修计划，采用大机养护来保持线路的良好状态；加大检测与监测力度，为预防性维修提供设备状态依据。

2 我国重载运输发展

我国客运专线网络基本建成后，既有路网实现货