世界铁路重载运输技术的最新进展

世界铁路重载运输技术的最新进展

1.世界铁路重载运输发展的新水平

1.1重载列车最高牵引重量的世界记录已达10万吨，最高平均牵引重量达3.9万吨

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—海德兰重载铁路上创造了重载列车牵引总重99734t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39000t。南非Orex铁矿重载线是窄轨铁路(1067mm轨距)，开行重载列车的平均牵引重量为25920t。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54000km，其所有列车的平均牵引重量已达14900t，一般重载列车的牵引重量普遍达到2～3万t，其复线年货运量在2亿t以上。

2005年国际重载运输协会(IHHA)的巴西年会上已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8000t(以前为5000t)；轴重(或计划轴重)为27t及以上(以前为25t)；在至少150km线路区段上年运量超过4000万t(以前为2000万t)。

1.2重载运输推广范围日益扩大，欧洲已在客货混运干线上开行重载列车

重载运输技术在越来越多的国家推广应用。不仅在幅员辽阔的大陆性国家(如美国、加拿大、澳大利亚、南非等国)重载铁路上大量开行重载列车，而目前在欧洲传统以客运为主的客货混运干线铁路上也开始开行重载列车。德国铁路从2003年开始在客货混运的既有线路(如汉堡—萨尔兹特)上开行轴重25t、牵引重量6000t的重载列车，最高运行速度80km/h(重车)，同时开行200～250km/h速度的旅客列车。2005年9月开始，法国南部铁路正式开行25t轴重的运送石材的重载列车。芬兰铁路正在研究开行30t轴重的重载列车。欧盟经过研究认为，欧洲铁路客运非常发达，每年运送90亿人次、6000亿人公里。但欧洲铁路货运同样也很繁忙，货运量占全世界铁路货运总量的30%，而且每年还以4.4～7.5%的速度增加。欧洲铁路的货运量中有30%重载运输潜力。2001年以欧洲铁路为主体的国际铁路联盟(UIC)以团体名义加入国际重载运输协会(IHHA)、成为团体理事成员。由此可见欧洲铁路发展重载运输的战略已定局。

1.3美国已在高速既有铁路东北走廊上开行30t轴重重载列车

另一个重要标志是美国重载列车开始在东北走廊高速铁路上运行。2003年美国在东北走廊高速铁路的巴尔的摩和Rerryville间不仅开行240km/h的Acela高速列车，还同时开行轴重为30t、平均速度为80km/h的重载列车。Acela高速列车的动力车轴重为25.5t，高速客车轴重为15.9t。这是世界既有线高速铁路同时开行重载货物列车轴重最大的一条铁路，其年货运量达3700万t，年客运量2650万人，每天开行122列客货列车。

1.4重载运输取得日益显著的经济效益

美国铁路自1980年全面发展重载运输以来，铁路货运占领美国货运市场的份额直线上升，从1980年的35%增加到2000年的41%，车辆的平均载重增加了15.1%，虽然运价已降至1.6美分/1吨公里，运行成本却还下降了60%，线路维修成本下降了42%，劳动生产率提

高了2.71倍，创造的年利润已达美国铁路历史上的最高水平(81亿美元)。美国最大的铁路公司之一联合太平洋铁路(UP)2002年重载运输收入已达107亿美元，其中煤炭运输收入占22%。

西澳大利亚的BHP重载铁路公司从1980年到2000年由于开行重载列车，动力用油耗下降43%，机车利用率提高36%，车轮、钢轨寿命提高3～5倍。劳动生产率提高5倍，达到6000万tkm/人·年，居世界铁路之首位。创造的年利润达500亿澳元。昆士兰铁路营业里程1万km(基本是窄轨1067mm)，2004～2005年度货物发送量1.76亿t，其中重载煤运达1.425亿t，每周开行1万t重载列车460列，年营业总收入23亿澳元。税前利润1.91亿澳元。

2.世界铁路重载运输技术的最新进展

2.1重载机车新技术

2.1.1采用IGBT、IPM大功率变流器的交流传动技术

20世纪70年代末欧洲开始发展交流传动技术，至20世纪90年代，大功率交流传动内、电机车已成为世界重载牵引动力的发展趋势。美国铁路已拥有4000多台重载交流传动内燃机车，GM-EMD公司生产了SD70Ace、SD90MAC、GT46MAC、DE30AC/DM30AC等型交流传动内燃机车，GE公司生产了ES44AC、AC6000CW、AC4400CW等型交流传动内燃机车，已在美国，加拿大，澳大利亚，巴西等国重载铁路批量投入运营。GE公司制造的AC6000型机车主发电机输出功率达6000马力，持续牵引力达738kN，超动牵引力800kN，粘着系数利用值可达0.37以上。德国西门子公司为欧洲制造的BR186型及BR189型重载交流传动电力机车、轴功率已达1400kW、在欧洲批量投入运营。最近西门子公司为满足中国重载运输牵引动力需求而设计的DJ4型交流传动电力机车，轴功率已达1600kW。

重载机车交流传动采用的新技术包括：

(1)三相交流异步电机轻量化。电机单位重量功率已达0.81kW/kg，甚至可达1kw/kg，机车单位重量功率可接近75kW/t。

(2)IGBT(IPM)大功率牵引变流器的采用。同等容量的IGBT变流器的体积和重量比GTO 变流器减少1/3～1/2，IGBT具有驱动简单、保护容易、不用缓冲电路、开关速度高等优点，目前BR185.2型电力机车、SD70MAce、ES44AC型内燃机车均批量采用IGBT变流器。

(3)采用基于网络(现场总线)的控制系统。其特征是：采用基于网络通信的控制，通信协议大多采用TCN国际标准，用模块化、通用化、分布式将主变控制、辅变控制和微机网络控制统一在一个平台上，并具有智能化故障诊断功能。

2.1.2径向转向架技术

大功率交流传动内燃机车和电力机车采用径向转向架成为国际重载机车发展趋势，尤其在美国、加拿大、澳大利亚等国的大轴重的重载线路上，径向转向架技术越来越成熟。GE、