重载铁路的研究进展

重载铁路的研究进展

1．什么是重载铁路运输？

铁路重载运输定义：用于运载大宗散货的总重大、轴重大的列车、货车行驶或行车密度和运量特大的铁路。运输量5000t以上，总重1～2万吨，轴重25t 以上，年运量2亿吨以上。重载铁路是一种效率甚高的运输方式。重载列车需着重研究的问题是运行管理、轨道的适应性，以及大宗散货的装卸等。

重载运输开始于20世纪60年代开始，美、加、俄、巴西、南非、澳大利亚领先，美国运煤列车长6500m，重44000t，500车辆、6台机车；南非矿石列车，长7200m，重71600m，660车辆；俄国重载列车长6500m，重43000t，400车辆，4台机车；澳大利亚2001年6月创新的世界记录，列车长7353m，总重99734t，682车辆，8台机车；我国第一条重载铁路大秦铁路，2002年实现1亿吨年运量设计能力，2004年实现1.5亿吨年运量，2005年实现2亿吨年运量，2006年实现2.5亿吨年运量，2007年实现3亿吨年运量，3亿吨创国际年运量最高记录。未来目标40000 t。

2．重载铁路运输方式

重载列车种类：单元式、整列式、合并式。

单元式重载列车是把大功率机车双机或多机与一定编成辆数的同类专用货车固定组成一个运输“单元”（unit），并以此作为运营计费的单位。单元式重载列车特点：固定机车车辆编组，固定发站和到站，固定运行线路，运送单一品种的货物列车。它在装卸站间往返循环运行，中间无改编作业。（大秦铁路）组合式重载列车是由两列及其以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。机车分别挂于各自的物货列车首部，由最前方货物列车的机车担任本务机车，运行至前方某一技术站或终到站后，分解为普通货物列车。

整列式重载列车是由挂于列车头部的大功率单机或双机牵引，采用普通货物列车的作业组织方法，牵引重量达到5 000 t及其以上的列车。

1）单元重载列车是加速货物送达和机车车辆周转的有效运输组织形式。在货源充足、品类单一、产销关系稳定的大宗散堆装货物(如煤炭、矿石、粮食等)，可组织开行装卸车地之间的单元式重截列车。但是，这种重载运输方式要求装、

运、卸各环节技术设备协调配套，装车采用不停车作业方法，设置装车环形线及高效率装车设备，卸车地采用不摘钩卸车作业方法，设置卸车环形线及高效率卸车设备(翻车机、车底开门车辆等)。

2）整列式重载列车是既有繁忙干线发展重载远输的主要形式．适量延长全线一部分既有车站到发线的有效长，采用大功率机车牵引。能大幅度地提高铁路输送能力。可在车流集中地，组织开行装卸本地之间，技术作业站之间的整列式重载列车。

3）合并式重载列车对设备要求简单，具有一定的扩能效果，做为辅助手段，发挥可分可合灵活机动特点。

5. 世界铁路重载运输技术的最新进展

5.4 重载线路养护维修新技术

5.4.1 采用多品种专业化的大型养路机械

重载线路的养护维修是保证重载列车安全运行的基础，重载发达国家均以大型养路机械来保证重载线路达到技术标准，采用多元化、多品种、专业化的大型机械配套覆盖全部修程。各种大型养路机械由于采用了全新的技术与工艺，达到更高的效率和性能，包括捣固车，道碴清筛车，线路稳定车，边坡整形车，道岔捣固车，线路大修列车等等。普拉查公司最新型的09-3X型连续走行式三枕捣固车集连续捣固，轨道稳定，道床整形三种功能于一身，作业速度达到2200km/h，比双枕捣固车效率提高47%。RM900型道碴清筛车具有1000m3/h的道碴处理能力，比RM80型效率提高54%，一年可铺碴35万m3，60万t。

5.4.2 钢轨断面形状的控制及钢轨打磨技术

预防性钢轨打磨技术已经成为线路养护技术的重要组成部份。美国诺福克铁路公司(NS)2002年试验表明，采用预防性打磨比修理性打磨，钢轨年伤损率降低65%。澳大利亚采用了预防性钢轨打磨技术，半径小于450m的曲线区段，每通过8MGT总重打磨一次，半径大于4000m的直线区段，每通过30MGT总重打磨一次，合理费用是每公里打磨支出10000澳元，而钢轨寿命延长50%～58%。巴西MRS铁路采用了预防性循环打磨技术，在1674km线路上，节油3%，钢轨

寿命延长一倍，断轨率降低45%。南非对道岔采用定期预防性打磨，改善了道岔接触应力状态，打磨前接触应力为3300MPa，横向力达43862N，打磨后接触应力降至2376MPa，横向力为42545N。

5.4.3 用轨顶润滑技术降低轮轨接触应力和横向力

加拿大QCM铁路公司有418.4km线路是曲线，其开行的铁矿石重载列车经常在曲线区段发生脱轨事故，2003年7月就发生28辆车严重脱轨的事故。此后采用轨顶润滑的技术，没有再发生曲线脱轨事故。美国采用两种轨顶润滑方式，通过试验，采用道旁润滑装置，每1000辆喷油0.35升，轮轨横向力下降32～38%。采用机车润滑装置，2003年7月没有润滑时，轮轨横向力为90kN，2003年9月采用一个喷嘴润滑后，轮轨横向力降至60kN，2003年12月采用5个喷嘴润滑，轮轨横向力降至40kN。加拿大CP铁路采用轨顶润滑管理5年，曲线区段钢轨磨耗下降43～58%，轮轨横向力降低40～45%，并节省燃油1～3%。

5.5 采用新型重载轨道结构

5.5.1 新型轨道结构

美国、加拿大、澳大利亚、南非等国家在重载线路上均采用无缝线路，提高重载列车运行平稳性，减少对线路的动力作用。一系列新型轨道结构，包括无碴轨道，梯形轨道都在美国普韦布洛环线上进行大运量试验，考核其安全性及可靠性，以利于在重载线路上推广采用。

5.5.2 采用可动心轨道岔及其他新型道岔

美国、加拿大、南非、澳大利亚、巴西等国家在重载线路上正在普及采用可动心轨道岔及新型菱形辙叉，有利于减少线路道岔区间的动力作用，提高可靠性。据美国2004年试验证明，新型的菱形辙叉替代旧有的辙叉，使重载列车对线路的动载荷系数从3.0降至1.3，全美国由于采用新型菱形辙叉，节省维修费用1亿美元。各种新型缓冲式轨下垫板正在普韦布洛环行线上进行试验比较。

5.5.3 研究开发耐磨、防表面裂纹、防轨内裂纹的新型钢轨

美国已经针对重载线路最经常现的钢轨表面裂纹，轨内裂纹故障进行大量的研究试验，目前已经开发一种新型HE型钢轨(Hyper Eutectold)，具有耐磨，抗表面裂纹及轨内裂纹生成的特殊性能。在现场试铺证明，这种钢轨在曲线地段比普