既有线27t轴重铁路货车运用模式研究

王 钰

（中南大学 湘雅医学院，湖南 长沙 410012 ）

既有线27t轴重铁路货车运用模式研究

王 钰

（中南大学 湘雅医学院，湖南 长沙 410012 ）

通过概述世界各国铁路轴重的发展情况，从4个方面提出我国发展27t轴重货车的原因，分析影响既有线27t轴重货车运用模式的线路条件、编组站设备、机车类型、货流需求及其他因素。从运行区域和运行方式2个方面研究27t轴重货车运用模式，其中按照运行区域又分为固定线路运用、全开放运用和区域运用，按照运行方式又分为直达模式、非直达模式和混编模式，最后提出适合我国铁路现有情况的运用模式发展过程。

27t轴重；铁路货车；适应性；运用模式

提高铁路货车轴重不仅可以提高列车牵引质量、降低货车自重系数，而且是提高运输效率和降低运输成本的有效方法，也是世界各国铁路货运的发展方向。我国铁路货运量绝大部分为大宗重质货物，适合采用大轴重货车运输。《铁路主要技术政策》提出，客货共线铁路“货车轴重研究推广 25 t，研究发展27 t”。目前，我国 27 t 轴重货车的生产、试验工作已经完成，亟需加强在既有线的运用模式研究。

1 概述

1.1 世界铁路轴重发展情况

世界上主要国家的货车轴重基本已经达到或超过 27 t[1]，重载铁路成为世界铁路货运的发展趋势。美国货物列车轴重最高达到 35.7 t，列车质量一般介于1.75 万～2 万 t 之间，单元重载列车质量则超过 2 万 t；加拿大列车轴重达 33 t，列车质量介于 1 万～1.5 万 t 之间；澳大利亚、巴西、瑞典等国列车轴重达到 30 t，列车质量一般为 8 500 t 或 1 万 t；俄罗斯、南非的列车轴重相对较低，大部分列车也达到26 t、27 t，最低为 24 t。由此可知，国际上以大宗货物运输为主的国家铁路货车载重和轴重逐步提高是共同趋势。美国等国家曾对提高铁路货车载重和轴重的利弊及效果等问题进行大量的论证和试验研究，研究和实际运用情况表明，提高轴重是增加货车载重最有效的途径，而提高载重不仅能够提高铁路货运能力，增加社会效益，还能降低铁路本身的运输成本，提高与其他运输方式竞争的优势。

1.2 我国发展 27 t 轴重货车的原因

（1）发展 27 t 轴重货车符合我国铁路货物运输需求。资源运输是我国铁路运输的主要任务，大宗重质货物占铁路每年完成运量的绝大部分。近几年重质货物占铁路货运量比例超过 95%，这些货物都适合采用大轴重铁路货车运输。相关研究[2]表明，当货物的装载密度大于 0.761 t/m3时，采用27 t 轴重货车优于23 t 轴重货车，而这类货物包括煤炭、矿石、矿建、水泥、化肥等，占我国铁路货运总量的 79.1%。

（2）发展 27 t 轴重货车可有效提高我国铁路运输经济效益。许多国家发展重载运输的目的在于降低成本。根据美国和澳大利亚的相关经验，重载运输相对于普通货物运输，在车辆及钢轨使用寿命、吨公里能耗、人员运输效率等方面均有较大幅度提升。我国大秦线重载运输实践证明，提高轴重、发展重载运输，使大秦线运输能力逐年增加并且取得良好经济效益。

（3）发展 27 t 轴重货车可以大幅度提升我国铁路货车轴重水平。我国铁路货车轴重由 23 t 提高到27 t，发展趋势是逐步增加轴重，27 t 轴重货车与 70 t级货车相比，实际运用轴重提高 3～3.5 t，载重可提高12～14 t，提高幅度比较明显[3]。

（4）发展 27 t 轴重货车将使我国铁路达到世界铁路重载运输水平。我国铁路在 150 km 的线路区段上年运量基本都超过 4 000 万 t，列车质量一般为 5 000万～6 000 万 t[4]，当轴重提高到 27 t 后，我国铁路运输将全面达到世界铁路重载运输的标准，进一步推进我国铁路向重载运输的发展。

2 既有线 27 t 轴重货车运用模式的影响因素

由于 27 t 轴重货车在轴重、列车载重等方面远大于目前既有线上运行的货车，其要求的线路条件、编组站设备、机车类型等均与既有货车不同，而且货流需求、经济条件等也会对其运用模式造成一定影响。

（1）线路条件。我国部分既有线已经开行 25 t 轴重货车，如北同蒲线 (太原—大同)、大包线 (大同—包头东)、包兰线 (包头东—兰州)、集通线 (贲红—通辽北) 等，但这部分线路普遍出现了结构劣化加速、养护维修工作量增加等问题[5]。为分析既有线线路条件对 27 t 轴重货车的适应性，中国铁路总公司相继在哈尔滨铁路局、沈阳铁路局、北京铁路局和山西中南部铁路通道进行运行安全性、平稳性试验，以及与既有货车混编制动试验、纵向动力学性能试验等，得到较为准确的研究结论：路基、轨道、隧道等经过适当强化改造后能够满足 27 t 轴重货车的运用要求，小跨度桥梁需要进行大量桥梁结构加固[6]，其余跨度桥梁基本满足要求。因此，27 t 轴重货车只能在完成小跨度桥梁改造的线路上运行。

（2）编组站设备。经试验验证，目前编组站驼峰基本适应 27 t 轴重货车溜放作业，减速器和减速顶不存在系统性失效问题，但重车在Ⅲ部位出口速度略高，调车场减速顶布顶数量不足，车辆有加速走行情况，导致连挂速度略有增加[7]。因此，如果要对 27 t轴重货车编组，首先要对编组站相关设备进行改造。

（3）机车类型。列车轴重由 23 t 提高到 27 t 后，对于 850 m 到发线，列车质量将由 4 850 t 提高至 5 600 t，对于 1 050 m 到发线，列车质量将由 5 850 t 提高至6 800 t 甚至 7 000 t。随着列车质量的提升，部分机车将产生加减速过程延长甚至牵引力不足的问题，如 DF8B、SS4B和 HXN 系列机车牵引 6 800 t 列车时牵引力均不能满足要求。因此，如果 27 t 轴重货车与其他较低轴重货车在同一区段运行，则应重点掌握机车状态，优化机车交路，避免出现牵引力不足的情况。

（4）货流需求。目前我国大宗货物运量呈现下降趋势，27 t 轴重货车的运用范围应有足够的货流量作为保障。除此之外，货物流向也会影响 27 t 轴重货车的开行模式，当点对点货流量较大时，则应当开行直达列车。

（5）其他。相邻车辆段是否具备相应的检修能力也会对 27 t 轴重货车的运用范围形成约束。车站是否具备 27 t 轴重货车的装卸能力或整列装卸能力则是决定能否开行 27 t 轴重装车地直达列车的关键要素。由于线路改造需要大量费用，经济条件决定改造范围，进而限制 27 t 轴重货车的运用范围。

3 既有线 27 t 轴重货车运用模式研究

目前，关于 27 t 轴重货车在既有线的运用模式已经展开一定的研究，但各种运用模式较为繁杂，也不易区分和比较，为了对现有研究成果进行梳理和归纳，27 t 轴重货车运用模式应从运行区域和运行方式2 个方面进行分析。运行区域决定线桥隧需要改造的规模，而运行方式则决定编组站是否需要改造，以及运输组织的复杂程度。

3.1 按照运行区域划分

27 t 轴重货车运用模式按照运行区域可以划分为固定线路运用、全开放运用和区域运用 3 种模式。

（1）固定线路运用是指将 27 t 轴重货车尤其是重车限定在固定线路上，此时 27 t 轴重货车相当于专用货车，该模式相当于目前的重载铁路。该模式适合于沿线货流量大、集中，并且与外部货流独立性较强的线路。该模式需要对特定线路的轨道部件、小跨度桥涵进行改造，如果涉及沿途编组解编，还需要对编组站驼峰的减速顶、停车器等连续式调速工具和既有自动化驼峰的参数进行校正，但由于改造范围仅限于特定线路，因而改造费用在所有模式中是最少的。运输组织方面，由于 27 t 轴重重车仅在该线路上运行，因而仅需要配给该区段相匹配的机车，27 t 轴重货车的车流组织也较为简单，但该模式的扩能效果在 3 种模式中最差，难以达到最初研发27 t 轴重货车的目的[8]。

（2）全开放运用是指允许 27 t 轴重货车在全路范围运行，不与其他货车相互区分，一般采取混合编组的形式。该模式需要大量的线桥隧改造工作，全路范围的机车也需要进行大规模升级。运输组织方面，27 t轴重货车在全路运用后，可以因地制宜地进行组合和分解，组织方式较为灵活，既适用于始发和技术直达列车，也适用于直通列车和区段列车；可以在装车地或技术站组织 (空车在卸车地组织)，可以直接到达卸车站 (空车到达装车站)，也可以到达解体站，没有严格限制。车流组织也较为灵活，列车不要求同一货主、同一车型、同一货物，不固定机车车辆。采用该模式，运输组织复杂，但扩能效果最好，也是27 t 轴重货车计划的最终运用模式。

（3）区域运用模式是指将 27 t 轴重货车限定在一定区域内运用。该模式的改造费用、扩能效果均介于前 2 种运用模式之间，运输组织方面的难点在于需要区分去向为区域内货流和区域外货流，对于区域外车流应特别注意避免使用 27 t 轴重货车。该模式需要运用 27 t 轴重货车的区域相对封闭，以保证大部分货流在其内部流通。

3.2 按照运行方式划分

27 t 轴重货车运用模式按照运行方式可以划分为 27 t轴重直达列车、27 t 轴重非直达列车和混编列车 3 种。

（1）27 t 轴重直达列车模式 (以下简称直达模式)是指将 27 t 轴重货车集中开行，以装车地直达或技术站直达的方式运行。该模式适合于两点之间有固定充足的货流且重空货流方向固定的情况。该模式相对较为单一，有较为固定的装车站和卸车站，同时装车设备 (货位、线路等) 和装车能力应满足整列发车要求，始发技术站调车设备应具有编组整列直达列车的能力，卸车设备和卸车能力满足整列或成批接卸的要求，由于中途不需要技术改编作业，因而途中技术站的编组设备不需要进行改造。同时，由于其他列车中不包含 27 t 轴重货车，因而其他列车可以采用原有机车类型进行牵引，只需要对 27 t 轴重货车的直达列车合理安排机车周转即可。该模式的缺点是 27 t 轴重货车服务的货流较少。

（2）27 t 轴重非直达列车模式(以下简称非直达模式)仍然将 27 t 轴重货车与其他轴重货车分别编组，但 27 t 轴重货车不再全部以直达列车的形式开行，途中涉及解编作业。该模式略为复杂，装卸车站较为固定，存在 27 t 轴重货车编组解编作业的技术站需要进行相关改造，对同时存在 27 t 轴重和其他轴重货车装卸作业的车站，应具备多种车型的装卸作业能力。该模式最大的优点在于列车的机车运用和对 27 t轴重货车运行区段和不运行区段之间的货流易于组织。由于 27 t 轴重货车与其他轴重货车不混编，因而所采用的机车类型易于确定，机车运用安排较为简单，而且 27 t 轴重货车运行区段和不运行区段之间的货流可以采用其他轴重货车编组成的列车进行输送。因此，该模式适合于 27 t 轴重货车运行区段内及运行区段内外交流货流量均较大的情况。相对于直达模式，该模式下 27 t 轴重货车服务的货流更大，但编组站和装卸站的改造费用会有所提高。

（3）混编模式将 27 t 轴重货车与其他货车不予区分，混合使用，27 t 轴重货车运用更加灵活，服务范围更大。混编模式下 27 t 轴重货车在沿途技术站存在解编作业，在各站均存在装卸作业的可能性，因而需要对各编组站和装卸站进行改造。考虑由于列车牵引质量的提高和货车本身质量的不同，车钩力分布和动力学性能较既有列车有较大差别，无论起动、加速和制动，其车钩力和动力学指标都可能超过现有规定标准。车钩会影响车组在曲线、道岔段的运行安全性，需要对混编下的车钩受力和驼峰溜放过程进行试验验证，确保其安全性，方可放开混合编组的限制。该模式的运输组织在 3 种模式中最为复杂，主要体现在装车时的车型选择和机车选择 2 个方面。与不运行 27 t轴重货车的区段之间的交流货流在装车时应当避免选用 27 t 轴重货车，从该角度看，混编模式适用于相对封闭、与外部货流交流较少的线路或区域。在选择机车类型时，应充分考虑列车编组中 27 t 轴重货车的数量。由于实际列车编组中 27 t 轴重货车的数量不易控制，列车质量变化范围很大，因而该模式适用于 27 t轴重货车运行范围内机车牵引力均较大的情况，但同时也会带来机车牵引力富余较多的问题。

3.3 结论

通过以上分析可以看出，直达模式适用于拥有大量点到点货流的固定线路、区域模式的初期运用；非直达模式适用于存在较多与外部交流货流的固定线路、区域模式，或者受限于机车牵引力条件时的全开放模式；混编模式适用于较为封闭的固定线路、区域模式或全开放模式，同时要求该线路或区域内机车牵引力均较大的情况。由此可见，27 t 轴重货车运用范围越封闭，运输组织越简单、设备设施改造越少，但运用效果也相对越小。

我国虽然已经针对 27 t 轴重货车的运用展开研究，但由于尚未全面理清运输组织的相关问题，受资金限制，设备改造和机车也难以一步到位，因而应采取循序渐进的发展思路。首先，27 t 轴重货车在我国既有线上应采用特定线路直达模式，而后根据线路与外部的货流交流情况，选择特定线路非直达模式，或者特定线路混编模式；然后，考虑将 27 t 轴重货车的运用范围扩展至一个区域，根据区域与外部的货流交流情况，选择特定区域非直达模式，或者混编模式；最后，将运用范围扩展至全路，根据机车设备情况，选择采用全开放非直达模式，或者全开放混编模式。具体运用模式应根据当时的货流需求、资金状况，配合机车配属情况综合确定，条件具备时可以跳过其中一个或几个模式。

4 结束语

随着铁路货运组织改革深入，降低运输成本、提高经济效益成为我国铁路货运重要目标。因此，27 t 轴重货车运用模式研究对于我国铁路货物运输发展具有重要的现实意义。通过综合考虑设备设施改造、运输组织难度和货流需求等因素，分析各种运用模式优缺点，提出适合我国铁路发展的 27 t 轴重货车运用模式发展过程，为相关运营单位提供参考。

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责任编辑：冯姗姗

1004-2024(2015)08-0018-04

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2015-07-23

中国铁路总公司科技研究开发计划(2014X004-E)