我国铁路重载运输技术探讨

张 宇

(中国铁路总公司 运输局 机辆部，北京 100844)

0 引言

我国的资源分布和工业布局不均衡，由此形成了以煤炭、矿石、木材、原油、钢铁及冶炼物资等大宗货物为主的由北向南、自西向东的运输格局。而铁路因具有运能大、运距长、成本低、安全、节能、环保等优势，因此长期承担我国大宗货物的长途运输，是我国国民经济的大动脉。目前，我国铁路线路主要采用60 kg/m钢轨，桥梁设计载荷约为美国标准载荷的70%，与国外相比，桥梁承载能力较低；线路信号区间小，列车运行闭塞分区短，严格限制了列车的制动距离。此外，由于我国铁路客货共线运行，运输密度非常大，干线铁路的货运能力非常紧张，成为制约我国铁路货物运量的“瓶颈”。为此，需要大力推广应用重载运输技术来提高运输能力。

铁路重载运输是铁路挖潜、提效、扩能的一项重要举措，采用重载运输可以提升综合效率，降低运输成本，缓解列车高密度运行压力。在既有路网推进重载运输可减少货物列车开行数量，降低货物运输密度，进一步发挥既有线运输能力，增加维修“天窗”时间，保障施工质量和作业安全。

1 我国重载运输概况

我国的大秦铁路是全国18个铁路局中货运量最大、重载技术最先进的煤炭运输专线。该铁路线是我国首条开行万吨单元重载列车的煤炭运输专线，是“西煤东运”的大动脉，自1988年开通运营以来，相继开行了5 000 t、10 000 t及20 000 t重载列车，2014年4月牵引重量3万吨重载列车运行试验取得了圆满成功，2011年运量突破4.4亿吨，运能和技术水平都达到了世界第一。

我国的重载货物列车按编组方式和牵引吨位分为单元万吨、组合万吨、组合1.5万吨、组合2万吨列车，采用固定编组、循环使用的作业形式。目前，大秦铁路主要以开行2万吨列车为主，1.5万吨和1万吨列车为辅。在机车同步操控、遥控技术、基础线路等条件相继成熟的条件下，2014年在大秦线湖东站、北同蒲线袁树林站试行研究组织开行了3万吨组合列车，并取得了成功。我国的重载货物列车由SS4型电力机车和HXD1/2型机车组合牵引，以组合1.5万吨列车组合方式为例，编组方式分别为：

(1) HXD1/2机车+108辆C70型敞车+HXD1机车+54辆C70型敞车+可控列尾。

(2) HXD1/2机车+102辆C80型敞车+HXD1机车+54辆C70型敞车+可控列尾。

(3) HXD1/2机车+102辆C80型敞车+SS4机车+54辆C70型敞车+可控列尾。

(4) HXD1/2机车+108辆C70型敞车+ SS4机车+54辆C70型敞车+可控列尾。

2 重载运输牵引技术

重载列车具有列车重量大、牵引及制动要求高、列车中机车车辆间的动力作用大以及机车与轨道的动力作用大等特点，一般需要多台机车牵引，要求机车具有良好的协调操纵性能。因此，重载运输对铁路技术装备和配套技术提出了新的要求。

大功率交流传动机车、Locotrol多机车无线同步控制系统、ECP电控空气制动系统、高载重轻量化货车、大轴重低动力货车转向架等是重载运输的主要技术特征。开行重载运输列车要求牵引机车具有足够大的牵引能力和制动能力，编组的货车具有较低轮轨动力作用力和较高的运行可靠性，多台机车之间能够协调控制整列车的运行。因此，为满足重载运输安全可靠的要求，需要对目前在用的SS4型机车进行重载牵引性能配套技术改造，对机械部分、电器系统、制动系统、牵引电机、探伤检测等五方面内容进行技术改造。由于重载列车往往需要多机牵引，为解决机车的统一控制与协调操纵问题，重载运输货物列车一般应用Locotror重联控制系统，以缩短长大编组列车的紧急制动距离，减少车辆的纵向冲击力。

3 我国重载运输货车技术

货车重载运输技术主要包括货车走行技术、车体轻量化及新材料技术、车辆连接技术、制动技术和制造技术等。我国重载货车技术以试验与评价、标准体系、信息化与技术管理等支撑体系为依托，各项关键技术同步提升和系统集成，使中国铁路货车轴重、载重、运行速度和列车牵引重量等综合技术性能实现了新突破，目前形成了载重70 t级、80 t级重载提速系列货车产品。

3.1 走行技术

为了降低轮轨间作用力，减少钢轨和轮对磨耗，我国的重载货车均采用了下交叉支撑、摆式和副构架式转向架，这三种转向架分别采用轮对弹性定位和侧架弹性连接技术、侧架摆动技术和轮对径向控制技术。同时，常接触弹性旁承、组合式斜楔和心盘磨耗盘等磨耗部位均采用可更换磨耗板，减轻了磨耗部位的磨耗，方便了运用和检修。轴重由21 t提高到23 t～25 t。

3.2 车体轻量化和新材料技术

车体普遍采用不锈钢、铝合金和屈服强度为450 MPa的高强度耐候钢等新材料，并采用不同断面冷弯型钢来优化车体结构设计，应用非金属材料配件，实现了车体轻量化，降低了自重系数，提高了有效载重，提升了车辆运输能力。

3.3 车辆纵向缓冲与连接技术

采用16型和17型高强度车钩提高车辆连接强度和防分离性能，提高车辆连接可靠性；采用锻造钩尾框，大幅提升钩尾框的疲劳寿命；采用牵引杆、大容量缓冲器等技术减小车辆纵向连接间隙，与机车同步操纵系统和120-1型空气控制阀制动装置配套，降低了列车纵向冲动，满足2万吨重载列车的运行要求。

3.4 制动技术

采用120或具有常用加速制动功能的120-1型空气控制阀，配套KZW-A型无级空重车自动调整装置、旋压密封式制动缸、闸瓦间隙自动调整器、新高摩合成闸瓦、新型组合式制动梁、不锈钢管系、嵌入式风缸等，牵引重量达到5 000 t～10 000 t；同时，大秦线列车采用同步操纵系统和牵引杆技术，满足商业运营速度100 km/h、牵引重量20 000 t的制动性能要求，有效地降低了长大货物列车的纵向冲动。

3.5 制造技术

采用先进制造工艺保证重要零部件的疲劳寿命和使用可靠性。摇枕、侧架采用B+级钢整体芯铸造，不锈钢制动管采用专用焊机焊接，制动系统的组装采用三化一互换组装新工艺，车钩、钩尾框、摇枕、侧架等大部件内部缺陷应用高能射线DR成像及工业CT检测技术进行检测，车轮、轮轴的组装采用自动检测，车轴内部采用超声波探伤检查，下交叉支撑杆采用正位检测装置进行检测。通过以上先进的制造工艺，使中国铁路货车的产品质量和使用安全性有了质的飞跃。

4 我国重载运输技术研究方向

我国铁路客货分线后既有铁路干线的货物运输能力将得到释放，将形成既有通用线路、既有货运专线、新建铁路线路三种条件的线路。对于客货分线后的既有通用线路，发展载重80 t级、商业运营速度100 km/h、列车编组万吨及以上的新型通用货车；对于既有货运专线，发展载重90 t级、构造速度100 km/h、列车编组两万吨及以上的重载货车；对于新建铁路线路，根据运能需求及今后的发展情况，进一步发展更大载重和更大轴重的新型货车。重载运输将大幅度提高我国铁路运输能力，推动我国铁路货车技术全面达到世界先进水平。为做好重载运输技术储备，需要继续开展以下研究：

(1) 对大轴重货车走行技术进行研究。完善大轴重货车转向架低动力作用、高可靠性轮轴和轴承等关键技术，实现重载关键技术新突破。

(2) 对降低重载列车纵向冲动进行研究。对新型同步制动技术进行研究，以提高车辆的制动同步性能，降低重载列车的纵向冲击力，满足两万吨及以上编组列车的重载运输要求。

(3) 对车体轻量化技术进行研究。广泛采用冷弯型钢和非金属材料，积极采用铝合金、不锈钢或耐腐蚀性能强的耐候钢，有效降低车辆自重，增大车辆载重，提升车辆寿命期内的综合经济效益。

(4) 对重载货车的检修性能进行研究。全面调研、分析我国货车运用条件及检修体系，研究应用非金属、可拆卸磨耗件，适应动态技检要求，减少计划预修理，采用状态修和换件修相结合的检修方式。车辆主要配件寿命与整车使用寿命相匹配，降低检修费用和停修时间，提高车辆的运用经济性。

5 结语

我国的国情和铁路线路的现状决定了我国重载运输技术不同于世界上其他国家，我国采取了速密重并重的运输发展模式，并取得了举世瞩目的成就，满足了我国铁路货物运输又好又快的发展需要。同时，重载运输的发展对我国大功率交流传动机车、重联控制系统、列车同步制动系统、铁路货车等的技术发展也起到了积极的促进作用，使我国铁路重载技术跻身世界先进行列。