我国重载铁路运输通道发展研究

邓立红

（中国国家铁路集团有限公司发展和改革部，北京100844）

截至2019年底，我国铁路营业里程达到13.9万km，普速铁路10.4万km，其中重载铁路约1万km，重载铁路通道占普速铁路的比重为9.6%。总体来看，我国重载铁路规模偏小，这与我国既有普速铁路多年来客货并重发展是分不开的。按照国家有关要求，为进一步优化交通运输结构、降低物流成本、提高路网质量和效率效益，更好地服务经济社会发展，结合既有铁路基础条件和运输市场需求，科学有序发展重载铁路，既有利于提高运输组织效率和效益，发挥铁路在“六稳六保”中保粮食能源安全的重要作用，也有利于落实国家节能减排要求。

目前学者对重载铁路运输组织模式、轮轨磨耗、机车车辆、工务电务、检修等技术条件研究较多［1-7］，对通道布局、运输方案的综合比选、重载铁路发展方向等研究较少，我国重载铁路发展受运输需求（货运量及货运流向集中度）、线路条件、线路客货车比例、机车车辆等多因素影响，需统筹分析合理确定我国重载铁路发展方向。

1 发展重载铁路必要性

1.1 是“交通强国、铁路先行”的需要

“速、密、重”是“交通强国铁路先行”的重要标志之一，发展重载铁路是“重”的具体体现。我国铁路与国际先进水平相比，虽然在重载技术领域取得长足进步，但机车车辆轴重、列车牵引质量等方面尚存差距。轴重25～27 t货车占比不足10%，除煤运专线外，货物列车牵引质量不超过6 000 t，与国外重载运输货车轴重30 t、甚至42 t、列车牵引质量普遍1～4万t相比，还有一定差距。铁路作为大能力、绿色低碳运输方式，应充分发挥自身优势，以发展重载为契机，厚植骨干优势，有力支撑国家战略实施，实现运能增加、效益提升和重载技术世界领先多赢。

1.2 是发挥铁路在大宗货物运输骨干作用的需要

随着产业结构调整和供给侧结构性改革深入推进，以煤炭、钢铁为主的大宗货物产地、销地更加集约化、规模化，全国煤炭生产地将主要集中于“三西”及新疆地区，调入地主要集中于湘鄂赣、川渝滇黔地区，煤炭、矿石资源地、消费地分布更加明晰，调运径路更加明确。尤其是随着国家打赢污染防治攻坚战、调整运输结构政策的持续推进，现有大宗货运干线铁路将承担更多公路转移运量和水铁联运运量，发展重载铁路可进一步提升线路货运能力。

1.3 是降低运输成本提升效益的需要

随着路网规模逐步扩大，货运量稳步增长，运输成本和劳动强度将大幅增加，这既不符合高质量发展要求，也不利于铁路可持续发展。发展重载铁路，不断强化铁路在综合交通运输体系中的竞争能力，促进运量回归，可促进大宗货物运输效率提升，减少人力物力，是打破运量与成本同向增长局面、优化运输结构、降低运输成本的有效途径［8］。

1.4 是贯彻落实“六稳六保”目标的需要

煤炭、钢铁、粮食等大宗货物是有关国计民生的重要战略物资，对促进社会经济发展和稳定具有战略意义。为充分发挥铁路在中长距离大宗货物运输中的优势作用，保障秋粮运输和全国煤炭调运，建设重载铁路通道，提升铁路通道能力，对落实国家“六稳六保”中保粮食能源安全具有重要意义。

2 我国重载铁路发展现状

2.1 重载铁路规模有待扩充

按照最新国际重载运输协会标准，目前我国重载线路总长约8 000 km，主要为大秦、浩吉等煤炭专运通道。重载运输尚未覆盖长期运能紧张的煤炭、铁矿石等大宗货物通道，亟待扩大重载铁路建设规模，提升铁路通道运输能力［9］。

2.2 既有线基础设施有待强化

除新建瓦日、浩吉铁路满足30 t轴重重载运输外，既有线路基础设施建成时间跨度大、标准不统一，部分线下基础设施（如小跨度桥涵、道岔等）不适应重载运输，到发线长度主要为850 m、1 050 m，提高货物列车编组长度难度大。

2.3 重载装备现代化水平有待提升

经过多年发展，我国铁路重载技术装备水平取得长足进步，已拥有轴重25、27、30 t的重载机车和重载货车，大秦铁路年运量达4.5亿t、列车牵引质量达2万t。但技术装备方面仍有不足，主要表现在重载机车车辆轴重未形成系列化，25 t轴重车辆通用性不强；重载货车保有量低、规模化不够。

3 铁路通道货运需求预测

3.1 适应重载运输的货物品名

目前国内铁路重载运输主要用于煤炭运输。随着优化交通运输结构、推进大宗货物“公转铁”等政策实施，我国铁路煤炭、冶炼物资等大宗货物中长距离运输将呈现大幅增长，其中全国铁路2017年煤炭和冶炼物资运量分别为21.5亿t和7.6亿t。从货物载重的客观实际和借鉴国外重载铁路运输发展经验，重载运输主要用于煤炭、矿石等大宗货物长距离运输，近年来也呈现出向集装箱等散装货物发展趋势。2020年我国铁路煤炭、冶炼物资运量约为40亿t，占货运总量的83.5%；2035年铁路煤炭、冶炼物资运量略有下降，约36亿t左右，但仍占货运总量的60%左右。因此，我国适宜重载运输的货物品类近期主要为煤炭、铁矿石，远期结合双层集装箱发展规划，将研究双层集装箱重载运输的可行性。

3.2 相关通道煤炭运量预测

根据我国煤炭发展规划，煤炭产地逐步向资源条件好、竞争力强的“三西”及新疆地区集中；销地为长三角、“两湖一江”和成渝等西南地区。预测煤炭运量2020年东部地区调入17.64亿t，较2017年增长1.85亿t，2035年调入量约为15.9亿～17.4亿t；晋陕蒙2020年调出总量15.85亿t，较2017年增加2.63亿t；“两湖一江”地区从晋陕蒙地区净调入量2020年较2017年增加1 000万t，同时还有约6 000万t公路转移运量。据预测，2020年、2035年全国铁路煤炭运量分别为28亿、24.5亿t左右，其中国铁煤炭运量19亿和18.5亿t。

根据《铁路煤炭物流发展规划研究报告》，随着高速铁路建设，部分既有线路能力得以释放，同时以在建煤运通道、既有煤运通道改造、集疏运线路建设为重点，煤炭运输网络向重载化和系统化高效推进，铁路煤炭运输能力得以强化。煤炭运量在4 000万t/年以上的铁路线路主要承担“三西”地区煤炭调出，运量在1 500万～4 000万t/年之间的铁路线路主要承担北煤南运，800万～1 500万t/年以下的铁路线路主要为煤炭集疏运系统的组成部分。充分考虑区域煤炭调运需求，结合相关通道运量分配，主要线路运量预测可见表1。

表1 主要煤运线路煤炭运量预测 万t

3.3 相关通道金属矿石运量预测

2017年我国进口铁矿石10.75亿t，重点集中在曹妃甸港（8 895万t）、日照 港（12 054万t）、天津港（10 162万t）、青岛港（7 275万t）、京唐港（11 168万t）、连云港（4 608万t）等港口。2020年，曹妃甸港、京唐港疏运量为1.5亿t，主要运往河北省东北部地区；日照港疏运量为8 500万t，主要运往新菏兖日、陇海等铁路沿线地区；天津港疏运量为7 000万t，主要运往河北石家庄和邯郸地区、内蒙古包头地区；青岛港疏运量为5 500万t，主要运往山东省内和河北省邯郸地区；连云港疏运量为4 700万t，主要运往河南安阳、信阳地区、山西运城地区和陕西汉中地区等［10］。

首先结合试块的模数及浇注温度，为了降低石墨漂浮，防止碎块状石墨的产生，控制CE＝4.15%～4.25%、wC＝3.45%～3.60%、wSi＝2.10%～2.25%。考虑到利用M n的合金化作用（部分固溶强化、另外提高珠光体含量），控制wMn＝0.30%～0.40%。P、S为有害元素，控制wP＜0.07%、wS＜0.02%。在厚大断面球墨铸铁中，为了防止球化衰退，控制wMg＝0.035%～0.045%。厚大断面易于出现碎块状、开花状石墨，适当的配入与稀土匹配的Sb元素，原铁液中加入wSb＝0.003%～0.005%，以减小碳的扩散能力，从而阻碍碳的过分石墨化。

根据《铁路冶炼物资物流发展规划研究》，预测2020年、2030年，全国铁路冶炼物资运量分别为12.1亿、11.5亿t左右，其主要增量在于进口铁矿石，预测2020年铁路疏运进口铁矿石运量5.7亿t，较2017年增加3.3亿t。沿海主要港口铁矿石铁路疏港运输量参见表2。

表2 2020年沿海主要港口后方铁路通道铁矿石运量万t

4 重载运输网络可能规模分析

根据对我国煤炭、冶炼物资产运销分析，可发展为重载通道的主要是煤炭运输通道和金属矿石运输通道。

4.1 煤炭运输通道

（1）煤炭专用通道，运量8 000万t以上线路：大准线―大秦线、唐呼线、瓦日线及浩吉铁路（蒙华）；

（2）煤炭主要通道，运量5 000万～8 000万t线路：滨州线、通霍线、同蒲线、石太线―石德线、侯月线―新焦线―新石线及包西线―西康线―襄渝线；

（3）煤炭辅助通道，运量3 000万～5 000万t线路：滨绥线―图佳线、京哈线、焦柳线、兰新线―兰渝线、青阜线―阜淮线―淮南线―皖赣线及宁西线。

4.2 金属矿石运输通道

（1）矿石主要通道，运量5 000万t以上线路：新石线―焦新线、胶济线、唐曹线仅供唐山范围内钢厂、运距较短（小于150 km）；

根据货物流向，3 000万t以上的进口铁矿石运输通道与多数煤炭运输通道共通道，其运输可利用煤炭运输空车方向。

4.3 重载运输路网规模分析

综合上述分析，在运输需求方面，我国可发展为重载铁路通道包括大秦、唐呼、瓦日、浩吉等专用通道，滨州、通霍、北同蒲、石太―石德、侯月―新石、包西线―西康―襄渝、邯济―邯长―胶济、滨绥―图佳、京哈、焦柳、兰新―兰渝、青阜―阜淮―淮南―皖赣、宁西、陇海、邯黄、迁曹铁路，线网总规模约22 700 km，其中专用通道规模约3 800 km、主要通道规模约6 900 km、辅助通道约12 000 km；既有重载路网规模可拓展16 900 km。可发展重载铁路线网见图1。

图1 可发展重载铁路线网示意图

5 重载铁路网络规模

根据国家批复的中长期铁路网规划，按照运输市场需求，可发展重载铁路线网总规模约22 700 km，经对移动装备发展条件和基础设施适应性分析，适宜发展重载形成“六横三纵”铁路网（见图2），总规模约9 900 km（见表3）。

表3 “六横三纵”线网里程表 km

6 重载运输发展方向（路径）比选

根据我国重载铁路运输网络规模，按照“3个世界领先、3个进一步提升”的总体要求，结合货物运输需求、线路装备技术条件和铁路提质增效发展等，对我国铁路重载发展方向（路径）进行综合分析比选。

方案1：进一步提升重载专用通道技术水平，促进我国重载轴重、牵引质量指标早日迈进世界领先行列，同时实现降本增效。目前，我国既有重载通道中的大秦线、唐呼线重载运输效率已达世界先进水平，但最大轴重仅为27 t，最大牵引质量为2.1万t；新建瓦日线、浩吉线虽可适应30 t轴重重载运输，最长到发线长度为1 700 m，最大牵引质量不超过1.2万t，距世界单列牵引质量4万t、轴重32.5～40 t的领先水平还存在一定差距。该方案通过提升重载专用通道的线路基础设施和装备技术水平，以提升轴重和增加列车编组为途径，实现我国正式运营长大重载列车（列车牵引质量达到3万t以上）、重载最大轴重进一步提高的目标。该方案缺点是线路执行标准较高，重载技术水平提升预计改造投资较大、资本收益率偏低，只能在新建线路上选择该标准方案，不能作为既有线发展重载铁路运输的方向。

图2 我国重载铁路线网规划示意图

方案2：提升主要通道（煤炭和金属矿石主要通道、辅助通道，在此统称为主要通道，下同）重载运输能力，释放其他线路能力以满足货运市场多元需求。目前，主要通道均为货运干线，除承担大宗物资运输外，还承担着部分旅客和其他货物运输任务。主要通道拓展重载网络能够高效利用线路能力资源，提升货物运输密度，有利于发挥重载通道规模效应、提高运输组织效率，释放线路运输能力，为发展白货和旅客运输预留条件。该方案缺点是提升主要通道的重载运输能力可能涉及大量工程技术改造，不仅各站的改造条件差异大，且对现有运输生产组织可能产生较大影响。此外，受既有线路基础条件限制，仅拓展主要通道为重载运输通道，较难实现重载运输世界领先水平这一发展目标。

方案3：提高重载专用运输通道技术水平的同时，科学有序拓展重载网络，逐步发展重载运输。该方案结合方案1与方案2优点，在推动我国重载运输技术赶超世界领先水平的同时，极大地释放了主要通道的运输能力，为白货运输高效、快捷发展创造了条件。该方案缺点是投资规模大、工程改造周期较长、短期内大面积铺开发展重载运输面临挑战。

综合考虑各方案在提升我国重载技术水平、提高全网运输效率等方面的预期效果，建议秉承稳妥推进、分步实施原则，优先采用方案3，科学有序拓展重载铁路网络，逐步发展重载运输。

7 结束语

从优化运输结构、降低铁路运营成本、提高路网质量和效率效益，更好地服务经济社会发展等角度来看，有序发展重载运输，既有利于提高运输组织效率和效益，也有利于落实国家节能减排要求，发展重载铁路是必要的。通过从运输需求、移动装备发展条件、基础设施适应性、经济合理性等方面统筹分析、综合比选，我国重载铁路发展方向为有序拓展重载铁路网络，逐步发展重载，统筹各方面因素科学合理确定。