浅谈铁路重载列车运输

一、文献综述

重载运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，特别是在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家，如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等，发展尤为迅速。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要趋势。

重载运输是货物运输方式调整的必然趋势，是提高运输能力的最佳措施。与国外相比，国外重载单元铁路运输线一般都是专线运输，普遍采用低密度，大载重量，固定车底循环换运模式，主要依托高新技术的优化组合，设备有充分的维护时间，运输组织反而比较简单。而对应的，我过的大秦铁路不仅担负大厅地区与秦皇岛港之间的煤炭运输，而且是我过山西，陕西和内蒙古广大地区没他外运的大通道，起货流来源于去向的多样性，车流组织的复杂性，车流密度和运输强度等都远远超过国外运载线路。而且，通过开展重载扩能改造，建设大能力的煤运通道，减少进一步带动与重载相关的一整套技术的快速发展，是我国铁路跨越式发展的重要组成部分。

铁路重载运输的产生与铁路运输业的发展密切联系，他是铁路发展的一个特定阶段的产物。1825年英国在施托克顿与达林顿之间修建了世界上第一条铁路，揭开了铁路运输的新纪元。19世纪 世纪的铁路行业及机械，冶金，土木，通讯，运输管理等技术于一体，体现了当时的现金生产力水平。此后的100多年间，世界铁路运输进入高速发展阶段。到20世纪40年代，仅美国铁路线路长度就达到40万公里。

从20世纪30年代开始，铁路不断受到以公路和航空为代表的新技术的冲击与挑战，逐渐失去在运输市场中的垄断地位，出现了衰退趋势，再加上有些国家铁路经营管理不善，出现亏损而逐渐步入低估，铁路网不断缩小。由于公众投资不足，债务负担较大，铁路提供的服务难以满足需求，不同铁路公司间又缺乏技术协调，铁路在国际范围内也缺乏改善服务质量，改善服务性能以同其他运输方式竞争的机制，这是当时欧美国家铁路萎缩的主要原因。

20世纪60年代开始，西方发达国家进入建设综合交通运输体系的阶段。发达国家先后放松了政府对运输市场的管制，旨在创造更为平等的运输市场竞争环境。经济全球化的发展，要求各国加强运输通道，联络通道和综合枢纽建设，以及大陆桥运输通道的建设。经济和社会可持续发展理念的提出，促使各国突破各种运输方式自行规划建设和运营管理的局限，而将其纳入综合的交通运输体系。综合的交通运输体系建设和发展为铁路的复兴创造了良好的市场环境和社会环境。立足于综合运输体系的建设和发展，在旅客运输领域发展高速铁路的同时，铁路货物运输时间了俩大战略。一是20世纪50年代以来铁路货运的重载化发展，旨在巩固和扩张铁路在大宗散装货物运输市场的传统优势，大幅度提高运输效率，降低运输成本。经过近50年的努力，已经形成标准的重载运输产品，成效非常显著。二是世纪80年代以来铁路运输市场的竞争力，开发多元化，个性化的系列快捷货运产品，如集装箱联合运输直达货物列车，高速邮政行车和物流列车及次日送达服务等各种合同运输服务。目前铁路货运快捷化的发展方兴未艾。

铁路重载运输主要是为能源和原材料运输服务，我国已火力发电为主，煤炭占65%的能源消费结构决定了铁路仍将是大宗物资运输的主力，煤炭运输仍将是铁路货运的重点。我国铁路是世界最繁忙的铁路，大力提高列车签约质量水平，在客货混行的繁忙干线上发展重载运输，可以进一步挖掘运输能力，保证线路维修时间，降低运输成本，提高运输效率。《中长期铁路网规划》在规划国家煤运大通道的同时，提出规划建设铁路战略装车点，整合十大煤炭基地，形成煤炭运输通道的重载运输综合能力，进一步提高重载运输的规模和效益。此外，提出利用客运专线建设，实现主要干线客货分线规模，成为既有客货运输干线和煤运通道上重载运输的主要形式。

二、选题的目的和意义

铁路重载运输是指行驶列车总重大、行驶轴重大的货车或行车密度和运量特大的铁路运输。铁路重载运输的主要特点，是在一定的铁路技术装备条件下，扩大列车编组长度，不降低行车速度，大幅度提高列车重量，充分利用运输设施的综合能力，采用大功率内燃或电力机车（一台或多台）牵引达到一定重量标准的运输方式，发挥铁路集中、大宗、长距离、全天候的运输优势，达到增加运输能力、提高运输效率、降低运输成本的目的。由于各国铁路运营条件、技术装备水平、发展重载运输的着眼点不一样，采用的重载列车运输类型和组织方式也各有特点。对于重载列车的重量过去并没有规定统一的标准，都是开行重载列车的国家根据各自的具体技术条件和运营需要，按照相对于普通列车的重量和长度进行确定的。

三、研究方案（框架）

1．简述铁路重载运输

2．国内外重载运输发展

3．铁路重载运输组织

4．铁路重载运输技术装备的要求

中文摘要

摘要：重载运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，特别是在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家，如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等，发展尤为迅速。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要趋势。重载运输是货物运输方式调整的必然趋势，是提高运输能力的最佳措施和我国铁路实现跨越式发展的重要标志。与国外相比，国外重载单元铁路运输线一般都是专线运输，普遍采用低密度，大载重量，固定车底循环换运模式，主要依托高新技术的优化组合，设备有充分的维护时间，运输组织反而比较简单。而对应的，我过的大秦铁路不仅担负大厅地区与秦皇岛港之间的煤炭运输，而且是我过山西，陕西和内蒙古广大地区没他外运的大通道，起货流来源于去向的多样性，车流组织的复杂性，车流密度和运输强度等都远远超过国外运载线路。而且，通过开展重载扩能改造，建设大能力的煤运通道，减少进一步带动与重载相关的一整套技术的快速发展，是我国铁路跨越式发展的重要组成部分。

本文从世界重载铁路运输入手，首先着重分析了各国重载铁路运输组织现状，点明各国发展的优势和劣势。然后结合我国重载铁路现状做对比，分析我国重载铁路出现的问题及优点，利用科学方法解释解决该类问题。

关键词：重载铁路；货运；趋势

一、简述重载铁路运输概述

在重载铁路上组织开行重载货物列车、实现货物位移的运输形式称为重载运输。

重载运输是指在一定的铁路技术装备条件下，采用大功率机车，扩大列车编组长度，大幅度提高列车车载质量，充分利用运输设备的综合能力，达到一定载重标准的运输方式。

重载运输是除高速铁路以外，铁路现代化的又一个标志。重载运输是指在先进的铁路技术装备条件下，扩大列车编组，提高列车重量的运输方式。

国际重载协会认为，重载铁路必须满足以下三条标准中的至少两条：经常、定期开行或准备开行总重至少为5000吨的单元列车或组合列车；在长度至少为150公里的线路区段上，年计费货运量至少达2000万吨；经常、正常开行或准备开行轴重25吨以上(含25吨)的列车。

世界上开展重载运输的国家还不是很多，只有澳大利亚、加拿大、中国、南非、美国、俄罗斯、巴西等国土幅员辽阔、资源丰富、铁路较为发达、大宗货物运输较多的国家。当然，更主要的原因还在于重载运输对铁路线路、机车车辆、行车组织等方方面面的要求比较高，一般国家目前还难以达到。正因为如此，重载运输才算得上未来铁路发展的方向之一。

那么，重载运输对铁路线路有何特殊要求呢？由于重载运输的列车重量往往在5000吨以上，按目前每节车载重60吨计算，大约需要80多节，连接起来有1公里多长。所以停靠重载列车的车站站线有效长度基本要达到1050米，最好达到1700米。另外，重载列车拉得多，爬坡自然困难，因此线路的最大坡度不能超过8～9‰，也就是说每1000米的铁路线的上升幅度不得超过8～9米。因为载重量大，一般的轨道无法承载，必须铺设或更换每米重60公斤以上的高强度钢轨，并配套同等强度的其它轨道构件。在有条件的线路地段，尽可能地铺设全断面淬火钢轨无缝线路，采用弹性扣件、硬质碎石道床、钢筋混凝土轨枕以及强化路基等。

重载运输的机车车辆最起码要拉得动、装得多、经得住折腾。拉得动是指牵引机车的功率要足够大，一台不够就用两台甚至三台。不过，使用的机车越多，协调越难，要求的行车技术越高。车辆要采用新材料、新结构和新工艺，尽可能减轻车辆本身的自重，增加货物的载重量。另外在车辆体积不超过一定的轮廓范围之内(即机车车辆限界)的同时，尽可能扩大车辆的容积。重载列车爬坡难，下坡也难。在长大下坡区段，只依靠机车的制动力很难将整个列车停住，这是因为数量众多的车辆下滑力大大超过机车的制动力。如果车辆仍按常规设计，列车在长大下坡地段就会发生颠覆事故。为此，重载列车中的部分车辆必须安装双管制动系统，使一部分车辆参与机车的制动，才能和其余的车辆下滑力相平衡，确保下坡地段的列车安全。开行重载列车的目的之一就是要降低运输成本，提高车辆的运用率。因此，重载列车一般均是固定编组循环往复运行。这种固定编组循环运行列车的车辆结构必须牢固可靠，无需经常修理。铁路重载运输是铁路运输现代化的重要标志。目前世纪范围内的货物列车重载技术迅速发展，重载运输在运送大宗货物上显现出高效率、低成本的巨大优势，是铁路运输规模经济和集约化经营的典范。铁路重载已经成为许多国家追求的现代化货运方式，已被世纪公认是铁路货运发展的重要趋势。

二、国外铁路重载运输发展

1、国外铁路重载运输发展简况

重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，特别是在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家，如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等，发展尤为迅速。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要趋势。

世界铁路重载运输是从20世纪50年代开始出现并发展起来的。第二次世界大战后的经济复苏以及工业化进程的加快，对原材料和矿产资源等大宗商品的需求量增加，导致这些货物的运输量增长，给铁路运输提出了新的要求，而大宗、直达的货源和货流又为货物运输实现重载化提供了必要的条件。铁路部门从扩大运能、提高运输效率和降低运输成本出发，也希望提高列车的重量。同时，铁路技术装备水平的不断提高，又为发展重载运输提供了技术保障。

从20世纪50年代起，一些国家铁路就有计划、有步骤地进行牵引动力的现代化改造，先后停止使用蒸汽机车，新型大功率内燃和电力机车逐步成为主要牵引动力。由于内燃、电力机车比蒸汽机车性能优越，操纵便捷，采用多机牵引能获得更大的牵引总功率，这为大幅度提高列车的重量提供了必需的牵引动力。从而，以开行长大列车为主要特征的重载运输开始出现。但这一时期的重载技术尚不配套，长大列车货车间的纵向冲动、车钩强度、机车的合理配置、同步操纵及制动等技术问题都没有得到很好的解决。

20世纪60年代中后期，重载运输开始取得实质性进展，并逐步形成强大的生产力。美国、加拿大及澳大利亚等国铁路相继在运输大宗散装货物的主要方向上开创了固定车底单元列车循环运输方式，而且发展很快。美国1960年只有1条固定的重载单元列车运煤线路，年运量不过120万t；而到1969年，重载煤炭运输专线增加到293条，运量占铁路煤炭运量的近30%。前苏联在20世纪60年代末为解决线路大修对运输的干扰，在通过能力紧张的限制区段组织开行了将两列普通货车连挂合并的组合列车，这种行车组织方式后来成为提高繁忙运输干线区段能力的重要措施。

南非铁路在20世纪60年代末开始引进北美重载单元列车技术，并从70年代开始在其窄轨运煤和矿石的线路上，逐步把列车重量提高到5400t和7400t，并不定期开行总重11000t的重载列车。巴西铁路是从20世纪70年代中期开始，通过借鉴、引进北美和南非的技术，开行重载单元列车。另外，德国、波兰、瑞典、印度等国，也根据各自国家的具体情况和实际需要，开行了重量和长度都超过普通列车标准的重载列车。

20世纪80年代以后，由于新材料、新工艺、电力电子、计算机控制和信息技术等现代高新技术在铁路上的广泛应用，铁路重载运输技术及装备水平又有了很大提高。特别是在大功率交流传动机车，大型化、轻量化车辆，同步操纵和制动技术等方面有了新的突破，极大地促进了重载运输的发展。

近50年来，重载运输技术的不断进步，推动了重载列车试验牵引重量的世界纪录不断被刷新：

1967年10月，美国诺福克西方铁路公司（N&W，现已归入诺福克南方铁路公司）在韦尔什—朴次茅斯间250km区段内，开行了500辆煤车编组的重载列车，由分布在列车头部和中部的6台内燃机车进行牵引。列车全长6500m，总重达44066t。

1989年8月，南非铁路在锡申—萨尔达尼亚矿石运输专线上，试验开行了660辆货车编组的重载列车，由16台机车牵引（5台电力机车+470辆货车+4台电力机车+190辆货车+7台内燃机车+1辆罐车+1辆制动车）。列车总长7200m，总重达71600t。

1996年5月28日，澳大利亚在纽曼山—海德兰铁路线上，开行了540辆货车编组的重载列车，由10台Dash 8型内燃机车牵引（3台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+1台机车）。列车总长5892m，总重达72191t，净载重57309t。这次试验列车平均车速为57.8km/h，最高达75km/h。

2001年6月21日，澳大利亚在纽曼山—海德兰铁路线上，开行了682辆货车编组的重载列车，由8台AC 6000型机车牵引。列车总长7353m，总重达99734t，净载重82000t，创造了最长、最重列车新的世界记录。8台机车分散布置，每两台一组，分成3组，另外两台机车单独布置。1名司机通过LOCOTOL机车无线同步操纵系统操纵全部机车。该列车平均车速为55km/h。

目前，国外重载列车实际运营中的牵引重量一般为1万～3万t，美国重载列车编组通常为108辆货车，牵引重量为13600t；加拿大典型单元重载列车编组为124辆货车，牵引重量为16000t；南非重载列车的牵引重量一般为20000t；澳大利亚纽曼山重载铁路列车的编制通常为320辆货车，牵引重量在37500t；巴西维多利亚—米纳斯铁路标准编组列车为320辆编组，列车牵引重量31000t。国外年运量超过1亿t的重载铁路主要有：巴西维多利亚·米纳斯铁路（898km），年运量为1.3亿t、卡拉雅斯铁路（892km）运量为1.08亿t；澳大利亚纽曼山—海德兰铁路（426km），年运量为1.09亿t。

2、国外铁路重载运输发展的经验和特点：

2.1 充分发挥铁路货运发展的主要经验和核心竞争力

铁路的轨道运输、牵引动力与载运工具的运营技术结构，特别适合大宗散装货物运输。铁路的这个技术优势是其他运输方式难以抗衡的。从某种意义上说，是铁路的技术核心竞争力。实践证明，铁路通过技术改造发展重载运输进一步拓展了这一核心竞争力。

2.2 运输能力利用水平不同的国家采用适合自己国情的不同重载运输模式和技术路线。

美国、澳大利亚等西方国家采用单元列车运输模式，注重建设重载运输专线，技术装备先进，综合集成水平高；采用单元列车循环运输组织模式。突出以最大限度提高列车牵引质量来扩大铁路运输能力和技术线路。不片面追求行车密度，而着重列车一次牵引效果，是线路有足够的养护时间。因此，运输组织相对简单，目标是提高运输的规模效益，降低运输成本。

前苏联铁路运输能力紧张，采用组合运输模式，不片面追求建设重载运输专线，而是注重对既有繁忙干线延长站线等适度技术改造；以提高限制区段的列车牵引重量缓解高密度行车的能力紧张局面，同时扩大铁路运输能力；根据实际情况，对普通列车采用比较灵活的组合、拆分组合方式，对技术装备的综合集成要求较低。因此，运输组织工作相对复杂，目标是扩大运输能力以适应运输需要增长。

此外，尚有更为普通的整列重载运输模式，采用大功率机车单机或多机牵引、车辆大型化及延长站线，达到在既有线上提高列车牵引水平质量，提高运输能力的目的。

三、铁路重载运输组织

重载运输是一项综合性的系统工程，除了铁路的技术设备，包括牵引动力、装货车辆、列车制动、多机牵引操纵和遥控、线路结构、站场配置、供电等应当适应列车重量提高的要求外，对于重载运输的货源货流组织、列车装卸、安全运行、运营管理等也不同于普通货物列车的传统组织方法。由于整列式重载列车采用的是普通货物列车的组织方法，在此不作赘述，只介绍单元式重载列车及组合式重载列车的运输组织问题。

1、单元式重载运输组织

1.1单元式重载列车的起源

单元式重载列车起源于美国，盛行于北美，进而推广到澳大利亚、巴西、南非等国。美国铁路的单元列车是从整列运输的固定编组直达列车演变而来的。所谓整列运输就是直达运输，以始发直达列车的形式进行运输。它是根据货主的要求随时进行的一次性运输，在沿途各站无需进行解编作用。所谓固定编组直达列车，就是循环直达列车，它的车底是固定编组、并在发到站间循环运用。但是固定编组直达列车的机车是不固定的。而且它所运输的货物也并不一定都是固定一个品种、一个货主。单元列车在组织形式上和组织方法上都比整列运输和固定编组直达列车更加高级，它的机车车辆都是固定编组，循环运用，而且是由一个货主，固定一种车型、运送一个品种的货物。美国铁路对单元列车的概念是：“由固定机车车辆组成的作为一个运营单元的列车，并以此作为运营计费的单元，利用加大每个车辆和每一列车载重量及加速列车周转速度的办法 来增加其产品——吨公里，以达到尽可能降低单位运输成本的目的。”他们还认为：固定编组直达列车只是一种技术上的创造，而单元列车不只是在技术上，而且是在管理上的创新。 这主要是指由于组织单元列车要求须有较高水平的运输组织工作，须要有产、运、销诸方面 的共同努力和协同配合。

1.2 单元式重载列车的运输组织措施

（1）装卸车组织 单元式重载列车的装车地往往为大型矿点（通常为煤炭、矿石产地）或集运站，卸车地 往往为港口或大型电厂、钢厂等用户。单元式重载列车出入装卸地点是不解体、直入直出、整列装卸，因而在有条件的装（卸）车地点应铺设可以整列不停车装 （卸）车的环形铁路线。 采用环形线装车方式，装车设备或为大容量的筒仓和定量漏斗，或为高架溜槽，也有的在堆料场下穿一座隧洞，由洞顶的漏斗装车。漏斗与电子磅相联，自动计量和打印记录。装车时，整列空车直接进入环形装车线，使用装设在线路轨道上的车位表示器与机车上的自动调速器联控，空车列车徐行通过大容量的漏斗煤仓或隧洞式堆料场。 整个装车过程是由电子计算机系统自动控制的，包括装料漏斗门的启闭和整列空车徐行速度的控制都是自动化的，装车车列匀速前进、准确对位，并与储仓装料口的开闭协调配合。列车按规定速度通过仓储设备后，即可达到规定重量。由于整个列车无需分解和转头，大大提高了装车效率。每小时装车能力可达7000～10 000t。 矿点产量不够大而又分散或受地形限制，不能单独设置整列装车设备时，可采取集运方式，用大型载重自翻汽车或皮带输送机将货物送至集运站的环形线上装车。 在卸车地，运送煤炭、矿石等大宗散装货物的单元式重载列车卸车，需要高效的卸车设备，一般都设有环线或贯通式整列卸车线，以及和车型、卸车方法相适应的地面设施。卸车主要采用漏卸和翻卸的方式。 漏卸是用自动启闭底开门的漏斗车编成重载列车，徐行进入位 于高架栈桥或卸车坑道上的卸车线后，自动启开底门直接卸车，散装货物即落入线路两旁的料坑内；翻卸是用装有高强度旋转式车钩的专用敞车编成重载列车，列车进入卸车线后，为了避免使用机车推顶而造成车钩和缓冲装置频繁冲撞并受损，一般使用自动或半自动的车辆 就位器（俗称铁牛）来操纵车辆移动和定位，将专用敞车（每组 1～3 辆，根据翻车机的型号确定）固定在翻车机内旋转倾覆卸车，直接将货物翻卸到线路下面的料坑内，可保证不摘 钩连续作业。翻卸方式在美国、巴西、澳大利亚等单元重载式列车开行较多的国家应用最为 广泛，我国的秦皇岛港卸煤码头基本上也采用这种卸车方式。

（2）车站作业组织 由于单元式重载列车在装卸站整列进行装卸， 在装卸站间循环直达运行， 途中无须换挂 机车。因此，车站的作业组织主要是列车接发工作。为不延误装卸车作业的进行，始发终到站在准备接发列车进路的同时， 还要准备和开放好整列车去往环线的调车进路和信号，使接发列车作业与出入装卸地点的调车作业尽可能地衔接协调统一。另外，途中规定技术站还须 进行乘务员换班和机车注油整备作业。对于单线铁路，还须在途中站线有足够长度的中间站 组织列车交会作业。

（3）途中运行组织单元式重载列车应固定运行线， 严格按事先精密规定的行车时刻表和列车最优周转方案行车，通过调度集中对列车运行进行控制和指挥，由配备的机车信号、自动停车装置和列车无线电话等设备来保证行车安全。

（4）检修作业组织 单元式重载列车往往采用大型专用货车和机车固定编成专列， 作为一个独立的运营单元 进行活动，由过去的车辆专用发展为列车专用。 由于机车和车辆是固定编挂的一个运输整体，通常，车辆在发站、沿途、到站均不进行检修，而每隔一定时间在检修基地从列车编组中轮 流摘换一定数量的车辆进行检修，摘下该检修的，同时换上相应数量已检修好的，从而保证 列车中的车辆均按规定轮流得到检修。

1.3 单元式重载列车的运输保障措施

单元式重载列车的运输组织方法是建立在货源货流稳定集中，产运销三方协同配合，以及铁路技术装备重型化的基础上的，也就是：

（1）要有稳定集中的货源货流，这是长期均衡地组织单元式重载列车循环运行地基本条件。在美国，一般是由生产者和消费者双方签订长期供应合同来共同保证的。这种合同短则五年，长则一二十年。铁路则在供应合同的基础上，按照年运量、运距和列车周转时间来 选定列车的最佳组成和运行方案，然后配备固定车底的套数，制定运行时刻表，组织列车在 各装卸点间循环运行。

（2）要求产运销相互协调一致，保证装、运、卸各个环节的能力能够相互适应配合。组织单元式重载列车对产运销三方都带来一定的经济效益。铁路由于降低了单位运输成本从而可以降低单元列车的运价，而产销双方则可以从降低运价中得到好处，这就有可能从中提取部分款项， 投资改建或新建装卸设施， 扩大装卸能力使之适应单元式重载列车的作业要求。

（3）要求铁路技术装备的重型化，以便尽可能地提高每一列车的载重量。包括线路铺设重型钢轨，提高桥梁载荷能力，提高货车平均载重，以及与重载运输配套设施的建设等。

2.组合式重载列车运输组织

组合式重载列车行车组织方法具有一些不同于普通货物列车的特点，依据当时当地具体条件灵活组合与分解。一般情况下，每小列的作业与普通货物列车无多大区别。

此处主要是介绍一下发车站的组合作业和到达站的分解作业、接车与发车、技术检查、有作业的途中站作业方法、区间被迫停车后的防护等。如组合列车不是经常开行，或开行列数不多，应尽可能利用现有站线、区间正线、车场间的联络线、专用线、岔线等或稍加改造，通过采取周密有效的行车组织方法，来解决由于列车超长而引起的列车编组、分解以及运行中的会让、待避等问题。

2.1组合式重载列车的基本形式

组合式重载列车主要有以下两种形式：

（1）固定式组合列车 所谓固定式，即固定机车、车辆、货种、统一方向，统一到站，固定在装车地或编组站 的前方站组合（即固定组合站） ，在卸车地或解体站的前方站分解（即固定分解站） ，途中一 般不准拆解。这种组织方式要求产销、装卸各个环节之间相互衔接配合，难度较大，一般情 况下不易推广。我国曾在丰沙大线和京秦线组织开行此种列车，近来大秦线进行的 2 万 t 重 载列车试验也属于此种组织形式。

（2）非固定式组合列车 不要求固定机车、车辆、货种，只是将同一方向的两列普通货物列车首尾合并，列车的 组合和分解地点也不固定，一般根据需要，灵活组织。例如，在线路封锁施工开通后为疏散 积压列车而临时采用。由于条件要求较低，易于组织、开行。我国曾经在石家庄－济南西、沈阳－山海关等繁忙区段开行此种列车。

2.2 组合式重载列车的组合方法

根据设备、地点的不同，重载列车的组合方法分为直接组合法和转线组合法两种。

（1）直接组合法此法适用于组合式重载列车中的两个列车分别在两个车站编组的情况。其组合办法是：组合站集结编组组合列车的前半部车列后，转场至组合列车发车线出站信号机内方， 经过技术检查，挂上本务机车后在发车线上停留等待另一列车；另一列车在其他车站编成并经过 列车出发技术作业后， 由机车牵引运行至组合站进站信号机外方一度停车， 按有车线接车办 法，即由助理值班员或调车长向司机通知接入股道、停车位置等事由后，登乘机车，以调车 手信号将列车领入站内，与前半部列车连接在一起。

（2）转线组合法 当组合式重载列车前后两部分车列均在组合站上集结编组时， 可采用转线组合法。 即前 后两部分车列分别在组合站固定的线路上集结满轴后， 经过车辆技术检查， 由前部本务机车 或中部机车牵引，转至指定的组合线上（重载列车发车线）与另一“坐编”车列联挂。“坐编” 车列不同，组合的方法也不一样。 当中部机车牵引的后半部分车列在组合线上“坐编”时，前半部车列由本务机车牵出，返 岔后进入组合线与后半部列车（已挂上机车）头部连挂成组合式重载列车。

四、重载运输对铁路技术装备的要求

铁路技术装备是发展重载运输的物质技术基础。世界各国铁路在发展重载运输过程中，都积极研究采用新型大功率内燃和电力机车，增加轮周牵引力；研制安装机车同步牵引遥控和通信联络操纵系统，以保证机车分布在不同位置实现多机牵引重载列车的安全运行需要；采用轴重大、自重轻、载重量提高的大型货车，车辆连接采用刚性结构，并装设性能可靠的制动装置，以及高强度车钩和大容量缓冲器；在改造既有线或修建新线（专线）适应重载运输要求时，强化线路结构，铺设重型钢轨和无缝线路，采用新型轨道基础，提高线路技术标准和承载能力；为减少重载列车在线路上运行时轮轨间有害作用力的影响，采用异型轨头和钢轨涂油润滑、打磨技术；对于既有线重载列车运行方向上的车站站场线路股道，进行能够容纳整列车的相应改造和延长；在铁路运营工作中，实现货物装卸机械化和行车调度指挥、运营管理自动化，等等。所有这些，都极大地推动了铁路重载运输技术水平的不断提高。

1、重载运输对铁路工电设备的要求

1.1 重载运输对铁路工务设备的要求

由于重载列车的机车和车辆轴重、列车总重和长度都比普通列车增加，对线路、桥梁设备的破坏力加大；并且，长大重载列车长期大运量运营，对线路桥梁等工务设备的承载能力和疲劳寿命都会造成很大影响。为保证重载列车的安全运行，减少维修成本，必须强化重载线路和桥梁的承载能力，使其具有高度的耐久性、可靠性和平顺性。重载线路多采用60kg/m 以上钢轨和III型混凝土轨枕的重型轨道结构；具有高强度全长淬火钢轨的强韧化轨道材质；超长轨条无缝线路和可动心轨道岔的先进轨道结构形式；以及建设成良好的排水和防水系 统、边坡防护工程、优质基床和路堤下填料的高强度、高稳定型路基。有效地克服大轴重和 大运量对轨道的垂直磨耗、疲劳损伤、表面接触损伤、部件破坏、线路几何状态破坏和路基破坏性变形等不良影响。 同时，配备现代化的线路检测设备和机械化养路设备以保持线路质量良好。

（1）采用高强度重型钢轨，铺设无缝线路，加强道床基础和改进轨枕结构。 铁路线路变形下沉主要是由道床破坏所致，而道床破坏程度又与道床应力的3～4次方成正比，所以重载运输线路，必须尽快改善铁路路基、轨道的工作状态。 ①铁路路基是铁路线路的基础，它直接承受列车荷载，必须具备坚固、稳定、耐久的良 好性能，对重载线路路基标准应定型化。 ②钢轨应选用 60～75kg/m 的重型钢轨，并通过强化钢轨的材质来提高钢轨的强度，延 长钢轨的使用寿命和减少维修工作量； 为减少钢轨和车轮轮缘磨耗，保持线路的平顺性和减 少列车运行阻力，还可采用钢轨涂油润滑和钢轨打磨技术； ③采用钢筋混凝土轨枕和配套的弹性扣件。 ④为提高线路稳定性、平顺性，应铺设无缝线路、无缝道岔，发展超长轨节无缝线路。 ⑤通过增加道碴厚度和密实度，铺设优质道碴道床，来改善线路结构的整体承载能力，以提高线路稳定性，使线路荷载较均匀地分布在路基上。

（2）改善线路的基本参数，提高线路的平顺性。 在长大陡坡和小曲线半径区段，开行重载列车，轨头侧面磨耗、轨顶表面波浪形磨耗以 及疲劳断裂更加严重，基床病害增多，对线路平顺性、稳定性破坏加剧。可通过改善线路基 本参数，包括减缓线路的限制坡度、加大最小曲线半径、采用大号码的新型道岔等措施来提 高线路平顺性。

（3）检测现代化、养路机械化。重载轨道采用现代化手段检测，是保证重载线路质量及列车运行安全的重要措施。 在轨 检车上安装先进的检测装置，可以及时实时地察看轨道几何状态，保证列车运行安全。 养路机械分大修机械、维修机械、检查机械和修理机械。采用大型清筛机和配套的维修机械、钢轨打磨列车、钢轨探伤车、轨道检查车等养路机械，可提高作业效率和维修检查质 量，从而提高线路质量和保证行车安全。

1.2 重载运输对铁路供电设备的要求

由于电力机车本身不带动力能源，具有功率大，单位功率重量小、过载能力强等特点，能大幅度提高货物列车重量。因此，电气化铁路最适于发展重载运输。由于重载列车与普通列车相比，牵引车列的电力机车的功率、接触网电流和整个供电设备规模等要加大，因此供电设备对铁路通过能力会造成影响。电气化铁路供电系统由国家电力供电系统（又称“外网”） 和牵引供电系统 （又称“内网”） 两大部分组成。 外网供电能力是制约铁路供电能力的根本因素， 只有在外网供电能力充足的 情况下， 铁路部门通过对内网的改造才可大幅度提高铁路供电设备供电能力。 内网供电能力 受牵引变电所的数量、容量和供电臂的长度等因素影响。 电气化双线自动闭塞重载运输线路 上，同一供电臂范围内运行的重载列车数量越多、重量越重，对供电系统能力的要求更高。 因此需根据重载列车牵引重量标准、列车追踪间隔时分等对牵引供电的需求来设计变电所容 量和供电臂长度， 保持供电区间长度和行车区间大小的适配关系， 便于运营和检修作业的配 合。 需要注意的是， 增加供电设备投入及投入多少要与开行后产生的运输和社会效益进行技 术经济比较，以免开行重载列车比重不大而降低供电设备的利用率。

2、重载运输对铁路机辆设备的要求

2.1 重载运输对铁路机务设备的要求

开行重载列车必须采用大功率的电力或内燃机车，并追求轮轨之间的最佳粘着特性来提高机车的牵引能力；机车采用低动力作用的转向架以减轻对线路的破坏作用；采用电空制动方式提高机车的制动能力；在多机牵引条件下，不仅重视牵引动力在列车头部和中部的合理配置以减少列车纵向冲击力的不利影响，而且通过采用无线遥控同步运转的“locotrol”系统， 实现机车之间同步操纵和牵引、制动过程的自动调整和良好控制； 保证机车较高的运用可靠 性。此外，还应具有能牵引或顶送重载列车的调车机车。

（1）多机牵引时机车的编挂方式重载列车往往多机牵引，机车的编挂方式（位置）对于重载列车的运行和在站作业都会 造成影响。一般来说，牵引机车可采取集中连挂和分散连挂两种编挂方式。 集中连挂， 一般是采用机车自有的重联装置， 多台机车均挂于列车头部集中牵引重载列 车，这种连挂方式对机车及车辆的车钩、缓冲器以及列车的制动和缓解均带来较大的影响。 一是列车中的车钩受力不均，差异较大，列车起动和运行中牵引力突然变化时，更易造成列 车车钩分离或断钩；二是制动或停车时车钩缓冲器被列车惯性冲击，将会产生压死、爆裂现 象；三是列车制动机在制动减压或缓解充风时的时间过长，且列车管前、中、后部的压差很 大，影响列车制动和缓解性能。一般来说，机车集中挂于列车头部时，其牵引重量受车钩强 度的限制，如超过规定的最大牵引力时，需在列车后部加挂补机推送。 分散连挂，是将多台机车分别编挂在列车的头部和中部，连挂方式可多样。如为单元式 重载列车，机车分散连挂时，用数节机车组成的补机机组，通常可挂于列车全长的三分之二 处，以对其前、后方车辆起到推送和牵引两重作用。如四台机车牵引 2 万 t 列车时，可以头 部 2 台，中间 1/2 或 3/4 处 2 台；也可以头部一台，中间每 5000t1 台，此时列车开行方式严 格区分是组合列车还是单元列车意义不大，不论何种列车，车组必须是同一去向。如果是到 分解站，机车均衡分散连挂可减少分解站作业，但始发站作业会增加；如果是到卸车站，机 车相对集中连挂对机车摘挂作业相对少些。

（2）多机牵引时机车分散布置的控制方法 重载列车重量的大幅度提高， 通常是采用机车在列车头部和中部分散布置方式， 这样可提高列车牵引力，保证列车安全平稳运行。在运行过程中，为实现列车中不同位置处各机车 牵引和制动过程的自动控制和调整，应在重载列车上装设机车同步操纵和遥控装置。 如美国早在 20 世纪 60 年代就采用了哈里斯（Harris）公司研制的 Locotrol 遥控系统， 该系统由装设在本务机车上的主控设备和在专门车辆上的无线遥控设备组成， 受控设备接收 从本务机车发出并经过逻辑处理的指令， 通过继电控制电路使牵引或制动装置动作， 实现机 车按要求同步或独立工作。近年来，随着计算机和控制技术的发展，美国 GE 公司推出了更 先进的 Locotro 控制系统，应用 UHF 无线系统传输控制信号，在列车运行中可由一名司机 控制其他无人驾驶机车。该系统能更好地改善机车功率的分布和制动性能，减少纵向冲动， 缩短列车的制动和缓解时间，增加重载列车中不同位置各机车操纵的协调性， 以更好地保证 列车运行安全。该系统在我国大秦铁路 2 万吨组合重载列车实验中得到成功应用，目前我国铁路部门与美国GE 公司已正式签订合同，引进 Locotrol 系统及其技术解决方案，以适应中 国铁路重载运输发展的需要。

（3）提高牵引机车性能 ①机车功率和轮轨间粘着力应相匹配。 在重载运输中， 机车轮轨间粘着力的限制往往比 功率的限制更为突出，应选择合理的功率与粘着重量比，以保证机车有足够的牵引力。目前 由于货车普遍采用滚动轴承， 限坡起动一般不成为牵引重量提高的限制因素， 列车的牵引重 量应根据以持续速度通过长大限制坡道而不发生空转的条件来确定。 ②提高动力制动能力。提高动力制动，可以解决空气制动的纵向冲动大、制动力小、需 停车缓解的困难。必要时，动力制动与空气制动自动控制配合使用。 ③发展低动力作用转向架。铁路技术政策明确指出要发展 25t 轴重的机车车辆。为了减 轻机车对线路的破坏作用，必须发展低动力作用的转向架。 ④提高机车的运用可靠性。重载运输对机车各主要部件的强度及其运用可靠性要求较 高， 因此在研制时应广泛采用电子和微电子技术，并在机车上装设必要的动态故障检测和诊断系统，确保安全。

（4）机车交路应实行长交路、轮乘制，以更好地提高机车运用效率。

2.2重载运输对铁路车辆设备的要求

重载货车通常采用载重量大、强度高、自重系数小的大型四轴货车。货车车体大量采用耐腐蚀的钢结构和铝合金材料，高强度、低自重、以增大车辆容积或增加轴重为特征的浴盆式车体，低动力作用的转向架或径向转向架，装备新型的空气制动装置、高强度车钩和大容量高性能缓冲器。

（1）提高车辆轴重 随着重载运输的发展，货车轴重 21t 已不能适应要求。目前许多开行重载列车的国家已 将货车轴重提高到 25t，有的高达 35t。更大轴重的货车经济性和适用性也在进一步研究之中。国际重载协会于 1994 年把重载货车的轴重标准从 21t 提高到了 25t，顺应了重载运输技 术不断提高和发展的趋势。美国铁路采用的新造货车轴重都在 30t 以上，铝合金敞车、高边 车等大型专用货车的轴重高达 32.5t。巴西广泛采用了 30t 轴重的货车，35t 轴重的货车在澳 大利亚已投入使用。南非窄轨重载线的货车轴重也达 26t。俄罗斯计划将轴重提高到 27t。

（2）降低车辆自重 这是提高货车净载重的有效措施， 主要是通过采用耐候钢、低合金钢及铝合金等轻型高 强度的车体结构材料，以及采取改进车体承载型式和优化结构设计的手段来实现。

（3）降低货车动力作用 可通过车辆结构合理优化来实现。 如采用铰接式转向架、无间隙牵引杆的新型结构设计， 可实现车辆无间隙连接，减少车辆间的相对运动，降低列车运行过程中的纵向冲动；采用自 导向径向转向架，可降低轮轨横向作用力，减少轮轨、转向架和心盘的磨耗；车体外形采用流线形设计，可减少空气阻力。缩短车长，提高车辆曲线通过能力。

（4）提高车钩强度和缓冲器容量 随着重载列车编组辆数和牵引重量的不断增加， 机车与车辆、车辆与车辆之间的纵向力 也随之增大，特别是在列车牵引启动和制动时，车钩作用力要比普通列车大得多。因此，需 加强货车车钩强度，以防列车运行过程中出现断钩事故。可从车钩材质的选取、结构的优化 等方面来提高车钩强度， 如采用高强度低合金钢， 并通过热处理来达到较高的破坏强度和屈 服极限；加强车钩装置中薄弱环节零部件；优化车钩纵向力传递过程的设计；尽可能减少车 钩间的纵向间隙等。从行车安全角度考虑， 对货车车钩缓冲装置的强度和疲劳寿命要求更高。 改善车钩纵向力，避免缓冲器“压死”造成的刚性冲击的关键在于提高缓冲器的容量，同时在 允许弹性冲击范围内保持缓冲器良好的缓冲特性。

2.3 重载运输对列车制动系统的要求

我国铁路重载货物列车目前普遍采用的仍是传统的空气制动系统，其动力源和控制指令是压力空气。长大重载货物列车各车辆的制动机因受空气波速的限制不能同步制动和缓解，容易造成列车纵向冲动，甚至导致货物和车辆破坏、列车断钩分离的严重后果。在制动、缓解之前，因制动风缸不能充风，在长大坡道经常会发生制动失效现象。如我国重载运煤专线大秦线延庆～茶坞间属于长大下坡道，采用空气制动系统就存在长大下坡道上缓解时间不能有效改善的问题。根据《技规》235 条规定，为保证遇区间红灯时 能随时停车的要求，需采取停车缓风措施，即列车采用一把闸一停车的运行方式。列车停车缓解后 10s 左右列车溜动，司机开始使用动力制动，由于低速下动力制动力弱，走行 15s 左 右速度即达 15km/h，此时必须撂闸制动减速，列车管充满风的时间为 3 分钟左右，所以撂 闸时风压不足，撂闸后速度由 15km/h 先上升至 19km/h 才开始下降直至停车。再缓解开车 重复这一过程，以勉强维持速度不超过 20km/h，2km 的自动闭塞分区往往要停车 6～8 次。 列车和车辆制动风缸严重充风不足，造成列车制动力越来越弱，制动距离越来越长。近年来，因微机控制技术的发展和应用，美国、德国、日本等国都研制了用于货物列车 的电空制动装置。电空制动系统（ECP）是一种新型的列车制动系统。它采用了先进的信息 技术， 直接用计算机控制列车中每辆货车的制动缸充风与排风。 采用电信号来传递列车的制 动和缓解信号，取消了传统的机械的空气制动系统和利用风管来传递制动、缓解信号，大大 缩短了列车制动缓解时间， 保证了长大重载列车每辆车制动缓解作用的一致性， 大大提高了 列车制动性能，减少了车钩间的纵向作用力，提高了重载列车运行安全性，同时也减少了对道岔的冲击。我国重载铁路目前已引进 ECP 重载列车电控空气制动系统并进行试验。

3、重载运输对铁路站场改造的要求

为保证重载列车正常的接发、通过、办理相关技术作业，重载运输相关车站的站场配置和线路有效长度应能满足列车牵引长度的要求，能保证重载列车的停靠和作业。如整列式重载列车的到、发、解、编和途中越行及技检作业；组合式重载列车的合并、分解和途中越行及技检作业；单元式重载列车的到发和装卸作业等。车站到发线有效长是决定列车牵引重量的基本条件。对于重载列车的始发站、终到站、途中技术作业站，到发线有效长要延长到1050m 及其以上，调车停留线有效长达到 1250 及其以上。一般来说，开行 5000t 级重载列车要求到发线有效长度为 1050m，开行万吨、2 万 吨的重载列车要求到发线有效长分别为 1700m、2800m。对于办理始发、终到重载列车的车 站应延长一定数量股道到需要到发线有效长； 一般中间站可延长 1 股到发线； 中途有列检作 业的车站延长 2 股；组合列车途中组合拆解站可酌情增加。 （需要注意的是，随着铁路货车 的升级换代和技术更新改造，货车轴重增大，列车平均每单位长度的重量增加，使得同样有 效长的线路能停留更长、更重的列车。目前随着 70t 级新型货车在我国铁路的推广应用，有效长为 850m 的线路不需要延长就能接发 5000t 的货物列车，而有效长为 1050m 的线路甚 至能接发 5 500～6 500t 的货物列车。）如组合式重载列车只是作为加强通过能力的经常性措施时， 只需在少数中间站及两端的 组合拆解站延长少量股道，不动整个站场，土建工程很少，且可随开行组合列车的增加边开 边建，逐步提高运能。列车的组合分解站改造，增加股道、延长线路，以适应重载列车开行 需要。 在此，主要对开行整列式重载列车的站场改造和开行单元式重载列车的装卸地车站布 置进行介绍。

3.1 开行整列式重载列车的站场改造

（1）中间站的站场改造在开行整列式重载列车的既有繁忙干线上， 为了满足列车牵引重量达到 5000t 以上的要求， 必须将该干线中间站到发线的有效长延长至 1050m， 以满足重载列车待避旅客列车的需要。 ①调整中间站的分布。 中间站改建的车站数量可根据该计算期牵引区段开行重载列车的 数量和旅客列车的对数， 采用计算机模拟运行图的方法予以确定。 改建车站数量及其分布以 满足该区段计算期运量的需求为原则。 对于重载运输专线，为避免不必要的管理人员和设备浪费，中间站分布不宜过密；但为满足“垂直”天窗条件下列车等待天窗，以及事故救援情况下的列车运行调整，避免因列车停 靠站过少造成的不均横运输和解决运输通道畅通问题， 须在列车技术作业站之间增加部分中 间站。一般情况下，中间站的合理间隔以 70km 左右为宜。 ②上、下行都开行重载列车的区段，在地形条件允许时，上、下行重载列车的待避线应 尽可能设在同一中间站上，以便于管理，节省定员，提高设备利用率。③区段内只需部分中间站延长站线时， 应尽可能选择在没有货场或专用线接轨的中间站 上进行改造，以节省工程费用。 ④开行重载列车中间站的改建，应尽量选择可以向车站一端延长线路的横列式布置图。这种布置图形的优点是运营后车站作业集中，便于管理。改建时道岔拆迁少， 施工附加费用低，节省基建投资。 在开行单元式重载列车运送单一货物品种的重载专线上，旅客列车及摘挂列车对数很少 时，对于新建的横列式中间站，可将中间站台设在站房对面的到发线外侧，以减少站场路基 宽度，节省用地和土石方工程量。⑤重载列车中间站线路的平、纵断面设计应根据既有正线的平、纵断面条件，空、重车 流方向及工程条件等因素确定。 选择中间站时， 应考虑为重车方向停车的重载列车起动创造 有利条件， 延长的到发线有效长范围内的平均坡度， 必须保证列车起动以及机车单独控制阀 能控制住列车的条件。 延长到发线部分的曲线半径应按规定标准尽量向直线或曲线转角小的 一端延长。

（2）技术站的站场改造。在开行整列式重载列车的繁忙干线上，为了满足重载列车的接发、解编和换重作业的需要，必须对既有技术站（区段站和编组站）进行改建。我国多数技术站的站线有效长都较短，不具备1050m 的条件，因此，既有技术站的改建主要是延长站线。为此，技术站的改建应遵循下列一般原则和要求： ①充分利用既有设备，不变更站型结构。延长站线时，一般不变更站型另建车场。尽量 利用原有站线、机务段和货场等设备，以减少工程费用。 ②尽量少改动车站咽喉和驼峰线路。根据既有设备及地形、地物情况，在车站的一端咽 喉延长站线。

五、结论

世界铁路的发展趋势就是：客运高速和货运重载。目前，世界范围内的货物列车重载运输技术迅速发展，重载运输的国家已经遍及五大洲和几乎所有的铁路大国。重载运输技术已被国际公认是铁路货运发展的方向，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。重载运输不仅提高运量，降低成本提高收入，而且能降低维修成本。重载运输取得的效益已由各国的实际运输业绩所证实。

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