國(guó)內(nèi)外鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展概述

1、第一章第一章 國(guó)內(nèi)外鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展概述國(guó)內(nèi)外鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展概述1 1 國(guó)外鐵路重載運(yùn)輸國(guó)外鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展發(fā)展概況概況1.1 發(fā)展歷程發(fā)展歷程重載鐵路運(yùn)輸因其運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸成本低而受到世界各國(guó)鐵路的廣泛重視，特別是在一些幅員遼闊、資源豐富、煤炭和礦石等大宗貨物運(yùn)量占有較大比重的國(guó)家，如美國(guó)、加拿大、巴西、澳大利亞、南非等，發(fā)展尤為迅速。目前，重載鐵路運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，重載運(yùn)輸已被國(guó)際公認(rèn)為鐵路貨運(yùn)發(fā)展的方向，成為世界鐵路發(fā)展的重要趨勢(shì)。世界鐵路重載運(yùn)輸是從20世紀(jì)50年代開始出現(xiàn)并發(fā)展起來(lái)的。第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇以及工業(yè)化進(jìn)程的加快，對(duì)原材料和礦產(chǎn)資源等大宗商品的需求量

2、增加，導(dǎo)致這些貨物的運(yùn)輸量增長(zhǎng)，給鐵路運(yùn)輸提出了新的要求，而大宗、直達(dá)的貨源和貨流又為貨物運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)重載化提供了必要的條件。鐵路部門從擴(kuò)大運(yùn)能、提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)輸成本出發(fā)，也希望提高列車的重量。同時(shí)，鐵路技術(shù)裝備水平的不斷提高，又為發(fā)展重載運(yùn)輸提供了技術(shù)保障。從20世紀(jì)50年代起，一些國(guó)家鐵路就有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行牽引動(dòng)力的現(xiàn)代化改造，先后停止使用蒸汽機(jī)車，新型大功率內(nèi)燃和電力機(jī)車逐步成為主要牽引動(dòng)力。由于內(nèi)燃、電力機(jī)車比蒸汽機(jī)車性能優(yōu)越，操縱便捷，采用多機(jī)牽引能獲得更大的牽引總功率，這為大幅度提高列車的重量提供了必需的牽引動(dòng)力。從而，以開行長(zhǎng)大列車為主要特征的重載運(yùn)輸開始出現(xiàn)。但這一時(shí)期的

3、重載技術(shù)尚不配套，長(zhǎng)大列車貨車間的縱向沖動(dòng)、車鉤強(qiáng)度、機(jī)車的合理配置、同步操縱及制動(dòng)等技術(shù)問題都沒有得到很好的解決。20世紀(jì)60年代中后期，重載運(yùn)輸開始取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，并逐步形成強(qiáng)大的生產(chǎn)力。美國(guó)、加拿大及澳大利亞等國(guó)鐵路相繼在運(yùn)輸大宗散裝貨物的主要方向上開創(chuàng)了固定車底單元列車循環(huán)運(yùn)輸方式，而且發(fā)展很快。美國(guó)1960年只有1條固定的重載單元列車運(yùn)煤線路，年運(yùn)量不過120萬(wàn)t；而到1969年，重載煤炭運(yùn)輸專線增加到293條，運(yùn)量占鐵路煤炭運(yùn)量的近30%。前蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代末為解決線路大修對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，在通過能力緊張的限制區(qū)段組織開行了將兩列普通貨車連掛合并的組合列車，這種行車組織方式后來(lái)成

4、為提高繁忙運(yùn)輸干線區(qū)段能力的重要措施。南非鐵路在20世紀(jì)60年代末開始引進(jìn)北美重載單元列車技術(shù)，并從70年代開始在其窄軌運(yùn)煤和礦石的線路上，逐步把列車重量提高到5400t和7400t，并不定期開行總重11000t的重載列車。巴西鐵路是從20世紀(jì)70年代中期開始，通過借鑒、引進(jìn)北美和南非的技術(shù)，開行重載單元列車。另外，德國(guó)、波蘭、瑞典、印度等國(guó)，也根據(jù)各自國(guó)家的具體情況和實(shí)際需要，開行了重量和長(zhǎng)度都超過普通列車標(biāo)準(zhǔn)的重載列車。20世紀(jì)80年代以后，由于新材料、新工藝、電力電子、計(jì)算機(jī)控制和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)在鐵路上的廣泛應(yīng)用，鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)及裝備水平又有了很大提高。特別是在大功率交流傳動(dòng)機(jī)

5、車，大型化、輕量化車輛，同步操縱和制動(dòng)技術(shù)等方面有了新的突破，極大地促進(jìn)了重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。近50年來(lái)，重載運(yùn)輸技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了重載列車試驗(yàn)牽引重量的世界紀(jì)錄不斷被刷新： 1967年10月，美國(guó)諾?？宋鞣借F路公司（N&W，現(xiàn)已歸入諾福克南方鐵路公司）在韋爾什樸次茅斯間250km區(qū)段內(nèi)，開行了500輛煤車編組的重載列車，由分布在列車頭部和中部的6臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行牽引。列車全長(zhǎng)6500m，總重達(dá)44066t。 1989年8月，南非鐵路在錫申薩爾達(dá)尼亞礦石運(yùn)輸專線上，試驗(yàn)開行了660輛貨車編組的重載列車，由16臺(tái)機(jī)車牽引（5臺(tái)電力機(jī)車+470輛貨車+4臺(tái)電力機(jī)車+190輛貨車+7臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車

6、+1輛罐車+1輛制動(dòng)車）。列車總長(zhǎng)7200m，總重達(dá)71600t。 1996年5月28日，澳大利亞在紐曼山海德蘭鐵路線上，開行了540輛貨車編組的重載列車，由10臺(tái)Dash 8型內(nèi)燃機(jī)車牽引（3臺(tái)機(jī)車+135輛貨車+2臺(tái)機(jī)車+135輛貨車+2臺(tái)機(jī)車+135輛貨車+2臺(tái)機(jī)車+135輛貨車+1臺(tái)機(jī)車）。列車總長(zhǎng)5892m，總重達(dá)72191t，凈載重57309t。這次試驗(yàn)列車平均車速為57.8km/h，最高達(dá)75km/h。 2001年6月21日，澳大利亞在紐曼山海德蘭鐵路線上，開行了682輛貨車編組的重載列車，由8臺(tái)AC 6000型機(jī)車牽引。列車總長(zhǎng)7353m，總重達(dá)99734t，凈載重82000t

7、，創(chuàng)造了最長(zhǎng)、最重列車新的世界記錄。8臺(tái)機(jī)車分散布置，每?jī)膳_(tái)一組，分成3組，另外兩臺(tái)機(jī)車單獨(dú)布置。1名司機(jī)通過LOCOTOL機(jī)車無(wú)線同步操縱系統(tǒng)操縱全部機(jī)車。該列車平均車速為55km/h。目前，國(guó)外重載列車實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的牽引重量一般為1萬(wàn)3萬(wàn)t，美國(guó)重載列車編組通常為108輛貨車，牽引重量為13600t；加拿大典型單元重載列車編組為124輛貨車，牽引重量為16000t；南非重載列車的牽引重量一般為20000t；澳大利亞紐曼山重載鐵路列車的編制通常為320輛貨車，牽引重量在37500t；巴西維多利亞米納斯鐵路標(biāo)準(zhǔn)編組列車為320輛編組，列車牽引重量31000t。國(guó)外年運(yùn)量超過1億t的重載鐵路主要有

8、：巴西維多利亞米納斯鐵路（898km），年運(yùn)量為1.3億t、卡拉雅斯鐵路（892km）運(yùn)量為1.08億t；澳大利亞紐曼山海德蘭鐵路（426km），年運(yùn)量為1.09億t。1.2 主要國(guó)家鐵路重載運(yùn)輸主要國(guó)家鐵路重載運(yùn)輸1.2.11.2.1 美國(guó)美國(guó)美國(guó)是世界上最早發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)膰?guó)家之一。其重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展歷程大體可以分為三個(gè)階段：第一階段，從20世紀(jì)50年代到70年代末，重載運(yùn)輸在鐵路貨運(yùn)整體低迷的背景下誕生并初步發(fā)展。從20世紀(jì)40年代后半段開始，在政府對(duì)鐵路長(zhǎng)期嚴(yán)格管制以及公路、航空運(yùn)輸迅猛發(fā)展的雙重影響下，美國(guó)鐵路在運(yùn)輸市場(chǎng)上的份額大幅下降。為了改善這種不利狀況，美國(guó)鐵路從50年代起開始有計(jì)

9、劃地著手牽引動(dòng)力的現(xiàn)代化改造，大力發(fā)展新型大功率機(jī)車，為發(fā)展重載運(yùn)輸儲(chǔ)備技術(shù)能力。20世紀(jì)60年代正式開展重載運(yùn)輸業(yè)務(wù)，主要通過重載單元列車運(yùn)輸煤炭。1960年，美國(guó)只有1條固定的重載單元列車運(yùn)煤線路，年運(yùn)量不過120萬(wàn)t，到1969年重載煤炭運(yùn)輸專線增加到293條，運(yùn)量達(dá)1.44億t，占鐵路煤炭運(yùn)量的近30%。1967年10月，美國(guó)諾?？宋鞣借F路公司創(chuàng)造了總重44066t重載列車世界記錄。第二階段，從20世紀(jì)70年代末到20世紀(jì)90年代末，通過提高軸重、增加裝載能力等舉措，推動(dòng)重載運(yùn)輸飛速發(fā)展，帶動(dòng)了美國(guó)鐵路貨運(yùn)的復(fù)興。在這一階段內(nèi)，美國(guó)鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展受到了三方面因素的影響和推動(dòng)。一是2

10、0世紀(jì)70年代世界石油危機(jī)使煤炭在新的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位，煤炭運(yùn)輸成為美國(guó)政府關(guān)心的重要問題。二是公路、航空運(yùn)輸迅速發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染和交通擁堵問題日益突出，政府和民眾逐漸認(rèn)識(shí)到鐵路是一種環(huán)保的、可持續(xù)的運(yùn)輸方式，美國(guó)政府分別于1978年和1980年頒布了“4R鐵路復(fù)興法”、“斯塔格斯法”，解除了對(duì)鐵路的嚴(yán)格管制，為鐵路發(fā)展提供了較好的政策環(huán)境。三是1978年第一屆國(guó)際重載大會(huì)召開，重載運(yùn)輸成為國(guó)際公認(rèn)的鐵路貨運(yùn)發(fā)展方向。在上述背景下，20世紀(jì)70年代末，美國(guó)級(jí)鐵路公司開始大力發(fā)展重載運(yùn)輸，為美國(guó)鐵路的復(fù)蘇做出了重要貢獻(xiàn)。到1999年，鐵路貨運(yùn)市場(chǎng)份額為40.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于公路29.4%、

11、水運(yùn)13.1%、航空4%、石油管道16.8%的水平。此外，北美級(jí)鐵路公司的貨車平均容量提高了15.1%，事故率降低了64%，運(yùn)行成本減少了65%，生產(chǎn)率1提高了171%（達(dá)到271%），并且創(chuàng)造了相當(dāng)高的收入水平。據(jù)1998年AAR統(tǒng)計(jì)，北美重載鐵路運(yùn)輸收入主要包括三項(xiàng)：煤運(yùn)收入80億美元，化學(xué)產(chǎn)品運(yùn)輸收入47億美元，汽車及設(shè)備運(yùn)輸收入32億美元。第三階段，進(jìn)入21世紀(jì)后，美國(guó)鐵路加強(qiáng)交流內(nèi)燃機(jī)車和輪軌界面等技術(shù)領(lǐng)域的研究，1 每一美元運(yùn)營(yíng)成本所獲得的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量。進(jìn)一步提高重載運(yùn)輸效率和生產(chǎn)率。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國(guó)重載運(yùn)輸已經(jīng)確立了其在貨運(yùn)市場(chǎng)中的牢固地位。目前，美國(guó)70%的鐵路線路為重載

12、鐵路，標(biāo)準(zhǔn)軸重33t。重載列車編組通常為108輛貨車，由36臺(tái)機(jī)車牽引，列車總重為13600t。重載列車采用大容量、低自重的貨車，最大允許軸重范圍在29.835.7t之間。一般采用大功率內(nèi)燃機(jī)車多機(jī)牽引，并配合采用機(jī)車同步操縱技術(shù)。重載運(yùn)輸線路采用重型鋼軌，最大可達(dá)近70kg/m。為了適應(yīng)重載運(yùn)輸?shù)男枰?，一些主要編組站的股道長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里。對(duì)于煤炭運(yùn)輸車輛，一些鐵路公司采取了5列一組、整列無(wú)隔墻的槽式車組，以減輕自重，增加載重。為進(jìn)一步開拓重載運(yùn)輸市場(chǎng)，美國(guó)還在海鐵聯(lián)合運(yùn)輸中開行了高效率的雙層集裝箱重載貨物列車，使重載運(yùn)輸前景被更加看好?？紤]到線路條件等各方面因素的限制，為了進(jìn)一步提高重載運(yùn)輸?shù)男?/p>

13、率，降低成本，美國(guó)鐵路將重載運(yùn)輸發(fā)展的重點(diǎn)由增加車輛軸重轉(zhuǎn)向加強(qiáng)交流內(nèi)燃機(jī)車和輪軌界面兩個(gè)領(lǐng)域的研發(fā)。例如增大交流內(nèi)燃機(jī)車功率，改善輪軌粘著力，提高轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向性能，對(duì)機(jī)車和列車運(yùn)行狀況進(jìn)行智能監(jiān)控，研究電空制動(dòng)技術(shù)，對(duì)故障車輛的穩(wěn)定性監(jiān)控及處理智能技術(shù)，研制更好的車輛合成材料，使用IT技術(shù)進(jìn)行車輛維護(hù)保養(yǎng)，軌道故障探測(cè)系統(tǒng)等方面。1.2.21.2.2 澳大利亞澳大利亞澳大利亞的礦產(chǎn)資源非常豐富，煤炭和鐵礦石以及鋁土、黃金的儲(chǔ)量都位居世界前列。煤炭主要分布在東南部的新南威爾士州，這里的煤田面積達(dá)55000km2以上，儲(chǔ)量占全國(guó)75%。鐵礦石主要分布在西澳大利亞西部的皮爾巴拉（Pilbara）地

14、區(qū)。鋁土礦分布在北部的約克角半島等地。澳大利亞昆士蘭煤礦是世界上最大的煤礦之一，煤產(chǎn)量逐年上升，1994年為0.85億t，2005年為1.5億t。澳大利亞必和必拓（BHPbilliton）、力拓（RioTinto）與巴西的淡水河谷（CVRD）公司是世界三大礦業(yè)巨頭。它們掌控了全世界鐵礦石海運(yùn)量的70%。此外，澳大利亞還是世界上主要的糧食（小麥）輸出國(guó)之一。這樣的資源特點(diǎn)推動(dòng)了澳大利亞鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。自從美國(guó)南方鐵路公司（Southern Railroad）于1960年成功開行重載單元列車以后，澳大利亞鐵路很快就接受并采用鐵路重載運(yùn)輸。澳大利亞最早的重載線路是由窄軌鐵路改造而成的。20世紀(jì)6

15、0年代初，昆士蘭州對(duì)1067mm窄軌鐵路進(jìn)行了技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)以運(yùn)煤為主的窄軌鐵路的重載運(yùn)輸。到20世紀(jì)60年代中期，澳大利亞改建和新建的重載運(yùn)輸鐵路已經(jīng)達(dá)到約4000km。其中1067mm軌距的鐵路占很大比例。20世紀(jì)70年代以后又新建了幾條重載鐵路。澳大利亞具有代表性的三條重載鐵路見圖 。圖 澳大利亞重載鐵路分布圖 昆士蘭州古涅拉至海衣角的電氣化運(yùn)煤鐵路線 紐曼山鐵路 哈默斯利鐵礦鐵路（1）昆士蘭的電氣化運(yùn)煤鐵路線該線從港口到科帕貝拉為145km長(zhǎng)的雙線鐵路，科帕貝拉至不同方向的8個(gè)礦區(qū)均為單線鐵路。軌距為1067mm，鋼軌重量60kg/m，軸重22.5t。最遠(yuǎn)的煤礦到港口的距離為293km

16、。運(yùn)煤列車從礦區(qū)到港口往返循環(huán)運(yùn)行。有的列車編掛148輛旋轉(zhuǎn)車鉤式貨車，總重10500t，由5臺(tái)機(jī)車牽引；另一些列車編掛120輛底開門貨車，總重9500t，由4臺(tái)機(jī)車牽引。這些列車都采用動(dòng)力分散布置方式，即列車前部2臺(tái)機(jī)車，中部23臺(tái)機(jī)車。僅頭部機(jī)車的司機(jī)一人操縱，通過Locotrol同步遙控裝置控制其他所有的機(jī)車。（2）必和必拓（BHP Billiton）公司紐曼山鐵路澳大利亞的必和必拓（BHP Billiton）公司是世界最大的采礦業(yè)公司之一，在鋼鐵工業(yè)的原材料方面，它是位于世界領(lǐng)先的供應(yīng)商。金屬銅的產(chǎn)量位世界第三；煤炭產(chǎn)量排世界第二；戰(zhàn)略金屬鎳的產(chǎn)量也位居世界第3；核能原料鈾的產(chǎn)量是世界

17、五強(qiáng)之一。此外，石油和天然氣的產(chǎn)量也在世界上具有相當(dāng)?shù)匚?。必和必拓公司的鐵路系統(tǒng)路網(wǎng)總長(zhǎng)約800km。必和必拓在皮爾巴拉地區(qū)擁有5座大的礦山，通過兩條主要的鐵路干線，以及一些短的支線連到印度洋沿岸的海德蘭港（Port Hedland），都為單線鐵路。這兩條線路是：全長(zhǎng)426km連接紐曼山礦山（Mt.Newman）與海德蘭港（Port Hedland）的紐曼山鐵路以及通向附近其他幾個(gè)礦區(qū)的支線。另一條是全長(zhǎng)210km從亞利耶（Yarrie）礦區(qū)到海德蘭港的亞利耶鐵路。這兩條線路每天開行12對(duì)重載列車。前者是澳大利亞目前最長(zhǎng)的私有鐵路之一，它通過幾條支線通到不同的礦點(diǎn)，開行世界上最長(zhǎng)和最重的重載列

18、車。BHP紐曼山重載鐵路的年運(yùn)量為1.09億t，典型的列車由6臺(tái)6000馬力的機(jī)車牽引，大多數(shù)列車編掛208輛礦石貨車。每輛貨車裝載約125t鐵礦石，軸重37.5t，列車總重32000t，載重26000t。線路上安裝了調(diào)度集中控制系統(tǒng)（CTC），由海德蘭港進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度指揮。重車的最高速度是75km/h。列車從紐曼山到海德蘭港的單程開行時(shí)間約8小時(shí)。而亞利耶海德蘭港的亞利耶鐵路上開行的列車比紐曼山到海德蘭港鐵路的列車要小，通常是一臺(tái)機(jī)車牽引90輛礦石貨車。鐵路運(yùn)輸是必和必拓公司鐵礦石生產(chǎn)鏈上不可忽缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的鐵路系統(tǒng)是世界上技術(shù)最先進(jìn)和效率最高的鐵路之一。近年來(lái)，澳大利亞重載列車不斷刷新世

19、界記錄。1996年5月28日，必和必拓公司在紐曼山鐵路上試驗(yàn)開行總重達(dá)72191t的重載列車，2001年6月21日又創(chuàng)造了總重達(dá)99734t的重載列車試驗(yàn)記錄。由于世界上，尤其是亞洲地區(qū)鋼鐵工業(yè)發(fā)展，對(duì)鐵礦石的需求旺盛，近年礦石出口大幅度上升，必和必拓計(jì)劃把年產(chǎn)量增加到1.55億t。為此，必和必拓公司于2007年新購(gòu)買了10臺(tái)大功率內(nèi)燃機(jī)車和860輛鐵礦石貨車，以適應(yīng)鐵路運(yùn)量的增加。必和必拓公司現(xiàn)共有91臺(tái)機(jī)車和大約4000輛運(yùn)送礦石的貨車。（3）皮爾巴拉鐵礦公司（Pilbara Iron）哈默斯利鐵礦鐵路皮爾巴拉地區(qū)的另一家鐵礦石鐵路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)者是力拓（RioTinto）礦業(yè)集團(tuán)下屬的皮爾巴拉

20、鐵礦公司（Pilbara Iron），該公司以前稱為皮爾巴拉鐵路公司（Pilbara Rail）。它是在力拓公司并購(gòu)了哈默斯利鐵礦公司（Hammersley Iron）及羅伯河鐵礦公司（Robe River Iron）以后，把這二家公司的采礦、鐵路及港口等業(yè)務(wù)整合起來(lái)后組建而成的。但這二家公司仍然保留對(duì)它們各自的資產(chǎn)，包括線路、機(jī)車車輛的所有權(quán)。管理則由皮爾巴拉鐵礦（Pilbara Iron）公司負(fù)責(zé)。皮爾巴拉鐵礦公司經(jīng)營(yíng)1200km的鐵路網(wǎng)，澳大利亞最大的私人擁有和運(yùn)營(yíng)的鐵路之一，服務(wù)于10個(gè)礦山和2個(gè)港口，全部列車都由位于Dampier的調(diào)度中心進(jìn)行控制。皮爾巴拉鐵礦公司的重載列車比必和必

21、拓公司的列車稍小，哈默斯利鐵路上的重載列車通常在230輛以上，每輛車載重100t以上，列車總重2.95萬(wàn)t，長(zhǎng)2400m。與昆士蘭鐵路和必和必拓鐵路不同的是它由集中布置在列車前端的23臺(tái)機(jī)車牽引，而不是把幾臺(tái)機(jī)車分別布置在列車的前部和中部的動(dòng)力分散布置方式。列車平均周轉(zhuǎn)時(shí)間33小時(shí)，每25分鐘有一列列車在線路上開行。皮爾巴拉鐵礦公司鐵路年運(yùn)輸能力在1.3億t以上，目前每年運(yùn)量1.1億t。（4）Fortescue金屬集團(tuán)重載鐵路由于世界范圍內(nèi)對(duì)鐵礦石的需求強(qiáng)勁，在皮爾巴拉地區(qū)又成立了一家新的鐵礦石開采和鐵路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)者Fortescue金屬集團(tuán)。該公司與中國(guó)的鋼鐵企業(yè)合作共同開發(fā)皮爾巴拉地區(qū)的鐵礦

22、并建設(shè)該礦區(qū)與海德蘭港之間長(zhǎng)260km的鐵路。2007年年底，該鐵路已建成，將開行2500m長(zhǎng)，牽引重量為30000t的重載列車。所運(yùn)輸?shù)蔫F礦石主要輸往中國(guó)。1.2.31.2.3 巴西巴西巴西的礦產(chǎn)、水力、森林等自然資源在世界上均占重要地位。鐵礦總儲(chǔ)量達(dá)800多億t，居世界前列。巴西的淡水河谷礦業(yè)公司（CVRD）是世界最大的礦業(yè)巨頭之一。它屬下的維多利亞米納斯鐵路和卡拉亞斯鐵路也是世界鐵路界著名的重載運(yùn)輸鐵路，主要是用于把鐵礦石運(yùn)往港口。巴西重載鐵路見圖 。圖 巴西重載鐵路分布圖（1）維多利亞米納斯鐵路巴西維多利亞米納斯鐵路位于巴西的東南部，軌距1000mm，長(zhǎng)度898km，相當(dāng)于巴西全部鐵路

23、網(wǎng)的3.1%，其中594km為雙線。該線于1904年5月18日開通，20世紀(jì)40年代被CVRD（淡水河谷公司）收購(gòu),是巴西最現(xiàn)代化和運(yùn)量最大的一條鐵路，最繁忙區(qū)段平均每天開行列車63列，2004年運(yùn)量為1.19億t，2005年達(dá)到1.3億t（占巴西全國(guó)鐵路貨運(yùn)量的32%），2009年運(yùn)量預(yù)計(jì)可達(dá)到1.77億t。其貨運(yùn)量中80%是鐵礦石，20%是其他貨物，包括鋼鐵、煤炭、石灰石、生鐵、農(nóng)產(chǎn)品等60余種。擁有員工2800人；機(jī)車207臺(tái)，貨車15376輛。20012003年，維多利亞米納斯鐵路重載列車標(biāo)準(zhǔn)編組為320輛，平均總重31000t，由3臺(tái)機(jī)車分散布置牽引，機(jī)車總功率8950kW的列車。由

24、于在大多數(shù)編組站，對(duì)于編組超過240輛的列車，還必須增加一些額外的作業(yè)，2004年該鐵路將重載列車標(biāo)準(zhǔn)編組改為了240輛。但是，目前編掛320輛空車的列車仍然在正常運(yùn)行。鐵路方面也對(duì)其他編組方案進(jìn)行了試驗(yàn)和模擬。（2）卡拉亞斯鐵路（EFC）卡拉亞斯鐵路也屬于淡水河谷礦業(yè)集團(tuán)所擁有，位于巴西的北部，是一條把鐵礦石從礦山運(yùn)輸?shù)酱笪餮笱匕兜呐钏R代拉港（Ponta da Madeira）的重載運(yùn)輸鐵路，建造于19821985年，線路長(zhǎng)度892km，軌距1600mm。與維多利亞米納斯鐵路的不同之處是，前者是米軌鐵路，而卡拉亞斯鐵路卻是一條單線寬軌鐵路（軌距1600mm），而維多利亞米納斯鐵路的大部分區(qū)

25、段是雙線鐵路。因?yàn)槭菃尉€，卡拉亞斯鐵路有49處會(huì)車側(cè)線，最大軸重31.5t。重車方向最大坡度3。線路中73%是直線，27%是曲線，共有347段曲線區(qū)段。該鐵路是世界上生產(chǎn)效率最高的鐵路之一。線路的最高允許速度空車為80km/h，重車75km/h。整條鐵路由一個(gè)最近經(jīng)過現(xiàn)代化改造的中央調(diào)度臺(tái)（CCP）進(jìn)行控制。機(jī)車上裝備有車載計(jì)算機(jī)，可實(shí)現(xiàn)地面與列車之間有數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。此外，還裝備了GPS列車跟蹤系統(tǒng)和遙控遙測(cè)裝置，能監(jiān)視鐵路線上行駛的所有機(jī)車的位置?？ɡ瓉喫硅F路以貨運(yùn)為主，主要任務(wù)是運(yùn)輸鐵礦石，從卡拉亞斯的鐵礦山運(yùn)送到在圣路易斯附近的蓬塔馬代拉，往返一次，包括更換乘務(wù)員、補(bǔ)充燃料、裝卸礦石等在

26、內(nèi)，通常需要58小時(shí)。每天開行30列列車。在客運(yùn)方面，每周在圣路易斯與Parauapebas之間860km的線路上單向開行三趟旅客列車，每趟列車由16輛客車編組成，年運(yùn)送旅客大約45萬(wàn)人。1985年，卡拉亞斯鐵路正式開通，開行160輛編組的列車，當(dāng)年運(yùn)量為3500萬(wàn)t。隨著運(yùn)量的增加，列車編組也不斷增加。到1994年，標(biāo)準(zhǔn)列車編組提高到202輛。2006年，列車編組達(dá)到208輛，列車總重超過了20000t，貨車軸重達(dá)30.5t，運(yùn)量增加到8940萬(wàn)t（其中91%是鐵礦石，其他貨物有大豆、生鐵、錳礦、燃料、銅和公路車輛等）。2007年，卡拉雅斯鐵路運(yùn)量到達(dá)了1.08億噸，成為世界上最繁忙的單線鐵

27、路。2006年10月，卡拉亞斯鐵路采用多臺(tái)機(jī)車分散布置的方法，開始試驗(yàn)編組312輛的列車，與208輛列車相比，運(yùn)能可提高50%。這種長(zhǎng)度3.2km的列車前端是2臺(tái)機(jī)車，然后是104輛貨車，中間是2臺(tái)機(jī)車，后面是208輛貨車。第一臺(tái)機(jī)車上有一名司機(jī)，其他機(jī)車都受Locotrol控制。拉亞斯鐵路計(jì)劃于2008年開始正常開行編組為312輛的重載列車。1.2.41.2.4 南非南非20世紀(jì)60年代末，南非鐵路就已經(jīng)開始發(fā)展重載運(yùn)輸。相對(duì)其他國(guó)家，南非鐵路的重載運(yùn)輸發(fā)展有其獨(dú)特的優(yōu)越性。首先，南非作為世界五大礦產(chǎn)國(guó)之一，礦產(chǎn)資源極為豐富，其北部地區(qū)盛產(chǎn)煤炭和高品質(zhì)的鐵礦石，出口形勢(shì)很好。另外，南非地處兩

28、大洋間的航運(yùn)要沖，擁有世界上最繁忙的海上通道。在將北部礦區(qū)的煤炭和鐵礦石運(yùn)往大西洋、印度洋沿岸主要港口轉(zhuǎn)運(yùn)出口的過程中，南非鐵路發(fā)揮著極其重要的作用。因此，南非鐵路積極借鑒美國(guó)鐵路的經(jīng)驗(yàn)，開始大力發(fā)展重載運(yùn)輸。目前，南非重載列車的牽引重量一般為20000t。發(fā)展初期，南非引進(jìn)了北美重載單元列車技術(shù)，從20世紀(jì)70年代開始修建重載鐵路，其后又對(duì)線路進(jìn)行過數(shù)次升級(jí)和改造。南非有兩條重載鐵路：一條是從錫申（Sishen）到薩爾達(dá)尼亞（Saldanha）的礦石運(yùn)輸專線（Orex），里程861km；另一條是從北部的煤炭基地姆普馬蘭加（Mpumalanga）到理查茲灣（Richardsbay）的運(yùn)煤專線（

29、COALlink），里程580km。南非重載鐵路分布見圖 。Orex礦石運(yùn)輸專線建成后，每年通過該線出口的鐵礦石運(yùn)量為1750萬(wàn)t。后經(jīng)過不斷的升級(jí)和改造，Orex線發(fā)展成為重載運(yùn)輸線路，車輛軸重達(dá)到了30t，開行編組為200輛甚至達(dá)342輛的重載列車。與此同時(shí)，線路運(yùn)能持續(xù)增長(zhǎng)，2007年該線完成的礦石運(yùn)量為3000萬(wàn)t，2008年的目標(biāo)為3500萬(wàn)t，預(yù)計(jì)到2010年，該線路的運(yùn)輸能力將提高到4100萬(wàn)t。COALlink運(yùn)煤專線于1976年建成之日起，即成為南非煤炭出口的大通道。線路最初的設(shè)計(jì)能力是每年2100萬(wàn)t，由內(nèi)燃機(jī)車牽引軸重為18.8t的貨車，編組為76輛。此后按重載運(yùn)輸要求多

30、次進(jìn)行升級(jí)和改造，到1989年已開行了編組200輛的列車，軸重達(dá)到26t。2007年，COALlink線路完成的煤炭運(yùn)量為6700萬(wàn)t。重載運(yùn)輸線路的開行對(duì)南非鐵路的運(yùn)輸效益影響較大。兩條線路總里程不到1500km，約占南非鐵路里程的6.3%2，然而卻完成了全國(guó)鐵路約45%的運(yùn)量，使南非鐵路的純利潤(rùn)率高達(dá)4.6%（南非鐵路貨運(yùn)收入約占總收入的81.2%）。煤炭運(yùn)輸公司和礦石運(yùn)輸公司分別將南非大煤田、鐵礦生產(chǎn)基地與港口連接起來(lái)，形成便捷的運(yùn)輸通道，實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)量、低成本的運(yùn)營(yíng)模式，在煤炭和礦石運(yùn)輸市場(chǎng)中極具競(jìng)爭(zhēng)力。1.2.51.2.5 俄羅斯俄羅斯俄羅斯聯(lián)邦幅員遼闊、資源豐富，煤炭、礦石等大宗貨物

31、運(yùn)量占有較大比重。早在20世紀(jì)50年代中期，前蘇聯(lián)就開始研究鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)，通過大規(guī)模普及電力牽引和內(nèi)燃牽引，普及自動(dòng)閉塞、電氣集中，實(shí)施復(fù)線改造，延長(zhǎng)站線長(zhǎng)度，鋪設(shè)重型鋼軌，配備大載重車輛等，以提高貨物列車的平均重量。60年代末，普里伏爾加鐵路局為了解決運(yùn)營(yíng)區(qū)段上因進(jìn)行線路維修施工，造成能力受到損失、運(yùn)輸秩序被打亂的問題，開行了將兩列或以上的普通列車直接連掛、合并運(yùn)行的組合列車，以加速列車發(fā)行。1979年，全俄鐵道科學(xué)研究院和勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院研究提出了將列車重量提高到6000t的具體建議，并在西伯利亞和哈薩克斯坦與烏拉爾、歐洲部分相連的線路上完成了重載列車牽2 南非鐵路里程約為 2.3 萬(wàn)

32、km引試驗(yàn)。這種6000t的載重列車首先在莫斯科鐵路局開行行。在19791983年莫斯科鐵路局的列車平均重量增加了189t，貨物周轉(zhuǎn)量增加了6%，行車量下降了4%，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，整個(gè)路網(wǎng)在充分利用現(xiàn)有能力方面措施不夠有力，路網(wǎng)的列車平均重量只增加了36t，比莫斯科鐵路局的指標(biāo)相比低很多。1983年以后，前蘇聯(lián)鐵路大規(guī)模提高列車平均重量的工作全面展開，重載組合列車技術(shù)有了新突破，三聯(lián)（三列車聯(lián)掛）及多聯(lián)方式的重載組合列車重量可超過萬(wàn)噸。1986年開行了總重達(dá)43407t的組合列車，創(chuàng)造了前蘇聯(lián)鐵路重載列車的最高記錄。19831986年，前蘇聯(lián)鐵路列車平均重量提高了255t，貨運(yùn)量增

33、加了9.5%。2004年，俄羅斯鐵路研究了擴(kuò)大重載列車和超長(zhǎng)列車開行線路的方案，確定了適合發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)?3條干線，總長(zhǎng)28000km。近年來(lái)，俄羅斯鐵路還對(duì)新的列車制動(dòng)系統(tǒng)（）和無(wú)線控制設(shè)備（-）分別進(jìn)行了9000t列車的安全運(yùn)行試驗(yàn)和12000t列車的控制試驗(yàn)，并計(jì)劃將貨車重載提高到2527t。1.2.61.2.6 加拿大加拿大加拿大鐵路重載運(yùn)輸方式與美國(guó)相似，是北美鐵路重載運(yùn)輸?shù)幕窘y(tǒng)一模式。20世紀(jì)60年代，加拿大重載運(yùn)輸已取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。1967年，加拿大國(guó)營(yíng)鐵路在采用了固定車底循環(huán)往返的專用直達(dá)列車運(yùn)輸谷物之后，又?jǐn)U大到煤炭、礦石等物資，之后就一直不斷發(fā)展。加拿大積極組織開行和發(fā)

34、展了雙層集裝箱重載列車，如1993年，加拿大開通了溫哥華多倫多、蒙特利爾多倫多等方向多條雙層集裝箱重載列車線路。與普通列車相比，雙層集裝箱列車的運(yùn)輸成本約降低30%。集裝箱重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，為橫貫美洲大陸的鐵路/海運(yùn)聯(lián)合運(yùn)輸開辟了新路，且效益可觀。2006年，加拿大的列車編組長(zhǎng)度一般是80130輛，其載重量均在1000015000t。1.2.71.2.7 瑞典瑞典瑞典的基律納（Kiruna）林克斯格朗孫（Riksgransen）礦石線全長(zhǎng)540km，是瑞典北部的礦山專用鐵路，由瑞典最大的鐵礦石公司LKAB負(fù)責(zé)經(jīng)營(yíng)。該線路1888年開通時(shí)，軸重只有11t。1915年線路率先實(shí)行了電氣化改造。199

35、7年之前，瑞典鐵路在該條線路上開行25t軸重的重載列車，每列編組52輛車，列車總重5200t。1997年后，隨著線路的改造和機(jī)車車輛的升級(jí)，軸重提高到了30t，車輛載重由80t提高到100t。2007年，開行的重載列車總重為7000t，編組數(shù)量提高到了60輛。機(jī)車車輛和線路的升級(jí)改造，為瑞典重載鐵路運(yùn)輸帶來(lái)的最大效益就是能源損耗的減少和運(yùn)費(fèi)的降低，每年從礦山開行到港口的列車數(shù)目由7000列減少4000列，而運(yùn)輸成本則降低了接近一半，同時(shí)貨運(yùn)量也在增長(zhǎng)。LKAB公司的年運(yùn)量由原來(lái)的2000萬(wàn)t增長(zhǎng)到2500萬(wàn)t。1999 年，瑞典開始修建一條新的重載鐵路線（Bothniabanan 線） ，預(yù)計(jì)

36、在 2008 年完工。該條鐵路經(jīng)由尼蘭（Nyland）到恩舍爾茲維克（Ornskoldsvik） ，最終抵達(dá)瑞典東北部的于默奧（Umea） ，全長(zhǎng) 190km。瑞典重載鐵路分布見圖 。Bothniabanan 線是一條客貨混行線，軸重 25t。通車后，客車時(shí)速可達(dá) 250km/h，重載貨車時(shí)速可達(dá) 110km/h。1.2.81.2.8 德國(guó)德國(guó)為適應(yīng)貨運(yùn)市場(chǎng)變化，滿足大宗貨物運(yùn)輸對(duì)鐵路的需求，提高競(jìng)爭(zhēng)力，20世紀(jì)末德國(guó)鐵路開始策劃大軸重網(wǎng)絡(luò)。市場(chǎng)研究結(jié)果認(rèn)為：重載運(yùn)輸將提高鐵路貨運(yùn)競(jìng)爭(zhēng)力；潛在的重載通道與路網(wǎng)公司現(xiàn)有主要干線相吻合并與國(guó)際通道相連接；重載通道建設(shè)可與既有網(wǎng)絡(luò)改造同時(shí)進(jìn)行。德鐵路

37、網(wǎng)公司擬分兩步實(shí)現(xiàn)重載貨物運(yùn)輸。首先從2003年開始，在部分有技術(shù)儲(chǔ)備的既有線路上開行22.5t軸重及以上的單元列車；第二步根據(jù)UIC的E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（25t軸重）以及市場(chǎng)和投資要求，建設(shè)25t軸重重載運(yùn)輸網(wǎng)。德國(guó)鐵路重載運(yùn)輸貨物主要為鐵礦石。2003年11月，德國(guó)鐵路在漢堡港至薩爾茨吉特之間的鐵礦石運(yùn)輸專線上試驗(yàn)開行了6000t重載列車。此前，德國(guó)鐵路最重的貨車為5400t。為開行此次重載列車，德國(guó)鐵路路網(wǎng)公司按25t軸重的運(yùn)營(yíng)要求，對(duì)漢堡薩爾茨吉特205km的線路進(jìn)行了強(qiáng)化改造，線路最大坡度5。這次重載試驗(yàn)成功后，該線路開始正式開行6000t重載列車。單元列車采用6軸液壓操作側(cè)開門的Faals

38、151型貨車，編組40輛，列車質(zhì)量6000t，運(yùn)行速度80km/h，采用6軸151E型電力機(jī)車雙機(jī)牽引（26300kW），每天運(yùn)行4對(duì)列車。德國(guó)鐵路公司規(guī)劃發(fā)展2000km重載鐵路網(wǎng)，預(yù)期到2010年25%50%的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量將由重載線路來(lái)承擔(dān)，散裝貨物也將由固定編組的整列重載列車來(lái)運(yùn)輸，屆時(shí)重載列車的年運(yùn)輸能力可達(dá)9000萬(wàn)t。1.3 國(guó)際重載鐵路組織國(guó)際重載鐵路組織國(guó)際重載協(xié)會(huì)（IHHA），是非營(yíng)利性質(zhì)的非政府性科技組織，1986年在美國(guó)密蘇里州注冊(cè)成立。國(guó)際重載協(xié)會(huì)的成員為國(guó)家鐵路、地方鐵路、及私有鐵路和鐵路組織，現(xiàn)有澳大利亞、巴西、加拿大、中國(guó)、印度、南非、俄羅斯、瑞典/挪威和美國(guó)9個(gè)會(huì)

39、員國(guó)，國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）為該組織準(zhǔn)會(huì)員。1982年9月在美國(guó)召開的第二屆國(guó)際重載鐵路大會(huì)上通過決議，決定成立國(guó)際重載運(yùn)輸委員會(huì)；1984年成立了國(guó)際重載運(yùn)輸委員會(huì)，當(dāng)時(shí)的成員有中國(guó)、美國(guó)、澳大利亞、加拿大和南非5個(gè)國(guó)家；1986年在加拿大召開的第三屆國(guó)際重載鐵路大會(huì)上，將國(guó)際重載運(yùn)輸委員會(huì)更名為國(guó)際重載協(xié)會(huì)。國(guó)際重載協(xié)會(huì)致力于在重載鐵路運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、技術(shù)方面追求卓越化，主張通過重載解決運(yùn)輸能力問題，并推進(jìn)國(guó)際鐵路以及其成員之間在重載技術(shù)上的合作和交流。國(guó)際重載協(xié)會(huì)通用語(yǔ)言為英語(yǔ)。國(guó)際重載協(xié)會(huì)決策機(jī)構(gòu)為協(xié)會(huì)理事會(huì)，理事會(huì)由會(huì)員國(guó)代表組成，現(xiàn)有10名理事。理事會(huì)選舉產(chǎn)生理事會(huì)主席、副主席，任命首

40、席執(zhí)行官及其他工作人員。國(guó)際重載協(xié)會(huì)每四年舉行一次大會(huì)，每?jī)赡昱e行一次專家技術(shù)會(huì)議，每年舉行一次理事會(huì)年會(huì)。至今已在澳大利亞、美國(guó)、加拿大、中國(guó)、南非、巴西等國(guó)舉辦了八屆國(guó)際重載鐵路大會(huì)。中國(guó)曾派團(tuán)參加了國(guó)際重載協(xié)會(huì)的歷次會(huì)議，承辦了1993年第五屆國(guó)際重載大會(huì)和2000年國(guó)際重載理事會(huì)，2009年還將在上海承辦第九屆國(guó)際重載大會(huì)（表2）。表2 歷屆國(guó)際重載大會(huì)情況時(shí)間地點(diǎn)主題第一屆1978澳大利亞第二屆1982美國(guó)重載鐵路第三屆1986加拿大通過技術(shù)和運(yùn)營(yíng)效率的改進(jìn)營(yíng)利性第四屆1989澳大利亞鐵路在行動(dòng)第五屆1993中國(guó)重載運(yùn)輸領(lǐng)域的效率和安全第六屆1997南非21世紀(jì)的戰(zhàn)略第七屆2001澳

41、大利亞重載鐵路運(yùn)輸技術(shù)所面臨的障礙第八屆2005巴西重載鐵路：安全、環(huán)境和生產(chǎn)力第九屆2009中國(guó)重載運(yùn)輸?shù)膭?chuàng)新、實(shí)踐與發(fā)展1.4 重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)世界各國(guó)的鐵路由于運(yùn)營(yíng)條件、技術(shù)裝備水平不同，采用的重載列車型式和組織方式也各有特點(diǎn)。國(guó)際重載協(xié)會(huì)先后于1986年、1994年和2005年三次修訂了重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)。1986年10月在加拿大溫哥華召開的第三屆國(guó)際重載大會(huì)上討論確定，要求重載鐵路應(yīng)至少滿足下列三個(gè)條件中的兩項(xiàng)： 列車重量至少達(dá)到5000t； 軸重21t及以上； 年運(yùn)量2000萬(wàn)t及以上。1994年修訂標(biāo)準(zhǔn)的要求重載鐵路至少滿足以下三個(gè)條件中的兩項(xiàng)： 列車重量至少達(dá)到5000t；

42、軸重25t及以上； 在長(zhǎng)度至少為150km的線路上年運(yùn)量不低于2000萬(wàn)t。在2005年國(guó)際重載協(xié)會(huì)理事會(huì)上，對(duì)新申請(qǐng)加入國(guó)際重載協(xié)會(huì)的重載鐵路，要求至少滿足以下三條標(biāo)準(zhǔn)中的兩條： 列車重量不小于8000t； 軸重達(dá)27t以上； 在長(zhǎng)度不小于150km線路上年運(yùn)量不低于4000萬(wàn)t。目前，我國(guó)的大秦線滿足國(guó)際重載協(xié)會(huì)2005年的重載鐵路新標(biāo)準(zhǔn)，朔黃、京廣、京滬、京哈等干線滿足1994年的標(biāo)準(zhǔn)。1.5 重載列車模式重載列車模式世界鐵路重載列車主要有三種模式：世界鐵路重載列車主要有三種模式： 重載單元列車：列車固定編組，貨物品種單一，運(yùn)量大而集中，在裝卸地之間循環(huán)重載單元列車：列車固定編組，貨物品

43、種單一，運(yùn)量大而集中，在裝卸地之間循環(huán)往返運(yùn)行。以北美（美國(guó)和加拿大）為代表，包括巴西、澳大利亞和南非等國(guó)，在重載運(yùn)輸往返運(yùn)行。以北美（美國(guó)和加拿大）為代表，包括巴西、澳大利亞和南非等國(guó)，在重載運(yùn)輸專線上均開行重載單元列車。我國(guó)在大秦線使用專線上均開行重載單元列車。我國(guó)在大秦線使用C63C63、C70C70、C76C76、C80C80等車輛開行這種重載列等車輛開行這種重載列車。車。 重載組合列車：兩列或兩列以上列車連掛合并，使列車的運(yùn)行時(shí)間間隔壓縮為零。重載組合列車：兩列或兩列以上列車連掛合并，使列車的運(yùn)行時(shí)間間隔壓縮為零。這種列車以俄羅斯為代表，我國(guó)大秦線開行的這種列車以俄羅斯為代表，我國(guó)大

44、秦線開行的45000t45000t和和210000t210000t列車為這種重載列車。列車為這種重載列車。 重載混編列車：?jiǎn)螜C(jī)或多機(jī)重聯(lián)牽引，由不同型式和載重的貨車混合編組而成。列重載混編列車：?jiǎn)螜C(jī)或多機(jī)重聯(lián)牽引，由不同型式和載重的貨車混合編組而成。列車在運(yùn)輸途中可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改編，因此具有更大的通用性。我國(guó)京滬、京廣、京哈車在運(yùn)輸途中可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改編，因此具有更大的通用性。我國(guó)京滬、京廣、京哈等長(zhǎng)大干線開行的等長(zhǎng)大干線開行的5000t5000t貨物列車屬于這種重載模式。貨物列車屬于這種重載模式。2 2 國(guó)外鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)國(guó)外鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)2.1 重載機(jī)車技術(shù)重載機(jī)車技術(shù)用于

45、牽引重載列車的機(jī)車，美國(guó)、加拿大、澳大利亞、巴西等國(guó)家較多采用內(nèi)燃機(jī)車，而南非、俄羅斯等國(guó)多采用電力機(jī)車。原則上這兩種機(jī)車都可以勝任重載列車的牽引，但是作為重載列車的牽引動(dòng)力，機(jī)車的牽引功率要求盡量大，而電力機(jī)車的牽引功率遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機(jī)車。因此，電力機(jī)車相對(duì)更加適合牽引重載列車。采用內(nèi)燃機(jī)車，可以通過適當(dāng)增加機(jī)車數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)牽引功率的不足。目前，美國(guó)、加拿大等重載運(yùn)輸發(fā)達(dá)的國(guó)家，重載機(jī)車主要采用了交流傳動(dòng)、徑向轉(zhuǎn)向架和微機(jī)控制防滑防空轉(zhuǎn)系統(tǒng)等技術(shù)。2.1.12.1.1 交流傳動(dòng)技術(shù)交流傳動(dòng)技術(shù)20世紀(jì)90年代以前，用于重載運(yùn)輸?shù)臋C(jī)車主要采用直流傳動(dòng)方式。90年代以后，大功率交流傳動(dòng)機(jī)車逐漸成為重載

46、運(yùn)輸牽引動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)。早期的機(jī)車，無(wú)論是電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車還是電力機(jī)車，都是采用傳統(tǒng)的直流電傳動(dòng)，即使用直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)，軸功率很少超過1000kW。而傳統(tǒng)的直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的防空轉(zhuǎn)性能較差，機(jī)車的粘著性能不理想。主要原因是機(jī)車動(dòng)軸實(shí)際發(fā)出的牽引力最終要取決于它的粘著力，因而粘著性能直接影響到機(jī)車的起動(dòng)和爬坡性能。加拿大、南非、前蘇聯(lián)等國(guó)家曾經(jīng)研究采用他勵(lì)電動(dòng)機(jī)作為牽引電動(dòng)機(jī)，機(jī)車的實(shí)際粘著牽引力可以提高10%15%。交流傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，尺寸緊湊，有利于加大機(jī)車功率。同時(shí)，交流異步電動(dòng)機(jī)的防空轉(zhuǎn)性能遠(yuǎn)比直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)優(yōu)越，因此能提高機(jī)車的粘著性能，有利于機(jī)車產(chǎn)生更大的有效

47、牽引力。此外，交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由銅條和磁芯組成，它的抗過載能力較強(qiáng)。該特點(diǎn)對(duì)于牽引重載列車發(fā)生坡停事故以及在大坡道上起動(dòng)時(shí)尤為重要。交流傳動(dòng)技術(shù)自20世紀(jì)70年代末開始發(fā)展。20世紀(jì)80年代，德國(guó)研制的交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車在技術(shù)上已經(jīng)過關(guān)。到80年代后期，由于大功率GTO變流器的成熟，交流傳動(dòng)技術(shù)具有了使用價(jià)值，歐洲各國(guó)的電力機(jī)車開始大規(guī)模采用交流傳動(dòng)技術(shù)。到90年代初，整個(gè)歐洲幾乎已不再生產(chǎn)直流傳動(dòng)的電力機(jī)車。交流電力機(jī)車的軸功率普遍達(dá)到1600kW，個(gè)別達(dá)到1800kW。這樣，一臺(tái)四軸電力機(jī)車功率可達(dá)64007200kW，為牽引重載列車創(chuàng)造了技術(shù)條件。20世紀(jì)90年代后，美國(guó)通用汽

48、車公司（GM）和通用電氣公司（GE）公司研制出了用于重載牽引的SD70MAC（試制型為SD60MAC）、SD80MAC、SD90MAC、AC4400CW、AC6000CW、SD70Ace、Evolution Series等新型貨運(yùn)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車（表3）。目前已在美國(guó)、加拿大、澳大利亞、巴西等國(guó)鐵路批量投入運(yùn)營(yíng)，美國(guó)重載機(jī)車中已經(jīng)有超過三分之一的機(jī)車改用了交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。瑞典LKAB礦山公司采用的重載機(jī)車為原Adtranz公司制造的交流傳動(dòng)電力機(jī)車，每臺(tái)機(jī)車功率為5400kW，長(zhǎng)度22.9m，啟動(dòng)牽引力為600kN，采用異步牽引電機(jī)，再生制動(dòng)。重載運(yùn)行速度60km/h，空載運(yùn)行速度70km/

49、h。表 3 美國(guó)新型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車主要參數(shù)機(jī)車型號(hào)SD70MACSD80MACSD90MACDF8B軸式C0C0C0C0C0C0重量（t）188190.5190.5車鉤中心間距離（mm）225552443424434軌距（mm）143514351435輪徑（新） （mm）1067114311431050 mm 最高速度（km/h）113120120牽引齒輪減速比85/16=5.3183/16=5.1983/16=5.19燃料儲(chǔ)備量（L）170002200022000起動(dòng)牽引力（kN）780820890520kN持續(xù)牽引力（kN）610654734410kN 柴油機(jī)型號(hào)EMD16-710G3A

50、EMD20-710G3BEMD16V265H柴油機(jī)功率（kW）2985373044764000kW 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）9009041000最大電阻制動(dòng)力（kN）360510510280kN 傳動(dòng)方式交-直-交交-直-交交-直-交機(jī)車輔助電源電壓直流 72V直流 72V直流 72V輔助傳動(dòng)裝置機(jī)械/電力機(jī)械/電力機(jī)械/電力2.1.22.1.2 徑向轉(zhuǎn)向架徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)技術(shù)徑向轉(zhuǎn)向架的使用可使輪對(duì)與軌道間的沖角減少，輪軌間的橫向作用力降低，機(jī)車的運(yùn)行品質(zhì)和穩(wěn)定性改善，并使輪對(duì)的阻力減少，輪軌磨耗減少約一半，車輪壽命延長(zhǎng)10%。此外，徑向轉(zhuǎn)向架可減少軸重轉(zhuǎn)移，在粘著系數(shù)為0.25和0.35時(shí)，

51、軸重轉(zhuǎn)移分別只為7%和10%，比普通轉(zhuǎn)向架低得多（普通轉(zhuǎn)向架在粘著系數(shù)為0.25時(shí)，軸重轉(zhuǎn)移為15%20%；粘著系數(shù)為0.35時(shí)，軸重轉(zhuǎn)移達(dá)35%），從而增加了牽引力。在重載運(yùn)輸中，粘著系數(shù)的限制比功率的限制更為突出。美國(guó)鐵路于20世紀(jì)90年代開始使用的SD60MAC、SD70MAC、SD80MAC、SD90MAC等交流傳動(dòng)重載內(nèi)燃機(jī)車，采用了HTCR高粘著自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架，這種轉(zhuǎn)向架的粘著系數(shù)比傳統(tǒng)的HTC轉(zhuǎn)向架可以提高12%20%。圖 徑向轉(zhuǎn)向架瑞典LKAB公司運(yùn)輸?shù)V石的交流傳動(dòng)電力機(jī)車采用了原Adtranz公司的新型徑向轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架選用了大直徑車輪和新型輪對(duì)導(dǎo)向裝置。輪對(duì)縱向定位裝置

52、采用螺旋彈簧、剛度較低的彈性橡膠和導(dǎo)向桿定位，保證了曲線通過時(shí)處于徑向位置，橫向由螺旋彈簧定位。輪對(duì)和構(gòu)架間的縱向拉桿使構(gòu)架既能保持平直線路上的直線運(yùn)行，又能保證通過曲線時(shí)具有較好的徑向通過性能。上述定位裝置使輪緣和踏面磨耗較小并且均勻。澳大利亞EDI鐵路在其窄軌機(jī)車上采用了一種徑向轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與GM/EMD公司SD70MAC、SD80MAC等機(jī)車采用的徑向轉(zhuǎn)向架類似，但這種轉(zhuǎn)向架采用了裝配式構(gòu)架，使得轉(zhuǎn)向架在窄軌和準(zhǔn)軌上都能運(yùn)用，并且成本最低。2.1.32.1.3 微機(jī)控制防滑微機(jī)控制防滑技術(shù)技術(shù)為了進(jìn)一步提高機(jī)車的粘著性能，國(guó)外重載機(jī)車廣泛采用車輪防滑系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以

53、后，美國(guó)的AC6000CW、SD90MAC等新型重載機(jī)車，開始采用了新型微機(jī)控制的防滑系統(tǒng)。防滑系統(tǒng)早期為機(jī)械式防滑器，它由（防滑）傳感閥和（防滑）排風(fēng)閥兩部分組成。防滑系統(tǒng)判斷是否發(fā)生滑行的根據(jù)（簡(jiǎn)稱“判據(jù)”）只有一種，即車輪的角減速度。它把回轉(zhuǎn)體的慣性轉(zhuǎn)換成位移，打開閥門或接通電路，使角減速度驟低的輪對(duì)緩解。防滑系統(tǒng)發(fā)展的第二階段是電子式防滑器。它可以采用多種判據(jù)，具有較高的靈敏度和較快的作用速度，并能進(jìn)行必要的監(jiān)督和輪徑補(bǔ)償。其缺點(diǎn)在于分離電子元件的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象不易清除，需要進(jìn)行各種偏置電壓的大量調(diào)整工作，而且易受環(huán)境影響，性能不穩(wěn)定，維修量較大。圖 防滑系統(tǒng)隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，防

54、滑系統(tǒng)的發(fā)展也進(jìn)入了第三階段，即采用微機(jī)控制的防滑器。微機(jī)控制防滑器是目前最先進(jìn)的一種防滑器，比起機(jī)械式、電子式防滑器，它的突出優(yōu)點(diǎn)在于能隨著輪軌粘著系數(shù)的變化調(diào)節(jié)制動(dòng)力。它可以對(duì)制動(dòng)、即將滑行、緩解、再粘著的全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)與控制，信息采用脈沖處理，既簡(jiǎn)單又可靠，無(wú)零點(diǎn)漂移，因此無(wú)需調(diào)節(jié)和補(bǔ)償。更重要的是，微處理器（MPU）控制的防滑器運(yùn)算速度快，防滑判據(jù)豐富，可以建立復(fù)雜而精確的控制模型。從速度的檢測(cè)、運(yùn)算處理、運(yùn)行部件監(jiān)督到發(fā)出控制指令，一般均在0.10.2s內(nèi)完成，保證了實(shí)時(shí)跟蹤粘著情況變化。因此，可大大提高檢測(cè)精度，即使微小而緩慢的滑行也能及早檢測(cè)出來(lái)并采取措施加以防止。微機(jī)控制的

55、防滑器還有一個(gè)很大的優(yōu)越性，即它可以利用軟件隨時(shí)提供有關(guān)信息，進(jìn)行自我檢查、診斷和監(jiān)督，必要時(shí)可把有關(guān)信息隨時(shí)存儲(chǔ)、調(diào)用和顯示。它還能根據(jù)新的情況和要求很方便地改變控制判據(jù)而不必改動(dòng)軟件。微機(jī)控制防滑器具有智能化特征，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)、制動(dòng)診斷技術(shù)、故障判斷與定位技術(shù)。通過實(shí)施多項(xiàng)可靠性措施，防滑系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅度提高。2.2 重載車輛技術(shù)重載車輛技術(shù)大軸重、低自重、低動(dòng)力作用是重載貨車發(fā)展方向。在軸重方面，美國(guó)、加拿大、澳大利亞等為32.537.5t，巴西、瑞典為30t，南非為28t（舊車26t），俄羅斯計(jì)劃提高到27t，歐洲也向25t邁進(jìn)。目前，美國(guó)正在進(jìn)行39t軸重的安全性運(yùn)行試驗(yàn)。在

56、車體材料方面，國(guó)外普遍采用了低合金鋼及鋁合金、不銹鋼，美國(guó)90%的重載貨車采用了鋁合金車體。在轉(zhuǎn)向架方面，南非、瑞典采用了謝菲爾（Scheffel）自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架，加拿大、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)也研制了導(dǎo)向臂式貨車轉(zhuǎn)向架，大大降低了輪軌間的磨耗。在貨車車鉤緩沖裝置方面，國(guó)外車鉤強(qiáng)度已提高到3000kN以上，緩沖器容量多在50kJ以上，美國(guó)E級(jí)鋼車鉤的破壞強(qiáng)度為3342kN，Mark 50型緩沖器的容量為53.8kJ。部分國(guó)家重載貨車還采用了牽引桿技術(shù)，制動(dòng)采用了ABDW和DB60重載閥和高磨閘瓦等新技術(shù)。2.2.12.2.1 車體車體在20世紀(jì)50年代，世界上一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家開始采用鋁合金材料來(lái)

57、制造鐵路車輛，其中包括美國(guó)、加拿大、日本、俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)等。在貨車方面，美國(guó)、加拿大、南非等國(guó)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，逐步形成了獨(dú)具特色的重載貨車車體技術(shù)。美國(guó)的鋁合金重載貨車早在19591960年就開始制造。由于鋁合金運(yùn)煤敞車所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從20世紀(jì)90年代開始，美國(guó)就已經(jīng)停止生產(chǎn)鋼制的運(yùn)煤車輛，全部改為生產(chǎn)鋁合金車輛。圖 美國(guó)的鋁合金車體美國(guó)的鋁合金運(yùn)煤敞車有兩種型式：雙浴盆式及底開門式。雙浴盆式鋁合金車主要應(yīng)用于具有翻車機(jī)的線路上，底開門式鋁合金車主要應(yīng)用于具有自動(dòng)開閉裝置的卸貨線路上，多用于發(fā)電廠。目前兩種型式車輛的占有比例相差不大。美國(guó)ELKX型雙浴盆鋁合金煤車載重110.6t、自

58、重19.1t、總重129.7t、軸重32.43t、容積為124.7m3；轉(zhuǎn)向架采用S-2-HD型轉(zhuǎn)向架，制動(dòng)系統(tǒng)采用ABDX型空氣控制閥、10旋壓制動(dòng)缸、兩級(jí)空重車自動(dòng)調(diào)整裝置、高摩合成閘瓦，車鉤緩沖裝置采用F型固定車鉤和旋轉(zhuǎn)車鉤、Mark50型緩沖器。圖 澳大利亞雙浴盆鋁合金煤車加拿大286型鋁合金雙浴盆運(yùn)煤敞車，軸重32.43t、載重109.8t，自重19.9t，總重129.7t、容積134.5m3。采用Barber S-2-HD-9C型交叉支撐轉(zhuǎn)向架、閘瓦間隙調(diào)整器、兩級(jí)空重車調(diào)整裝置、FSW型手制動(dòng)機(jī)，車輛緩沖裝置采用F70CE型固定車鉤和FR207AE型轉(zhuǎn)動(dòng)車鉤、Mark-50型緩沖

59、器。部分車輛裝用了帶有緩沖器的牽引桿裝置。2.2.22.2.2 轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架通過改進(jìn)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)來(lái)改進(jìn)貨車的動(dòng)力學(xué)性能，一直受到世界各國(guó)鐵路的重視，對(duì)于大型重載貨車尤為重要。南非鐵路早在1975年就開始在礦石貨車上使用自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架，現(xiàn)已在重載鐵路上廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，瑞典礦石公司與南非鐵路合作推出了運(yùn)輸鐵礦石的新型貨車，該車采用了新改進(jìn)的軸重30t的南非謝菲爾（Scheffel）自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架。其軸箱定位處采用了彈性橡膠，取消了側(cè)架導(dǎo)框；謝菲爾自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的搖枕在內(nèi)部徑向上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善了動(dòng)態(tài)載荷下的應(yīng)力分布。兩側(cè)架間與搖枕平行的位置有橫梁，橫梁把輪對(duì)很好地連接在一起，這樣較好地保證同一轉(zhuǎn)

60、向架上的兩個(gè)輪對(duì)的剪切剛度，不依賴于輪對(duì)的搖頭約束裝置；輪對(duì)的搖頭約束剛度和橫向約束剛度較小，橫向約束剛度只有800N/mm，這樣，當(dāng)車輛在曲線上時(shí)，即使輪軌粘著系數(shù)較小，也能使輪對(duì)處于徑向位置；輪對(duì)橫向定位剛度較低有利于提高車輛直線運(yùn)行性能和降低輪軌橫向力。另一方面，輪對(duì)的搖頭約束剛度和橫向約束剛度較小也降低了輪緣磨耗和通過曲線時(shí)的運(yùn)行阻力，保證了較好的脫軌穩(wěn)定性和直線運(yùn)行性能。在1999年和2000年進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)中，試驗(yàn)最高速度80km/h，重載車最高運(yùn)行速度70km/h。試驗(yàn)表明，輪軌橫向力最大值為60kN，脫軌系數(shù)最大值為0.7，空車平穩(wěn)性指標(biāo)最大值為2.75。加拿大、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的