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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及工业化进程的加快，对原材料和矿物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。一方面，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；另一方面，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。而铁路技术装备水平的不断提高又为发展重载运输提供了物质技术基础。一些国家铁路从20世纪50年代起就有计划、有步骤地进行牵引动力现代化改造，停造并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的牵引动力，为大幅度提高列车重量提供了必须的牵引动力。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，一些关键技术，如长大列车间的过量冲动、车钩强度、机车的合理配置、同步操纵及制动等，都没有得到很好的解决。重载运输从20世纪60年代中后期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，并且发展很快。美国是单元式重载列车的发源地。1958年，为了加强与当时出现的煤浆管道运输的竞争能力，铁路开行了每辆货车载重90.7t、编组85辆的第一列由矿区直达钢厂的万吨级矿石单元式重载列车。1960年，美国只有一条固定的重载单元列车运煤线路，年运量不过120万t；到1969年，重载煤炭运输专线增加到293条，运量达1.44亿t，占铁路煤炭运量的30％左右。前苏联在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物列车连挂合并的组合列车。之后，这种行车组织方式又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，逐步把列车的重量提高到5400t和7400t，并不定期开行总重为11000t的重载列车。巴西铁路从20世纪70年代中期开始，通过借鉴、引进北美和南非的技术，开行了重载单元列车。另外，原联邦德国、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。特别是在牵引动力、车辆大型化轻量化、同步操作和制动技术等方面有了新的突破，从而更大地促进了重载运输的发展。各国铁路运营条件、技术装备水平、发展重载运输的目的不同，采用重载列车运输类型和组织方式各有差异。以美国、加拿大为代表，包括澳大利亚、巴西、南非等国，是以降低运输成本、获取更大利润为目的。这些国家的铁路网规模大，行车密度小，货运比重大，运能有较大富余，而且货流量大，去向又集中，一般均组织由装车地到卸车地之间的单元式重载列车。前苏联铁路是客货混跑，运能紧张，为提高铁路运输能力而发展重载运输，因而多采用组合式列车或超重超长列车。高速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。为了促进各国铁路重载运输的发展，1986年10月在加拿大温哥华召开的第三届国际重载会议上，在综合各国铁路重载运输发展水平的基础上，国际重载协会通过了铁路重载运输的定义：线路年运量在2000万t及其以上，列车牵引重量至少为5000t，列车中车辆轴重达到21t。具备上述三个条件之二者，可视为铁路重载运输。1994年6月国际重载运输年会上，对铁路重载运输的定义作了一些修改。凡具备以下三个条件之二者，可视为铁路重载运输线路：(1)经常、定期或准备开行总重最少为5000t的单元或组合列车；(2)在长度至少为150km的铁路区段上，年计费货运量最少达到2000万t及其以上；(3)经常、定期或准备开行轴重25t及以上的列车。重载运输在运送大宗货物上显示出高效率、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。铁路重载运输已成为许多国家追求的现代货运方式。 1、中国国情适合发展高速铁路 1.建设具有中国特色的、可持续发展的、合理的交通运输结构,要选择对生活危害最少、消耗自然资源最小、运输效益最大的交通方式。我国是发展中国家,铁路运输面临艰巨任务,要依靠科技进步发展铁路,国务院在《国家中长期科学技术发展纲要》中已做出客运要高速、货运要重载的决策。交通运输走可持续的发展道路,从土地资源利用来看,因我国人均耕地仅有1.4亩,减少、消除过度的或不当的土地利用,节约建设用地非常重要。发展高速铁路能使土地资源利用既充分又合理。从能源方面来看,我国石油资源比较紧张,公路和航空运输耗油量大,采用高速电气化铁路,能耗大幅度降低。从环境方面来看,高速电气化铁路基本上消除了粉尘、油烟和其他废气污染,噪声比高速公路低5—10dB。 2.长期以来由于资金短缺等原因,我国铁路技术发展严重滞后,列车速度一直处在较低水平,铁路运输能力远远不适应国民经济和社会发展的需求,路网整体运输能力严重不足,主要干线、部分地区限制型运输矛盾突出,季节性运能十分紧张而且还在不断加剧。尽管铁路采用强力措施,实现以6%的世界铁路营业里程,完成世界铁路四分之一的运输工作量,运输密度为世界之最,但列车速度低,运输能力严重不足,使铁路成为制约国民经济发展的“瓶颈”。 为了发挥铁路在陆上运输中的骨干作用,降低运输成本,适应可持续发展的需求,在具有大量客流的大通道发展高速铁路是一条最经济有效的途径,具有其他运输方式难以替代的作用。我国政府于1994年底就开始对京沪高速铁路进行前期研究,拟建电气化双轨高速铁路,正线全长约1318公里,设计时速350公里,使之与既有京沪铁路实现客货分流,该项工程预计5年完成,2010年投入运营。年客运能力可达1.2亿人次以上,南下年货运能力达1.2亿吨以上,京沪的旅行时间由目前的14h缩短到6h,将从根本上解决运输能力不足,旅客滞留,货物堵塞问题,同时还可降低运输成本,适应经济发展和人们生活水平提高的需要。3.发展高速铁路有利于促进科技进步,推动可持续发展目标的实现。高速铁路是当代交通运输领域的革命与创新,是新技术在铁路上的集中体现。它涉及电子、信息、材料、能源、环保等一系列新技术,特别是高速行车技术集中反映了铁路运输组织、机车车辆、工程工务、通信等方面的技术成就。高速铁路技术在国际上已趋于成熟,但我国现有技术基础和工业水平与之相比尚存在差距。因此,必须立足于我国的国情,坚持自力更生、自主创新、努力挖掘潜力,同时加强国际合作,提高高速铁路运输系统的技术水平和管理水平。建设高速铁路不仅将推动铁路科技进步,也有利于推动相关产业的技术进步,保证国民经济的可持续发展战略的实施。 、高速铁路建设和运营应注重以下问题 从可持续发展的角度来说,高速铁路建设和运营应注重两方面的问题:一方面推行国际先进高速铁路管理体系,加强技术监督管理,促进高速铁路建设和运营企业 保护环境,谋求经济发展与环境协调统一。另一方面是通过新技术、新材料、新设备、新工艺的发明与应用,采取技术措施,减少铁路建设和运输生产对环境的污染、破坏。具体到选线设计、建设和运营之中,可以归纳为:①科学规划铁路网的均衡发展,充分发挥既有铁路设施的运输能力。②在选线和线路设计方案时,选择周围环境敏感性最小及社会效益、环境效益最优的路线方案。③在铁路建设施工期间,应减少施工土方,节约用地,注意水土保持。运营期间应坚持清洁生产,最大限度降低对铁路沿线的污染。④在高速铁路建设的前中后期实施可持续运输评价,促进环境与交通运输发展体系自我调节的可持续能力。 展望 在高新技术的推动下,“绿色铁路”可持续发展的交通运输理念指导下,高速铁路技术快速发展,高速铁路运输能力大、速度快、占地少、安全、舒适、节能、减排、环保、经济效益高等优势更加突出。发展高速铁路已是当今世界铁路发展的共同趋势,现代化高速铁路的发展在2l世纪中国可持续发展战略中必将继续产生深远的意义和影响。目前，国内外铁路开行的重载列车组织形式主要有单元式、整列式和组合式重载列车三种。（1）单元式重载列车单元式重载列车的概念最早是在美国提出的，它是以固定的机车车辆（大功率机车＋一定编成辆数的同一类型的专用货车）组合成为一个运输单元，并以此作为运营计费单位，在装卸车站间循环直达运行的货物列车。其特点是：实行“五固定”，即固定机车、车底、货种、装车站、卸车站；货物装卸时不摘机车整列装卸；运行过程中不进行改编；按规定走行公里整列入段检修。在机车车辆充足的情况下,采用这种重载运输组织模式可以最大限度地减少运营支出,大幅度降低运输成本；但要求货源充足,货物品类单一,货物到发地点统一,机车车辆、线路站场、装卸仓储等设备要配套，并要采取最合理的运行图及最佳周转方案。这种重载运输方式目前运用范围最广，经济效益也最显著。在路网规模大、行车密度小、货运比重大、运能较富裕的美国、加拿大、澳大利亚等国，组织开行从装车地到卸车地之间的重载单元列车，通过货物集中发送、快速装卸、加速机车车辆周转来降低成本，从而获得较大的效益，提高了与其他运输方式的竞争能力。我国大秦重载运煤专线上也有重载单元列车的开行。（2）整列式重载列车整列式重载列车是采用普通列车的组织方法，由挂于列车头部的大功率单机或多机牵引，由不同型式和载重的货车车辆混合编组，达到规定载重量标准的列车。这种列车的运输特点和普通列车一样,采用一般列车的作业方法,列车到达、解体、编组、出发、取车、送车、装车、卸车和机车换挂等作业均与普通列车相同。这种列车不象单元式重载列车那样要求严格，既不要求“五固定”，在运输途中还可根据实际需要进行改编，也不要求整列装卸以及整列入段检修，因此具有更大的通用性。目前，在我国繁忙干线上开行的重载列车主要为这种模式，其它国家应用较少。具有“短、轻、快”特点，以客运为主的一些欧洲国家，目前也在结合本国实际条件，开行不同重量的整列式重载列车。（3）组合式重载列车组合式重载列车是由两列及以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。机车分别挂于原各自普通货物列车首部，由最前方货物列车的机车担任本务机车，运行至前方某一技术站或终到站后，分解为普通货物列车。这种重载运输方式始于1964年，在前苏联应用较多。它实质上是在线路通过能力紧张的区段，利用一条运行线行驶两列及以上普通货物列车的一种扩大运输能力的方式。前苏联铁路是客货混用，列车数量多、行车密度大，运能与运量的矛盾比较突出，为扩大运输能力、挖掘现有设备潜力，在繁忙运输方向上能力紧张区段组织开行超重、超长列车或组合式列车，以加速车流和货流输送、提高运输能力，并曾成功试验开行了总重43 047t的重载列车。2004年底，我国大秦线进行的2万t重载列车牵引试验，采用的就是4个5000t列车组合的形式。国内外铁路重载运输的主要区别如下：（1）行车密度不同。一条铁路线路运输能力的提高主要靠两点：一是提高货物列车的重量，二是增加行车密度。目前，我国铁路主要区段的能力，都不同程度地呈现紧张状态，即使是重载运煤专线——大秦铁路也是如此，大秦线现有组织模式每日组织货物列车80对之多，因此行车密度大是我国铁路重载运输的主要特点。而在国外，铁路运输能力相对富余，重载运输线路多是夜间施工，白天行车，行车密度也很低，最低7对/日，复线区段最多25对/日。（2）列车轴重与牵引重量差异。在较低的行车密度条件下，为满足运输需求，国外采用加大轴重和列车重量的组织方式。目前，最大轴重已达35.7t，正在积极研究39ｔ轴重可行性。美国、加拿大、澳大利亚等重载铁路的轴重普遍达到32.5t～35.7t、瑞典、巴西的重载列车轴重已提高到30t，南非重载列车轴重已提高到26t（窄轨），而俄罗斯正在将重载货车轴重提高到27t，并加紧研究35t轴重的轨道部件。列车重量也基本都在20000t左右，美国、加拿大等重载单元列车牵引重量普遍由15000t向18000t发展,而且有向更重方向发展趋势。南非、澳大利亚的重载单元列车牵引重量已超过20000t。澳大利亚BHP重载铁路已进行82000t牵引重量的重载单元列车试验。在我国，重载运煤专线列车重量以6000t和10000t为主，2万吨列车的开行也只是在试验阶段，尚无较为成熟的技术和发展经验。（3）车辆运用情况差异。国外铁路是按占用车辆小时收费，没有车辆周转的概念，提倡以车代库，这在一定程度上促使运输模式向加大列车重量方向发展；而在我国，大轴重、大载重的车辆相对较少，注重提高车辆运用效率，压缩车辆周转时间，车辆数量在一定程度上制约着我国重载运输的发展。（4）机车运用及操纵情况差异。国外重载铁路多采用多机牵引，机车分散编挂在列车中，用同步遥控设备操纵。我国大秦铁路自2004年起才大量开行万吨列车，运输组织方式包括单元式和组合式两种，单元式万t重载列车多采用两台SS4机车挂于列车头部牵引；2004年底及2005年7月进行的2万t重载列车试验采用的是四列5000t列车首尾连挂开行组合列车的形式，四台机车分别附挂于原列车的头部。机车同步操纵设备是重载列车多机牵引时必不可少的技术装备，美国研制的Locotrol机车同步操纵系统已发展到第三代，性能不断提高，功能也进一步完善。我国虽已研制出机车同步操纵与制动系统，但由于种种原因没有达到理想的应用效果，目前引入的是美国GE公司的Locotrol同步操纵装置。（5）列车制动装置差异。电空制动用于长大货物列车，将实现列车中各货车同步制动和缓解、大大减少重载列车的纵向冲动。国外发达国家已普遍应用ECP（电控空气制动系统）技术。而我国目前采用的仍是传统的空气制动方式，尚未全面采用ECP技术。（6）重载线路运营模式差异。国外铁路重载线路多为单线（或间有部分复线）封闭式的线路，重载单元列车的运输组织形式简单，基本都是点到点的重载运输模式；而我国大秦铁路与路网中的其他线路联网，装车端有口泉支线、云岗支线、大准线、京包线、北同蒲线等线路连接，线路中部与津蓟线、京承线等连通，线路东端除了连接秦皇岛港口外，还与京秦线、京山线连通，车流来源及去向复杂，且相邻线路牵引定数不一，呈现多点至多点的模式，是一条半封闭式的兼具通道功能的重载运煤铁路，运输组织比较复杂。 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。2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。20.1.2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7000～10000t。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。20.1.3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。 20.2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。20.2.1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。20.2.2组合式重载列车的组合方法 组合式重载列车的合并作业过程一般如表20-1所示。表20-1组合列车合并作业过程 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。反之，当前半部车列在组合线上“坐编”时，后半部车列则由中部机车推送至牵出线上，返岔后牵引至组合线上与前半部列车尾部车辆连挂成组合式重载列车。 车站到发线有效长不足时，列车组合发车应尽量利用出发线尾部的咽喉或其他衔接线路，将停留在另线的车组或列车转线、连挂在一起后发车，以避免影响其他列车的发车。 组合后的列车编组顺序为：本务机车→前半部车列→中部机车→后半部车列。列车不挂守车，无运转车长值乘。组合列车组合后，第一小列与第二小列的风管、车钩的连挂以及分解的摘解确认均由第二列乘务组负责。组合式重载列车尾部须挂列车尾部安全防护装置（简称列尾装置），其主机的安装与摘解，由车站人员负责。20.2.3组合式重载列车的发车方法 组合式重载列车的发车工作仍由车站值班员或助理值班员负责。由于组合式重载列车较长，车站发车人员与本务机车司机联系、司机确认发车人员的发车手信号均比较困难。当车站发车人员确认组合列车完全具备发车条件后，用携带式无线电话通知车站值班员准备发车进路，开放出站信号，司机凭出站信号显示开车，车站发车人员不再显示发车信号。当出站信号临时发生故障时，车站值班员应立即向列车调度员报告，经列调批准后，改用电话闭塞，按《铁路技术管理规程》规定发车站应填发路票和调度命令（自动闭塞区间为绿色许可证）作为出发列车占用区间的凭证。但有的铁路局规定，车站值班员办理电话闭塞后，确认发车进路，可不填发凭证，直接用无线电话通知司机，司机则根据车站发车人员显示的发车信号开车。 组合式重载列车在中间站停车超过20min或重新组合后发车前，应按《铁路技术管理规程》规定进行简略试风。此时，车站发车人员携带无线电话到列车尾部组织简略试风，确认列车通风良好、尾部车辆缓解后，用无线电话通知车站值班员准备发车进路，开放出站信号，本务机车司机凭出站信号显示开车。20.2.4组合式重载列车的接车及分解办法 组合式重载列车的接车与分解作业需根据组合列车的性质及接车站的具体情况办理。 在接车站到发线有效长满足的情况下，可将组合列车直接接入到发线；在车站到发线有效长不能容纳整列列车时，其接车作业可根据具体情况，采用一次接入法或站外停车后分别接入法。一般来说，站线长度不够时，接车应尽量利用接车线前方咽喉或其他衔接线路，使超长列车尾部能进入警冲标内方，然后拆解列车并转线，以免影响后续到达列车的及时接车。 组合式重载列车在技术站的接车与分解作业方法可分为以下几种。（1）一次接入，前部或后部转线分解法 在技术站到发线有效长足够长的情况下，可将组合列车一次接入，列车在到发线停妥后，由中部机车司机摘开前后两部分车列，本务机车牵引前半部列车，返岔后推送至另一股道；或由中部机车推送后半部列车，返岔后牵引进入另一股道。到发线有效长不够时，组合列车凭进站信号机的显示进站，准许前半部车列越过出站信号机，待列车尾部越过接车线末端警冲标后停车，然后将前半部车列，由本务机车牵出，返岔后推送至另一线路内。（2）一次接入，站内直接分解法 技术站到发线有效长足够长，且到发线中部设有腰岔时，可将组合列车一次接入，列车在到发线停妥后，由中部机车司机摘开前后两部分车列，中部机车直接将后半部车列由腰岔牵出转线分解。（3）站外停车，分别接入车站的不同车场（如直通场与到达场）的分解法 组合列车根据进站信号机的显示进站，本务机车进站后在特设的停车标前停车。由中部机车司机摘开前后两部分车列，并用无线电话通知本务机车司机，牵引前半部车列进入接车线，停于警冲标内方。车站值班员确认前半部列车到达停妥后，重新办理后半部列车的接车进路，并开放进站（进路）信号，将后半部列车接入另一股道。（4）分歧站越出站界分解，使两小列分别驶向不同到达站 在分歧站，组合列车需分解驶向不同到达站时，组合列车可凭进站信号机的显示进站，准许前半部车列越过出站信号机，待列车尾部越过接车线末端警冲标后停车，然后由由中部机车司机摘开前后两部分车列，前后两部分车列分别办理出发作业，驶向不同到达站。20.2.5列车技术检查与票据交接 组合式重载列车在途中技术作业站进行技术检查时，前、中部机车均应停机，不得动车。车站信号楼值班员或信号员应将列车停留线两端道岔开通邻线，并在操纵台进路（股道）按钮上“加卡”或“戴帽”，严防机车车辆进入该线，确保技检作业人员安全。列检人员应在列车前部和尾部设置移动防护信号。 列车在站内停车需要充风时，如机车未装设同步制动装置，应由前、中部机车同时充风。充风后，中部机车必须关闭重联装置，并通知前部本务机车。开车前，由本务机车负责简略试风，助理值班员携带无线电话到列车尾部，确认全列车通风良好、尾部车辆缓解后，方可用无线电话通知本务机车司机开车。本务机车司机未得到发车指示不得开车。列车运行途中，由本务机车负责充风。 票据（货票）交接办法：组合列车始发站车号员要分别编制前、后两个车列的列车编组顺序表，并将前后两部车列的票据分别按列车编组顺序排列，分别装入两个封套内，加封后，分别交给前、中部机车司机携带到前方技术作业站，由接车人员负责分别向前、中部机车司机索取。列车编组内容由分界站邻近的技术站负责统计报告。 20.2.6列车在区间被迫停车后的处理 组合列车在区间被迫停车后，可按以下办法进行防护。 列车在双线区间被迫停车后，司机应立即使用列车无线调度电话通知两端站、追踪列车、列车调度员，报告停车原因和停车位置。尾部暂时不设防护。前、中部机车副司机分别携带无线电话，由前向后检查，并将检查情况随时通知本务机车司机。若妨碍邻线时，本务机车司机应立即用无线调度电话通知邻线列车司机，并在邻线上点燃火炬（自动闭塞时短路轨道电路），并指派副司机在邻线来车方向按规定距离进行防护。如发现邻线有列车开来时，应急速鸣示紧急停车信号。若需请求救援时，本务机车司机应将列车被迫停车的准确位置（××km××m）、是否需要轨道起重机等具体情况，直接或通过附近车站值班员报告列车调度员，以便列车调度员及时准确发布救援命令。请求救援后，列车不能再行移动。 必须分部运行时，司机应使用列车无线调度电话报告前方站和列车调度员，并做好遗留车辆的防溜和防护工作，记明遗留车辆数量和停留位置后，方可牵引前部车辆运行至前方站。20.2.7组合列车的组织条件 组合列车应按专门指定的运行线运行，在指定的地点会让，不宜使用普通货物列车的运行线放行，而普通货物列车可以利用组合列车运行线运行。组织组合列车必须具备的条件有： （1）要有合适的列车流来源，它们可以是自编列车，也可以是中转列车，但要符合编开组合式重载列车的条件，对中转列车要检查其编组确报的内容，对自编列车要控制装有重质货物车辆的单独集结，注意车辆编挂顺序要求，有计划地安排到解列车的解体顺序和自编列车与中转列车的配对； （2）如编开组合列车的目的在于增加区段总的运输能力，在因某种原因组合式重载列车运行线前有空闲运行线可以利用时，宁可单开两列单编列车，而不开组合式重载列车，以增加运行调整的灵活性； （3）加强计划性，防止出现有线无流，有流无线，以及有流有线而货车停留时间过长等情况，保证组合式重载列车的开行有较高的效益。组合列车的开行数量以满足实际需要为度，并非开行得越多越好。 20.3特殊情况下重载列车的运输组织方法20.3.1重载列车混合开行的运输组织方法 目前重载列车与非重载列车混合开行的线路，主要是在既有繁忙干线开5000t整列重载或组合列车与各种普通货物列车；各种不同重量级别的重载列车混合开行的线路，主要是在运煤专线大秦线开行6000t和10000t的列车，在2万t列车牵引试验成功后，将来还有可能开行5000t、10000t、20000t三种不同重量等级的列车。由于开行普通货物列车、5000t整列式重载列车、万t单元式重载列车、2万t组合式重载列车所需技术设备条件各不相同，且各线路设备条件、运量、车流大小和机型不同，因而运输组织方法也各不相同。为了有效利用设备，保证线路畅通运输，必须做好组织工作。 （1）加强日常空车调配以及货源、货流、车流的组织和调度指挥工作 当重载列车与非重载列车或不同重量级别的重载列车混合开行时，是同一空车来源，共享一条线路，运输同一货源和车流。在品种单一的专线运输线，为保证各种列车各得其所，应首先优化原装车地始发直达列车计划，使其满足重载需要；其次要选择技术站间车流量日均达200～250辆及其以上的编组站编组重载列车。在日常生活中，从日班计划入手，调度部门重大设置专人负责管理重载列车，使其车流、机车、到发线及运行组织紧密衔接。 （2）重载列车与非重载列车或不同重量级别的重载列车数量、结构要匹配恰当 根据货流、车流集结情况，技术作业过程及到发线、调车机车、牵引机车等条件，结合线路、站场通过能力，组合分解站的组合分解能力等限制条件，制定重载列车与非重载列车或不同重量级别的重载列车在数量上的合理比例。 （3）中间越行站的布点要适宜 为待避客车、运行调整以及处理车辆故障等，在重载列车与非重载列车混合开行的区段，必须设立适当的中间站为越行点。它的设置与区段长度，区段内各种性质的列车数量、排列结构、速度差、红外线测轴温点的分别以及重载列车运行距离和各区段间的接续时刻等有关。 （4）根据开行重载列车的需要制定相应的规章制度和有关规定。 （5）加强软科学的研究，不断改进运输组织方法。20.3.2重载列车换重作业的组织 由于重载铁路与相邻衔接线路的牵引定数不统一，而我国的重载铁路往往又不是封闭式运行模式，因此由重载铁路至非重载铁路的通过车流，在衔接的编组站上必须进行增轴和减轴作业。如大秦线与相关衔接线路之间、开行整列式重载列车的既有繁忙干线与衔接支线之间重载列车运行时须在相关技术站上进行换重作业。按其作业地点的不同，换重作业方案有以下几种。 1．到达场作业方案 重载列车接入到达场后，利用驼峰机车摘下减轴车组，将其放在到达场另一线路。减轴后的非重载列车进行技检，挂上本务机车后，自到达场往非重载线出发。非重载列车接入到达场后，驼峰机车将到达场另一线路上事先准备好的加挂车组挂上。加轴后的重载车列进行技检，挂上本务机后自到达场发出。 这种作业方案必须具备三个条件：其一，到达场专门拨出两条线供换重作业用；其二，到达场进口咽喉应修建相应长度的牵出线供换重车组转线用；其三，到达场应设置通往有关线路的通路及出发信号。 这种方案加挂车组需从峰下调车场拉上来，作业时间较长，严重影响驼峰的解体能力，故三级三场编组站一般不宜采用。 2．编发场作业方案 调车场外侧设有编发线的编组站，重载列车接入到达场后，驼峰调机将其推往编发线，并将减轴车组摘到另一编发线上。减轴后的非重载列车完成技检，挂本务机后由编发线发往非重载线。非重载列车接入到达场后，驼峰调机将其推至编发线，峰尾调机将增轴车组自尾部连挂，技检后自编发线发往重载线。 这种作业方案调车作业方便，适用于调车场外侧设有编发线的编组站。 3．出发兼通过场作业方案 重载列车接入通过场后，尾部调机摘下减轴车组，将其放在通过场另一线路。减轴后的非重载列车在通过场进行技检，挂本务机后发往非重载线。非重载列车接入通过车场后，尾部调机将通过场另一站线上事先准备好的加挂车组挂上，加轴后的重载列车进行挂机车，技检后发往重载线。 这种作业方案调车作业比较方便，但应在出发场拨出两条到发线，并在出口咽喉修建相应长度的牵出线供换重车组转线用，适用于三级三场编组站或二级四场编组站。 20.4自动闭塞双线电气化重载专线的维修天窗20.4.1维修“天窗”时间的组成 （1）区间封锁时间（t封）。指维修作业开始至结束停止列车运行的时间。 （2）施工辅助时间（t辅）。指“天窗”封锁或开通时，行车调度、施工单位等有关部门进行一系列的联系、确认、发布命令等准备工作占用区间的时间。 （3）“天窗”影响时间（t影响或t损）。指由于开设“天窗”，区间不能用于列车运行的额外损失时间，其大小与“天窗”开设的方式、列车运行速度、列车追踪间隔时间、区段长度、供电臂间距离等因素有关。20.4.2维修“天窗”开设方式 （1）垂直型“天窗”。即对全区段或全线在同一时间段进行维修。如图20-1所示，“天窗”时间由上述三部分时间组成，其中t影响实际上等于列车在全区段的运行时间，在这一段时间内，列车只能按区段内的车站数及各站的到发线数及其可能利用的情况，来决定开行数量。当站间运行时分大于追踪间隔时间，且每站均有一条到发线时，能力损失可按下式确定： （20-1）式中——“天窗”影响区内损失的货物列车数； ——列车追踪间隔时间； ——区段内各中间站设置的到发线总数（此处即为中间站数）。图20-1垂直型“天窗”示意图 设图20-l中＝10min，区间运行时分自上而下为10、20、30、10min，则＝3。（见图20-l实线4条）。但当各中间站的到发线数大于1时，在停电之前均可按追踪运行至有关车站停车（如图20-1中3条虚线），但天窗后，不能全部开出（如图20-l中虚线表示只能开出1列）。因此，区间运行时分与中间站到发线数匹配恰当，会减少能力的损失，这需通过铺图确定。 “天窗”封锁与辅助时间内损失的货物列车数为： （20-2） “天窗”内全部能力损失为 （2）“V”型“天窗”。即在列车运行图上分别沿上、下行运行线预留“天窗”，如图20-2所示。“天窗”占用运行图的时间为： 式中——区段内最长供电臂范围内的列车运行时分。则（20-3）图20－2“V”型“天窗”示意图注：a、b为该“V”型“天窗”内最长供电臂两端点以上两种类型“天窗”中，“V”型“天窗”有较大的优越性。“V”型“天窗”通过能力损失大大减小；货物列车的旅行速度可以提高；客车与重载列车容易避开“天窗”时间；机车乘务组在途时间减少，避免了超劳。但“V”型“天窗”也存在一个缺点，即当列车运行区段较长（8h以上），将使部分区段的维修时间延长到夜间，给施工带来不便，有时甚至不可能进行。 （3）混合型“天窗”。包括空间型混合“天窗”和时间型混合“天窗”。前者是为了解决维修作业时间上的合理安排，后者是为了解决上、下行线路同时停电维修与最大可能提高输送能力的矛盾。空间型混合“天窗”，按组合形式不同可分为三种，如图20-3、20-4、20-5所示。其中图20-3的“天窗”时间大大增加，造成列车多次等待，故不宜采用。图20-4“天窗”时间也明显增加，只有在全线的某区段内有较多区段列车时可考虑采用。图20－5型式较好，降低能力不多，满足了作业时间与夜间不施工的要求。空间混合型“天窗”一般在区间距离较均等且长度较短的区间采用垂直型“天窗”，并尽可能使“V”型“天窗”部分大些，这样对通过能力影响较小。所谓时间混合型“天窗”，是在一定时期内部分时间开设专门对隧道与桥梁地段进行维修的垂直型“天窗”，其它时间这些地段仍开设“V”型“天窗”。能力损失要根据具体混合状况进行计算。 图20－3分段开设垂直型“天窗”示意图图20－4分段开设“V”型“天窗”示意图图20－5混合型“天窗”示意图 注：图20－4、20－5中a、b（a’、b’）为该“V”型“天窗”内最长供电臂两端点。维修“天窗”对能力的影响，可以通过铺图模拟分析解决。第21章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。21.1重载运输对铁路工电设备的要求21.1.1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。21.1.2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。21.2重载运输对铁路机辆设备的要求21.2.1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。21.2.2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。21.2.3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。21.3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。如，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5500～6500t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。21.3.1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（图21－1）。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。 图21－1重载铁路中间站改建示意图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。例如单向三级三场编组站延长站线时，一般要保持调车驼峰不动。到达场向区间一端延长，调车场向出发场一端延长。困难时可将调车场尾部咽喉与出发场进口咽喉合并，出发场向区间一端延长，如图21－2所示。图21－2重载运输条件下编组站改建示意图③合理确定延长站线的数量和范围。延长站线的数量应与该站最大可能开行重载列车的比重相匹配，牵出线及到发线的全部线路尽可能都满足有效长1050m的要求。调车场则可以部分线路达到1050m有效长，衔接开行非重载列车的支线的到发线可不延长。④保证延长的站线有良好的纵断面，以利重载列车的起动。⑤尽量减少施工对运营的干扰。拟定切实可行的施工过渡方案，以不中断正常的运输工作。21.3.2单元式重载列车装卸地车站布置重载单元列车从装车地至卸车地的技术作业流程对装车地及卸车地车站的布置图及装、卸系统的配置有直接影响。单元式重载列车由始发技术站将空车送至装车地，在装车地由环线或贯通装车线进行装车后，返回到始发技术站进行列车的技术检查及机车的检查作业。作业完成后，单元式重载列车由始发技术站驶往卸车地。列车到达卸车地首先进入终点技术站进行列车到达的技术作业，继而进入终点卸车站不摘机车连续进行卸车作业。卸后空车回到终点技术站，办理出发作业后返回始发技术站。至此，即完成了单元式重载列车的一次循环。（1）单元式重载列车装车地车站布置图及装车系统的配置图21－3为单元式重载列车装车地始发技术站布置图。该布置图所示为一级三场编组站，A方向衔接干线，B、C方向衔接装车地。上、下行到发场布置在调车场两侧，接发重载列车的到发线紧靠正线。站修所设在调车场尾部。机务段按预留二级四场规划位置设置。重载列车车辆检修基地规模较大，设在一个方向的正线外侧，与正线立交引入车站上、下行到发场。 图21－3重载单元列车始发技术站布置图具有先进技术装备的煤炭装车点（集运站）的装车系统设备由电气化环线铁路及煤炭储（煤）装（车）两个系统组成（图21－4）。环线铁路系统的装车环线长度不小于远期重载单元列车的长度，以保证列车在环线上停留进行必要的作业。装车环线的坡度应保证实现机车牵引低恒速（0.5～0.8km/h）运行的要求。装车地点线路应设计成直线和平坡。装车塔前应装有动态电子空车轨道衡，自动计量空车重量。储装系统主要有电子动态汽车衡、受煤坑、皮带输送机、中转站、储煤场、储煤筒仓等。图21－4重载单元列车环线煤炭装车系统图集运站作业流程是：运煤卡车由公路进到集运站后，经电子动态汽车衡称重，普通载重卡车的煤炭由卸煤机卸入受煤坑，煤炭经皮带输送机送入储煤场或直接入储煤筒仓。大载重自卸汽车经称重后可将煤炭自动卸入受煤坑，也可直接进储煤场卸车。铁路装车作业流程是：由配置低恒速器的电力机车牵引，空列车到达装车环线后由控制室遥控机车定速运行。当空车经过装车塔的装车筒仓时，自动打开定量漏斗仓门，将煤炭均匀装人车内。全列装车完毕后，低恒速器停止作用，机车乘务员开始操纵机车，将装完的列车拉至铁路作业车站。（1）单元式重载列车卸车地车站布置图及卸车系统的配置图21－5所示为单元式重载列车卸车地的终点技术站。站内设有到发线、调车线、存车线、牵出线、机车走行线、机待线，另根据需要设有轨道车停留线及大型养路机械停留线等。车站到发线有效长与开行的单元式重载列车相适应。站内设有机务设备（折返段）及车辆站修所各一处。 图21－5重载单元列车终点技术站布置图图21—6所示为单元式重载列车卸车地的终点卸车站（港口站），也是路、港交接的煤炭转运站。车站设有重车到达线、翻车机卸煤线、空车出发线。重、空车到发线有效长均满足单元式重载列车的需要。重车到达线与空车出发线呈纵列环形布置，中部以两条卸煤线连接。两条线各设一台翻车机，在翻车机入口处设拨车机及预留解冻库。空车线4条分成两组，每组2条，两组呈纵列布置。其中一组与卸煤线衔接，另一组与重车到达场横列布置。图2l－6重载单元列车终点卸车站（港口站）布置图单元式重载列车卸车采取不摘机车连续流水作业方法。列车到达后，路、港双方在重车到达线办理交接作业，列车运行到拨车机固定停车处，机车落下受电弓并处于非工作状态，按规定的翻车机每次卸车数，由拨车机将重车送至翻车机卸煤线，经翻车机连续卸车，卸后的空车列经空车出发线返回铁路技术站。单元式重载列车卸车地的卸煤装船系统主要有储煤漏斗、堆场、皮带输送机、堆料机、取料机、装船机等设备和机械。经终点卸车站翻车机卸后的煤炭落入储煤漏斗中，经皮带输送机系统输送到堆场，由堆料机将煤炭按煤种类堆到指定垛位，取料机由堆场按指定货位取料，通过皮带输送机系统装船。翻车机卸后的煤炭也可不进入堆场，直接通过皮带输送机系统送往装船机装船（图21-7）。 图21－7重载单元列车卸煤装船系统图
