既有線27t軸重鐵路貨車運用模式研究

王 鈺

（中南大學 湘雅醫(yī)學院，湖南 長沙 410012 ）

既有線27t軸重鐵路貨車運用模式研究

王 鈺

（中南大學 湘雅醫(yī)學院，湖南 長沙 410012 ）

通過概述世界各國鐵路軸重的發(fā)展情況，從4個方面提出我國發(fā)展27t軸重貨車的原因，分析影響既有線27t軸重貨車運用模式的線路條件、編組站設備、機車類型、貨流需求及其他因素。從運行區(qū)域和運行方式2個方面研究27t軸重貨車運用模式，其中按照運行區(qū)域又分為固定線路運用、全開放運用和區(qū)域運用，按照運行方式又分為直達模式、非直達模式和混編模式，最后提出適合我國鐵路現(xiàn)有情況的運用模式發(fā)展過程。

27t軸重；鐵路貨車；適應性；運用模式

提高鐵路貨車軸重不僅可以提高列車牽引質(zhì)量、降低貨車自重系數(shù)，而且是提高運輸效率和降低運輸成本的有效方法，也是世界各國鐵路貨運的發(fā)展方向。我國鐵路貨運量絕大部分為大宗重質(zhì)貨物，適合采用大軸重貨車運輸?！惰F路主要技術政策》提出，客貨共線鐵路“貨車軸重研究推廣 25 t，研究發(fā)展27 t”。目前，我國 27 t 軸重貨車的生產(chǎn)、試驗工作已經(jīng)完成，亟需加強在既有線的運用模式研究。

1 概述

1.1 世界鐵路軸重發(fā)展情況

世界上主要國家的貨車軸重基本已經(jīng)達到或超過 27 t[1]，重載鐵路成為世界鐵路貨運的發(fā)展趨勢。美國貨物列車軸重最高達到 35.7 t，列車質(zhì)量一般介于1.75 萬～2 萬 t 之間，單元重載列車質(zhì)量則超過 2 萬 t；加拿大列車軸重達 33 t，列車質(zhì)量介于 1 萬～1.5 萬 t 之間；澳大利亞、巴西、瑞典等國列車軸重達到 30 t，列車質(zhì)量一般為 8 500 t 或 1 萬 t；俄羅斯、南非的列車軸重相對較低，大部分列車也達到26 t、27 t，最低為 24 t。由此可知，國際上以大宗貨物運輸為主的國家鐵路貨車載重和軸重逐步提高是共同趨勢。美國等國家曾對提高鐵路貨車載重和軸重的利弊及效果等問題進行大量的論證和試驗研究，研究和實際運用情況表明，提高軸重是增加貨車載重最有效的途徑，而提高載重不僅能夠提高鐵路貨運能力，增加社會效益，還能降低鐵路本身的運輸成本，提高與其他運輸方式競爭的優(yōu)勢。

1.2 我國發(fā)展 27 t 軸重貨車的原因

（1）發(fā)展 27 t 軸重貨車符合我國鐵路貨物運輸需求。資源運輸是我國鐵路運輸?shù)闹饕蝿眨笞谥刭|(zhì)貨物占鐵路每年完成運量的絕大部分。近幾年重質(zhì)貨物占鐵路貨運量比例超過 95%，這些貨物都適合采用大軸重鐵路貨車運輸。相關研究[2]表明，當貨物的裝載密度大于 0.761 t/m3時，采用27 t 軸重貨車優(yōu)于23 t 軸重貨車，而這類貨物包括煤炭、礦石、礦建、水泥、化肥等，占我國鐵路貨運總量的 79.1%。

（2）發(fā)展 27 t 軸重貨車可有效提高我國鐵路運輸經(jīng)濟效益。許多國家發(fā)展重載運輸?shù)哪康脑谟诮档统杀尽８鶕?jù)美國和澳大利亞的相關經(jīng)驗，重載運輸相對于普通貨物運輸，在車輛及鋼軌使用壽命、噸公里能耗、人員運輸效率等方面均有較大幅度提升。我國大秦線重載運輸實踐證明，提高軸重、發(fā)展重載運輸，使大秦線運輸能力逐年增加并且取得良好經(jīng)濟效益。

（3）發(fā)展 27 t 軸重貨車可以大幅度提升我國鐵路貨車軸重水平。我國鐵路貨車軸重由 23 t 提高到27 t，發(fā)展趨勢是逐步增加軸重，27 t 軸重貨車與 70 t級貨車相比，實際運用軸重提高 3～3.5 t，載重可提高12～14 t，提高幅度比較明顯[3]。

（4）發(fā)展 27 t 軸重貨車將使我國鐵路達到世界鐵路重載運輸水平。我國鐵路在 150 km 的線路區(qū)段上年運量基本都超過 4 000 萬 t，列車質(zhì)量一般為 5 000萬～6 000 萬 t[4]，當軸重提高到 27 t 后，我國鐵路運輸將全面達到世界鐵路重載運輸?shù)臉藴剩M一步推進我國鐵路向重載運輸?shù)陌l(fā)展。

2 既有線 27 t 軸重貨車運用模式的影響因素

由于 27 t 軸重貨車在軸重、列車載重等方面遠大于目前既有線上運行的貨車，其要求的線路條件、編組站設備、機車類型等均與既有貨車不同，而且貨流需求、經(jīng)濟條件等也會對其運用模式造成一定影響。

（1）線路條件。我國部分既有線已經(jīng)開行 25 t 軸重貨車，如北同蒲線 (太原—大同)、大包線 (大同—包頭東)、包蘭線 (包頭東—蘭州)、集通線 (賁紅—通遼北) 等，但這部分線路普遍出現(xiàn)了結(jié)構劣化加速、養(yǎng)護維修工作量增加等問題[5]。為分析既有線線路條件對 27 t 軸重貨車的適應性，中國鐵路總公司相繼在哈爾濱鐵路局、沈陽鐵路局、北京鐵路局和山西中南部鐵路通道進行運行安全性、平穩(wěn)性試驗，以及與既有貨車混編制動試驗、縱向動力學性能試驗等，得到較為準確的研究結(jié)論：路基、軌道、隧道等經(jīng)過適當強化改造后能夠滿足 27 t 軸重貨車的運用要求，小跨度橋梁需要進行大量橋梁結(jié)構加固[6]，其余跨度橋梁基本滿足要求。因此，27 t 軸重貨車只能在完成小跨度橋梁改造的線路上運行。

（2）編組站設備。經(jīng)試驗驗證，目前編組站駝峰基本適應 27 t 軸重貨車溜放作業(yè)，減速器和減速頂不存在系統(tǒng)性失效問題，但重車在Ⅲ部位出口速度略高，調(diào)車場減速頂布頂數(shù)量不足，車輛有加速走行情況，導致連掛速度略有增加[7]。因此，如果要對 27 t軸重貨車編組，首先要對編組站相關設備進行改造。

（3）機車類型。列車軸重由 23 t 提高到 27 t 后，對于 850 m 到發(fā)線，列車質(zhì)量將由 4 850 t 提高至 5 600 t，對于 1 050 m 到發(fā)線，列車質(zhì)量將由 5 850 t 提高至6 800 t 甚至 7 000 t。隨著列車質(zhì)量的提升，部分機車將產(chǎn)生加減速過程延長甚至牽引力不足的問題，如 DF8B、SS4B和 HXN 系列機車牽引 6 800 t 列車時牽引力均不能滿足要求。因此，如果 27 t 軸重貨車與其他較低軸重貨車在同一區(qū)段運行，則應重點掌握機車狀態(tài)，優(yōu)化機車交路，避免出現(xiàn)牽引力不足的情況。

（4）貨流需求。目前我國大宗貨物運量呈現(xiàn)下降趨勢，27 t 軸重貨車的運用范圍應有足夠的貨流量作為保障。除此之外，貨物流向也會影響 27 t 軸重貨車的開行模式，當點對點貨流量較大時，則應當開行直達列車。

（5）其他。相鄰車輛段是否具備相應的檢修能力也會對 27 t 軸重貨車的運用范圍形成約束。車站是否具備 27 t 軸重貨車的裝卸能力或整列裝卸能力則是決定能否開行 27 t 軸重裝車地直達列車的關鍵要素。由于線路改造需要大量費用，經(jīng)濟條件決定改造范圍，進而限制 27 t 軸重貨車的運用范圍。

3 既有線 27 t 軸重貨車運用模式研究

目前，關于 27 t 軸重貨車在既有線的運用模式已經(jīng)展開一定的研究，但各種運用模式較為繁雜，也不易區(qū)分和比較，為了對現(xiàn)有研究成果進行梳理和歸納，27 t 軸重貨車運用模式應從運行區(qū)域和運行方式2 個方面進行分析。運行區(qū)域決定線橋隧需要改造的規(guī)模，而運行方式則決定編組站是否需要改造，以及運輸組織的復雜程度。

3.1 按照運行區(qū)域劃分

27 t 軸重貨車運用模式按照運行區(qū)域可以劃分為固定線路運用、全開放運用和區(qū)域運用 3 種模式。

（1）固定線路運用是指將 27 t 軸重貨車尤其是重車限定在固定線路上，此時 27 t 軸重貨車相當于專用貨車，該模式相當于目前的重載鐵路。該模式適合于沿線貨流量大、集中，并且與外部貨流獨立性較強的線路。該模式需要對特定線路的軌道部件、小跨度橋涵進行改造，如果涉及沿途編組解編，還需要對編組站駝峰的減速頂、停車器等連續(xù)式調(diào)速工具和既有自動化駝峰的參數(shù)進行校正，但由于改造范圍僅限于特定線路，因而改造費用在所有模式中是最少的。運輸組織方面，由于 27 t 軸重重車僅在該線路上運行，因而僅需要配給該區(qū)段相匹配的機車，27 t 軸重貨車的車流組織也較為簡單，但該模式的擴能效果在 3 種模式中最差，難以達到最初研發(fā)27 t 軸重貨車的目的[8]。

（2）全開放運用是指允許 27 t 軸重貨車在全路范圍運行，不與其他貨車相互區(qū)分，一般采取混合編組的形式。該模式需要大量的線橋隧改造工作，全路范圍的機車也需要進行大規(guī)模升級。運輸組織方面，27 t軸重貨車在全路運用后，可以因地制宜地進行組合和分解，組織方式較為靈活，既適用于始發(fā)和技術直達列車，也適用于直通列車和區(qū)段列車；可以在裝車地或技術站組織 (空車在卸車地組織)，可以直接到達卸車站 (空車到達裝車站)，也可以到達解體站，沒有嚴格限制。車流組織也較為靈活，列車不要求同一貨主、同一車型、同一貨物，不固定機車車輛。采用該模式，運輸組織復雜，但擴能效果最好，也是27 t 軸重貨車計劃的最終運用模式。

（3）區(qū)域運用模式是指將 27 t 軸重貨車限定在一定區(qū)域內(nèi)運用。該模式的改造費用、擴能效果均介于前 2 種運用模式之間，運輸組織方面的難點在于需要區(qū)分去向為區(qū)域內(nèi)貨流和區(qū)域外貨流，對于區(qū)域外車流應特別注意避免使用 27 t 軸重貨車。該模式需要運用 27 t 軸重貨車的區(qū)域相對封閉，以保證大部分貨流在其內(nèi)部流通。

3.2 按照運行方式劃分

27 t 軸重貨車運用模式按照運行方式可以劃分為 27 t軸重直達列車、27 t 軸重非直達列車和混編列車 3 種。

（1）27 t 軸重直達列車模式 (以下簡稱直達模式)是指將 27 t 軸重貨車集中開行，以裝車地直達或技術站直達的方式運行。該模式適合于兩點之間有固定充足的貨流且重空貨流方向固定的情況。該模式相對較為單一，有較為固定的裝車站和卸車站，同時裝車設備 (貨位、線路等) 和裝車能力應滿足整列發(fā)車要求，始發(fā)技術站調(diào)車設備應具有編組整列直達列車的能力，卸車設備和卸車能力滿足整列或成批接卸的要求，由于中途不需要技術改編作業(yè)，因而途中技術站的編組設備不需要進行改造。同時，由于其他列車中不包含 27 t 軸重貨車，因而其他列車可以采用原有機車類型進行牽引，只需要對 27 t 軸重貨車的直達列車合理安排機車周轉(zhuǎn)即可。該模式的缺點是 27 t 軸重貨車服務的貨流較少。

（2）27 t 軸重非直達列車模式(以下簡稱非直達模式)仍然將 27 t 軸重貨車與其他軸重貨車分別編組，但 27 t 軸重貨車不再全部以直達列車的形式開行，途中涉及解編作業(yè)。該模式略為復雜，裝卸車站較為固定，存在 27 t 軸重貨車編組解編作業(yè)的技術站需要進行相關改造，對同時存在 27 t 軸重和其他軸重貨車裝卸作業(yè)的車站，應具備多種車型的裝卸作業(yè)能力。該模式最大的優(yōu)點在于列車的機車運用和對 27 t軸重貨車運行區(qū)段和不運行區(qū)段之間的貨流易于組織。由于 27 t 軸重貨車與其他軸重貨車不混編，因而所采用的機車類型易于確定，機車運用安排較為簡單，而且 27 t 軸重貨車運行區(qū)段和不運行區(qū)段之間的貨流可以采用其他軸重貨車編組成的列車進行輸送。因此，該模式適合于 27 t 軸重貨車運行區(qū)段內(nèi)及運行區(qū)段內(nèi)外交流貨流量均較大的情況。相對于直達模式，該模式下 27 t 軸重貨車服務的貨流更大，但編組站和裝卸站的改造費用會有所提高。

（3）混編模式將 27 t 軸重貨車與其他貨車不予區(qū)分，混合使用，27 t 軸重貨車運用更加靈活，服務范圍更大?；炀幠Ｊ较?27 t 軸重貨車在沿途技術站存在解編作業(yè)，在各站均存在裝卸作業(yè)的可能性，因而需要對各編組站和裝卸站進行改造?？紤]由于列車牽引質(zhì)量的提高和貨車本身質(zhì)量的不同，車鉤力分布和動力學性能較既有列車有較大差別，無論起動、加速和制動，其車鉤力和動力學指標都可能超過現(xiàn)有規(guī)定標準。車鉤會影響車組在曲線、道岔段的運行安全性，需要對混編下的車鉤受力和駝峰溜放過程進行試驗驗證，確保其安全性，方可放開混合編組的限制。該模式的運輸組織在 3 種模式中最為復雜，主要體現(xiàn)在裝車時的車型選擇和機車選擇 2 個方面。與不運行 27 t軸重貨車的區(qū)段之間的交流貨流在裝車時應當避免選用 27 t 軸重貨車，從該角度看，混編模式適用于相對封閉、與外部貨流交流較少的線路或區(qū)域。在選擇機車類型時，應充分考慮列車編組中 27 t 軸重貨車的數(shù)量。由于實際列車編組中 27 t 軸重貨車的數(shù)量不易控制，列車質(zhì)量變化范圍很大，因而該模式適用于 27 t軸重貨車運行范圍內(nèi)機車牽引力均較大的情況，但同時也會帶來機車牽引力富余較多的問題。

3.3 結(jié)論

通過以上分析可以看出，直達模式適用于擁有大量點到點貨流的固定線路、區(qū)域模式的初期運用；非直達模式適用于存在較多與外部交流貨流的固定線路、區(qū)域模式，或者受限于機車牽引力條件時的全開放模式；混編模式適用于較為封閉的固定線路、區(qū)域模式或全開放模式，同時要求該線路或區(qū)域內(nèi)機車牽引力均較大的情況。由此可見，27 t 軸重貨車運用范圍越封閉，運輸組織越簡單、設備設施改造越少，但運用效果也相對越小。

我國雖然已經(jīng)針對 27 t 軸重貨車的運用展開研究，但由于尚未全面理清運輸組織的相關問題，受資金限制，設備改造和機車也難以一步到位，因而應采取循序漸進的發(fā)展思路。首先，27 t 軸重貨車在我國既有線上應采用特定線路直達模式，而后根據(jù)線路與外部的貨流交流情況，選擇特定線路非直達模式，或者特定線路混編模式；然后，考慮將 27 t 軸重貨車的運用范圍擴展至一個區(qū)域，根據(jù)區(qū)域與外部的貨流交流情況，選擇特定區(qū)域非直達模式，或者混編模式；最后，將運用范圍擴展至全路，根據(jù)機車設備情況，選擇采用全開放非直達模式，或者全開放混編模式。具體運用模式應根據(jù)當時的貨流需求、資金狀況，配合機車配屬情況綜合確定，條件具備時可以跳過其中一個或幾個模式。

4 結(jié)束語

隨著鐵路貨運組織改革深入，降低運輸成本、提高經(jīng)濟效益成為我國鐵路貨運重要目標。因此，27 t 軸重貨車運用模式研究對于我國鐵路貨物運輸發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。通過綜合考慮設備設施改造、運輸組織難度和貨流需求等因素，分析各種運用模式優(yōu)缺點，提出適合我國鐵路發(fā)展的 27 t 軸重貨車運用模式發(fā)展過程，為相關運營單位提供參考。

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責任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)08-0018-04

U294.1

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2015-07-23

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃(2014X004-E)