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1、貨車重載與鐵路運輸安全,前 言,眾所周知，我國鐵路總里程占世界鐵路總里程6%，而完成的運輸周轉量占世界鐵路總運量的1/4，是世界上最繁忙的鐵路。然而，在經濟新常態下，今年一季度全國鐵路運輸完成貨運量8.7億噸，同比下降9.4%，完成貨物周轉量6189億噸公里，同比下降10.6%，因此，總公司提出要加快向現代物流轉型發展。那么，向現代物流轉型發展，是不是就不需要重載運輸了呢？,個人觀點是當然需要，而且應加快重載運輸的發展步伐，因為重載運輸本身就是現代物流業的一個重要組成部分，也是世界各國鐵路運輸的發展方向。針對我國鐵路實際情況，發展重載運輸一個很重要的環節是提高貨車載重，全面推廣大軸重貨車，減少2、運輸相同貨物所需車輛數，相對縮短列車編組長度，從而降低基本投資和車輛維修費用;降低單位凈噸位的燃料消耗;節約人工費用。,前 言,前 言,因此，增大軸重，提高單車載重，實現貨車重載，對鐵路來說具有非常重要的意義。,1 我國鐵路重載運輸現狀,根據國際鐵路重載協會章程中明確的概念，重載運輸必須滿足以下三條標準中的至少兩條：一是經常、定期開行或準備開行總重至少為8000t的單元列車或組合列車；二是經常、正常開行或準備開行軸重27t以上(含27t)的列車；三是在長度至少為150公里的線路區段上，年計費貨運量至少達4000萬t。目前國內除大秦、神朔兩條線外，其他線路最多只能滿足一條標準，即年運量達到4003、0萬t。,1 我國鐵路重載運輸現狀,那么，怎樣才能讓更多線路滿足重載運輸的標準呢？大面積開行牽引總重8000t以上的重載列車是一個途徑，但受到站線長度不大于1050m的限制而難以實現（使用既有60t、70t貨車編組8000t列車長度約為1200m）。,1 我國鐵路重載運輸現狀,從各國鐵路通用貨車發展情況看，增大貨車軸重，提高單車載重，實現貨車重載是共同趨勢。研究結果與實際運用情況表明，增大軸重是提高貨車載重的最有效的途徑，不僅能提高鐵路貨運能力，增加社會效益，而且能降低鐵路本身的運用成本，提高與其他運輸方式的競爭和生存能力，同時，也更加有利于保證鐵路運輸安全。,2 我國鐵路貨車保有量現狀,據統4、計，我國目前共保有各型鐵路貨車86.7萬輛，其中軸重21t、載重60t的舊型貨車49.5萬輛，占57.1%；軸重23t、載重70t的貨車30.1萬輛，占34.7%；軸重25t、載重80t的專用貨車6.2萬輛，占7.1%。近年來，我國加快了重載貨車的研制速度，在25t軸重C80系列運煤專用敞車成功運用的基礎上，先后研制了軸重27t、載重80t的通用貨車和軸重30t、載重96t或98t的運煤專用貨車。,目前軸重27t的C80E型通用敞車已批量生產5000輛，并在大秦線完成了運用考核，1000輛GQ80型通用罐車正在進行運用考核；30t軸重的C96型運煤專用敞車和KM98型重載煤炭漏斗車，分別在我國5、第一條按30t標準建設的重載鐵路晉中南通道和神華公司朔黃線進行列車綜合性能試驗。可以看出，我國既有的貨車保有量結構在增大軸重、提高載重方面仍有巨大的潛力可挖，也是我們實現貨車重載的實際需要。,2 我國鐵路貨車保有量現狀,3.1可大幅提升鐵路貨運能力 通過提高貨車載重，并對既有路網進行適度補強，可大幅提升我國鐵路貨運能力。目前，我國鐵路載重60t貨車的約占57.1%，載重70t貨車約占34.7%。如全部使用載重80t貨車，按不增加列車對數、日均裝車13萬輛測算，每天可增運200萬噸，每年可增加運力7.5億噸。,3 貨車重載有利于提高鐵路運輸經濟和社會效益,3.2可增加旅客運輸能力 目前，我國鐵路6、客運能力緊張矛盾還沒有根本解決，節假日“一票難求”問題仍然比較突出。通過實施貨運重載，減少貨物列車開行對數，可為既有線增加開行旅客列車提供更大空間。,3 貨車重載有利于提高鐵路運輸經濟和社會效益,3.3可提高鐵路運輸綜合經濟效益 通過使用重載貨車，可大幅減少貨車運用車數和機車占用臺數，提高裝卸、編組作業效率，節省機車車輛維修、裝卸、調車等運用成本，并可節省貨車制造原材料和人力成本支出，降低社會總消耗。同時，在經濟“新常態”下開展重載運輸，還能夠減少大宗貨物列車開行對數，給零散快運列車騰出線路和時間，為鐵路加快向現代物流轉型提供助力。,3 貨車重載有利于提高鐵路運輸經濟和社會效益,4.1可有效緩7、解維修施工天窗緊張的矛盾“天窗修”制度是解決鐵路設備施工、維修作業與行車安全矛盾的一個重要手段，在鐵路行車組織工作中發揮著重要的作用。然而，目前全路日均開行旅客列車5000多列、貨物列車1.7萬多列，基本上處于滿負荷狀態。由于運輸繁忙，導致專業維修施工天窗時間被嚴重擠壓，天窗時間安排和施工安全等問題十分突出。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.1可有效緩解維修施工天窗緊張的矛盾 主要是由于“圖定天窗”不是按照設備檢修需要的時間設置“天窗”的大小，使用單位只好反過來按“天窗”的時長安排檢修工作量，然后再申請“臨時天窗”進行作業。這樣，一是“圖定天窗”時間得不到有效利用，存在設備失修的安全風8、險，二是大量增加“臨時天窗”對正常運輸秩序造成干擾，增大了運輸組織難度。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.1可有效緩解維修施工天窗緊張的矛盾 通過實施重載運輸，在同等運量條件下，可大幅降低列車開行密度，為合理安排維修施工天窗創造有利條件，減少“臨時天窗”次數，按既有“圖定天窗”時間為2h測算，如果“天窗”時間增加1h，則實際利用的檢修作業時間可增加47%。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.2可有效降低運輸組織難度 通過使用重載貨車，一是運輸相同貨物所需車輛數減少，可大幅減少貨車運用車數，提高裝卸、編組作業效率；二是相對縮短了列車編組長度，減少了調車作業工作量；三是可增加列車牽引9、總重，減少機車占用臺數，在同等運量條件下大幅降低列車開行密度，延長區間追蹤列車間隔時間。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.2可有效降低運輸組織難度 據有關資料，我國鐵路既有線基本滿足軸重27t貨車開行要求。在站線長度1050m條件下，列車牽引總重可提升至7000t以上。這樣，就能夠有效降低運輸組織難度，減少由于作業量集中帶來的安全風險。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.3可大幅度降低工作量和勞動強度 據測算，如果單車載重提高到80t，按每日貨物發送量800萬t計算，日裝車數量將從13萬車減少到10萬車，降低23.1%，卸車數量也相應降低。在貨源充足的繁忙干線，則可通過重載貨車來10、提高列車平均總重，從而減少列車開行對數，大幅降低列車開行密度。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.3可大幅度降低工作量和勞動強度 隨著裝卸車數量減少、列車開行密度降低，在降低了運輸組織難度的同時，機車占用臺數、調車作業和列車技術檢查數量等作業量、勞動強度都將相應大幅度降低，作業中的安全風險也隨之降低。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,4.4可大幅度提高貨車運行安全系數 既有的60t級貨車絕大部分均為2000年以前生產，運用時間最長已達25年，使用的貨車材質、設計結構、制造技術等均較為落后，再加上運用時間較長，整車技術狀態、零部件可靠性等均有較大幅度下降。而新一代大軸重貨車是在大秦線211、5t軸重貨車成功運用經驗的基礎上研制，同時吸取了世界各國的先進經驗，使用了一系列新材料、新技術和新工藝，安全保證能力有了大幅度提高。,4 貨車重載有利于保證鐵路運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 我國鐵路貨車技術經過50多年的發展，載重和軸重上有了較大提高。軸重從llt提高到23t、25t、27t，載重由30t提高到60t、70t、80t，目前正在開展軸重30t、載重96t、98t的運煤專用貨車研究。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 1949年1951年，仿舊有車型設計生產第1代鐵路貨車，包括C1,P1,N1等型車，載重為3040t，B型車軸，軸12、重為12t。其后，設計生產D軸貨車，載重為5060t，直至2006年更新換代，轉產軸重23t，載重70t貨車。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 1998年，C76A、C76B、C76C型運煤專用敞車共415輛將投入大秦線運煤專用。2003年開始相繼研制了軸重25t載重80t(鋁合金C80型、全鋼C80A型、不銹鋼C80B型、凹底C80C型)運煤專用敞車投入大秦線運用。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 2004年以前，我國鐵路通用貨車長期處在軸重21t、載重60t的較低水平。2004年，研制完成軸重23t、載重713、0t、時速120公里全系列新型通用貨車，單車載重較60t級貨車提高17%。2005年起，新造通用貨車全面按載重70t標準生產。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 2014年研制完成軸重27t、載重80t通用貨車，形成敞、棚、平、罐、漏斗車等5個車種9個車型的系列化產品，單車載重較60t、70t貨車分別提高33%、17%。目前C80E型通用敞車已批量生產5000輛，并在大秦線完成了運用考核，1000輛GQ80型通用罐車也正在進行運用考核。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.1我國鐵路貨車重載發展歷程 同時，為滿足重載運煤專用通道的運輸需求，研發14、了30t軸重C96型運煤專用敞車和30t軸重KM98型重載煤炭漏斗車，分別在我國第一條按30t標準建設的重載鐵路晉中南通道和進行了適應30t軸重貨車線路改造的神華公司朔黃線進行列車綜合性能試驗。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.1重載貨車每延米重 體現線橋承載能力的重要指標之一是貨車每延米重，國外重載專用線大軸重貨車每延米載重已達到或超過了10t/m。按照我國TB10002.1-2005鐵路橋涵設計基本規范的要求，車輛每延米重不大于8t/m，大秦線25t軸重C80系列運煤專用敞車的每延米重為8.33 t/m，顯然不適合在全路推廣。,5 貨車15、重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.1重載貨車每延米重 而新研制的軸重27t、載重80t通用貨車每延米重確定為7.62t/m，既充分利用了既有線橋的承載能力，又留有一定的安全冗余，使我們在無需對既有線進行大規模改造的前提下具備了開行軸重27t貨車的條件。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.2重載貨車車輪直徑 線路與橋梁的技術狀態是制約提高軸重的主要因素，列車在運行時，線路不斷受到機車車輛輪對的作用，輪軌作用力的大小和作用次數是影響線路壽命的主要因素。鋼軌在受到車輪的反復作用下，會產生磨耗、疲勞裂紋和折16、斷，這種作用力越大，作用的次數越多，疲勞損傷越快。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.2重載貨車車輪直徑 在輪徑一定的條件下，軸重的大小直接影響鋼軌的壽命，且鋼軌重量越大(斷面模數越大)，彎曲疲勞應力越小，使用壽命也越長；反過來說，在軸重和鋼軌重量一定的條件下，輪徑越大則鋼軌受到車輪作用的次數越少，鋼軌壽命越長。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.2重載貨車車輪直徑 大秦線25t軸重列車運用經驗表明，在軸重增加而輪徑未加大的情況下，開行萬噸及以上列車對軌道結構的破壞遠高于一般鐵路干線，其中鋼17、軌磨耗和焊縫傷損最為嚴重，而C80系列運煤專用敞車自身的車輪磨耗速度過快也成為最突出的安全風險之一。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.2 確定了較為合理的輪軌匹配關系5.2.2重載貨車車輪直徑 為此，新研制的軸重27t、載重80t通用貨車采用加大輪徑有效減小輪軌接觸應力的方法，使用了直徑915mm的車輪。,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.1車體輕量化 開發了屈服強度為450MPa的Q450NQR1高強度耐候鋼、T4003鐵素體不銹鋼、鋁合金等新材料的應用技術，突破了不銹鋼焊接技術等制造工藝難題。全面應用高強度鋼、不銹鋼等輕型新材料18、，大幅提高了列車有效牽引重量，為增加運能、提高效率創造了條件。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.1車體輕量化 軸重27t、載重80t的C80E型通用貨車自重26.5t，與60t級貨車相比，自重只增加17.8%而載重增加了1/3。軸重30t、載重96t的C96型運煤專用敞車自重24t，與60t級貨車相比，自重只增加6.7%而載重增加了60%。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.2降低長大列車縱向沖動 軸重30t、載重96t的C96型運煤專用敞車三輛一組，應用高強度牽引桿、具有加速常用制動功能的新型空19、氣控制閥、大容量緩沖器等3項技術；而軸重27t、載重80t的通用貨車也采用了高強度車鉤、大容量緩沖器等技術。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.2降低長大列車縱向沖動 這3項技術的應用有效降低了長大編組重載列車的縱向沖動，顯著改善了長大重載列車縱向動力學性能，從車輛方面有效解決了重載列車由于編組長度和牽引重量增加而產生的列車縱向沖動過大的技術難題。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.3低動力作用轉向架 研制了27t軸重的DZ1型交叉支撐轉向架、DZ2型擺動式轉向架和DZ3型副構架式轉向架，以及30t20、軸重的DZ4型交叉支撐轉向架、DZ5型擺動式轉向架和副構架式轉向架等低動力作用轉向架。這些轉向架充分吸取了既有25t軸重轉K5、轉K6、轉K7型轉向架的運用經驗，優化了設計結構和制造工藝，具有無焊接、輕磨耗、低動力等共同優點。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.3低動力作用轉向架5.3.3.1交叉支撐轉向架提高了抗菱剛度,減小了車輪沖角，降低了貨車輪軌間垂向、橫向動作用力和車輪輪緣磨耗，實現了輪對彈性定位，改善了車輛曲線通過性能。5.3.3.2擺動式轉向架提高了轉向架橫向柔性，降低了輪軌問橫向作用力和車輪輪緣磨耗，改善了車輛曲線通過性能，實現了橫21、向低動力作用。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.3低動力作用轉向架5.3.3.3副構架式轉向架減小了輪對沖角，降低了輪軌磨耗，延長了車輪和鋼軌的使用壽命，具有較大的抗剪切剛度和較小的抗彎剛度，在保證車輛有較高的蛇行失穩臨界速度的同時，具有優良的曲線通過性能。,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.4高可靠性零部件5.3.4.1彈性連接交叉桿。自主研制彈性元件，使交叉桿中部節點實現了彈性連接，既提高了交叉節點的連接可靠性，又避免了兩桿件垂向振動接觸磨損和桿件與連接扣板間縱向微動接觸磨損問題，使交叉桿壽命22、達到500萬km以上，解決了交叉支撐裝置使用可靠性的難題。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.4高可靠性零部件5.3.4.2整體芯鑄造搖枕側架。成功研究了搖枕、側架整體制芯鑄造工藝，使搖枕、側架內腔無披縫、無臺階，消除了潛在的疲勞裂紋源，提高了鑄件內外部質量和疲勞強度，從根本上提高了貨車大部件鑄造質量。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.4高可靠性零部件5.3.4.3鍛造零部件。鉤尾框、制動梁、制動杠桿、門折頁等部件采用鍛造技術制造。與鑄造相比，鍛造鉤尾框消除了砂眼、氣孔、縮松等缺陷，疲勞強度提高約23、80%。制動梁采用整體無焊接鍛造梁架，其疲勞強度較舊型制動梁提高2倍以上，基本消除了焊接制動梁脫落和梁架裂紋問題。采用鍛造杠桿、鍛造門折頁提高了相應配件的可靠性。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.4高可靠性零部件5.3.4.4緊湊型軸承、車軸。采用緊湊型軸承、50鋼車軸和CL65或CL70鋼靜平衡車輪。軸承采用塑鋼保持架，保持架故障率由1%降低為1/10000，有效避免了保持架損壞對軸承的致命破壞，從而基本消除熱切軸。緊湊型軸承、車軸縮短了車軸軸頸，優化了軸頸根部結構，降低了應力集中和腐蝕，改善了車軸、軸承受力狀態，提高了其使用可靠性和使用壽命24、。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.3突破了重載貨車制造關鍵技術5.3.4高可靠性零部件5.3.4.5非金屬材料零部件。采用長行程彈性旁承、軸箱橡膠墊、軸向橡膠墊等彈性元件，保證了轉向架動力學性能穩定可靠。斜楔主摩擦板、心盤磨耗盤、旁承磨耗板、滑塊磨耗套、橫跨梁磨耗板等采用高分子材料，提高了車輛運行穩定性和零部件的耐磨性及可靠性，延長了零部件的使用壽命和檢修周期。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.4建立了現代化的貨車安全防范系統 我國鐵路白2003年開始啟動貨車安全防范系統（5T系統）建設，目前已經基本覆蓋繁忙干線，其他干線也正在布點建設之中。已經正式投入使用的5T25、設備均聯網運行，實現了“分散檢測、聯網監控、信息共享、集中報警”。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.4建立了現代化的貨車安全防范系統 截止到2015年7月，全路共安裝THDS設備5899臺、TFDS設備403臺、TPDS設備136臺、TADS設備83臺，按中國鐵路11.2萬km營業里程測算單方向平均布點距離，THDS達到了約38km,TFDS達到了555km,TPDS達到了1647km,TADS達到了2698km。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.4建立了現代化的貨車安全防范系統 隨著5T系統安裝范圍的不斷擴大，將逐步形成一個遍布全路的列車動態檢查網絡。按照TFDS26、平均設置間隔300km,TPDS平均設置間隔400km,TADS平均設置間隔500km的布點原則，5T系統建成后，將完全消除動態監控盲區。,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5 貨車重載技術儲備已有能力保證運輸安全,5.4建立了現代化的貨車安全防范系統 重要關口的動態檢查手段將非常完備，列檢保證區段將進一步延長，作業效率和運輸效率將進一步提高，安全保障方式將呈現出多樣化、層次化，故障判斷方式將呈現出自動化和定量化。,綜上所述，我國既有線路已具備開行軸重27t重載列車的基本條件，且增加貨車載重不僅有利于提高鐵路運輸經濟和社會效益，也有利于保證鐵路運輸安全，多年的技術儲備已使我們具備了保證重載貨車運輸安全的能力，因此建議：,6 結論及建議,6.1在既有線大量開行軸重27t、載重80t的重載通用貨車，列車牽引總重逐步提高到7000t；目前我國還有49.5萬輛軸重21t、載重60t的老舊型貨車，占貨車保有量的57.1%，應逐步開展升級換代，利用1015年時間全部升級為軸重27t、載重80t的通用貨車。,6 結論及建議,6.2新建線路應能夠滿足27t軸重、載重80t的通用貨車運行條件，同時適當延長站線長度，具備開行8000t10000t重載列車的條件。6.3新建大宗貨物專用通道應按照滿足30t軸重貨車、10000t20000t重載列車運行條件的標準建造。,6 結論及建議,謝 謝,