1、货车重载与铁路运输安全,前 言,众所周知，我国铁路总里程占世界铁路总里程6%，而完成的运输周转量占世界铁路总运量的1/4，是世界上最繁忙的铁路。然而，在经济新常态下，今年一季度全国铁路运输完成货运量8.7亿吨，同比下降9.4%，完成货物周转量6189亿吨公里，同比下降10.6%，因此，总公司提出要加快向现代物流转型发展。那么，向现代物流转型发展，是不是就不需要重载运输了呢？,个人观点是当然需要，而且应加快重载运输的发展步伐，因为重载运输本身就是现代物流业的一个重要组成部分，也是世界各国铁路运输的发展方向。针对我国铁路实际情况，发展重载运输一个很重要的环节是提高货车载重，全面推广大轴重货车，减少2、运输相同货物所需车辆数，相对缩短列车编组长度，从而降低基本投资和车辆维修费用;降低单位净吨位的燃料消耗;节约人工费用。,前 言,前 言,因此，增大轴重，提高单车载重，实现货车重载，对铁路来说具有非常重要的意义。,1 我国铁路重载运输现状,根据国际铁路重载协会章程中明确的概念，重载运输必须满足以下三条标准中的至少两条：一是经常、定期开行或准备开行总重至少为8000t的单元列车或组合列车；二是经常、正常开行或准备开行轴重27t以上(含27t)的列车；三是在长度至少为150公里的线路区段上，年计费货运量至少达4000万t。目前国内除大秦、神朔两条线外，其他线路最多只能满足一条标准，即年运量达到4003、0万t。,1 我国铁路重载运输现状,那么，怎样才能让更多线路满足重载运输的标准呢？大面积开行牵引总重8000t以上的重载列车是一个途径，但受到站线长度不大于1050m的限制而难以实现（使用既有60t、70t货车编组8000t列车长度约为1200m）。,1 我国铁路重载运输现状,从各国铁路通用货车发展情况看，增大货车轴重，提高单车载重，实现货车重载是共同趋势。研究结果与实际运用情况表明，增大轴重是提高货车载重的最有效的途径，不仅能提高铁路货运能力，增加社会效益，而且能降低铁路本身的运用成本，提高与其他运输方式的竞争和生存能力，同时，也更加有利于保证铁路运输安全。,2 我国铁路货车保有量现状,据统4、计，我国目前共保有各型铁路货车86.7万辆，其中轴重21t、载重60t的旧型货车49.5万辆，占57.1%；轴重23t、载重70t的货车30.1万辆，占34.7%；轴重25t、载重80t的专用货车6.2万辆，占7.1%。近年来，我国加快了重载货车的研制速度，在25t轴重C80系列运煤专用敞车成功运用的基础上，先后研制了轴重27t、载重80t的通用货车和轴重30t、载重96t或98t的运煤专用货车。,目前轴重27t的C80E型通用敞车已批量生产5000辆，并在大秦线完成了运用考核，1000辆GQ80型通用罐车正在进行运用考核；30t轴重的C96型运煤专用敞车和KM98型重载煤炭漏斗车，分别在我国5、第一条按30t标准建设的重载铁路晋中南通道和神华公司朔黄线进行列车综合性能试验。可以看出，我国既有的货车保有量结构在增大轴重、提高载重方面仍有巨大的潜力可挖，也是我们实现货车重载的实际需要。,2 我国铁路货车保有量现状,3.1可大幅提升铁路货运能力 通过提高货车载重，并对既有路网进行适度补强，可大幅提升我国铁路货运能力。目前，我国铁路载重60t货车的约占57.1%，载重70t货车约占34.7%。如全部使用载重80t货车，按不增加列车对数、日均装车13万辆测算，每天可增运200万吨，每年可增加运力7.5亿吨。,3 货车重载有利于提高铁路运输经济和社会效益,3.2可增加旅客运输能力 目前，我国铁路6、客运能力紧张矛盾还没有根本解决，节假日“一票难求”问题仍然比较突出。通过实施货运重载，减少货物列车开行对数，可为既有线增加开行旅客列车提供更大空间。,3 货车重载有利于提高铁路运输经济和社会效益,3.3可提高铁路运输综合经济效益 通过使用重载货车，可大幅减少货车运用车数和机车占用台数，提高装卸、编组作业效率，节省机车车辆维修、装卸、调车等运用成本，并可节省货车制造原材料和人力成本支出，降低社会总消耗。同时，在经济“新常态”下开展重载运输，还能够减少大宗货物列车开行对数，给零散快运列车腾出线路和时间，为铁路加快向现代物流转型提供助力。,3 货车重载有利于提高铁路运输经济和社会效益,4.1可有效缓7、解维修施工天窗紧张的矛盾“天窗修”制度是解决铁路设备施工、维修作业与行车安全矛盾的一个重要手段，在铁路行车组织工作中发挥着重要的作用。然而，目前全路日均开行旅客列车5000多列、货物列车1.7万多列，基本上处于满负荷状态。由于运输繁忙，导致专业维修施工天窗时间被严重挤压，天窗时间安排和施工安全等问题十分突出。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.1可有效缓解维修施工天窗紧张的矛盾 主要是由于“图定天窗”不是按照设备检修需要的时间设置“天窗”的大小，使用单位只好反过来按“天窗”的时长安排检修工作量，然后再申请“临时天窗”进行作业。这样，一是“图定天窗”时间得不到有效利用，存在设备失修的安全风8、险，二是大量增加“临时天窗”对正常运输秩序造成干扰，增大了运输组织难度。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.1可有效缓解维修施工天窗紧张的矛盾 通过实施重载运输，在同等运量条件下，可大幅降低列车开行密度，为合理安排维修施工天窗创造有利条件，减少“临时天窗”次数，按既有“图定天窗”时间为2h测算，如果“天窗”时间增加1h，则实际利用的检修作业时间可增加47%。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.2可有效降低运输组织难度 通过使用重载货车，一是运输相同货物所需车辆数减少，可大幅减少货车运用车数，提高装卸、编组作业效率；二是相对缩短了列车编组长度，减少了调车作业工作量；三是可增加列车牵引9、总重，减少机车占用台数，在同等运量条件下大幅降低列车开行密度，延长区间追踪列车间隔时间。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.2可有效降低运输组织难度 据有关资料，我国铁路既有线基本满足轴重27t货车开行要求。在站线长度1050m条件下，列车牵引总重可提升至7000t以上。这样，就能够有效降低运输组织难度，减少由于作业量集中带来的安全风险。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.3可大幅度降低工作量和劳动强度 据测算，如果单车载重提高到80t，按每日货物发送量800万t计算，日装车数量将从13万车减少到10万车，降低23.1%，卸车数量也相应降低。在货源充足的繁忙干线，则可通过重载货车来10、提高列车平均总重，从而减少列车开行对数，大幅降低列车开行密度。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.3可大幅度降低工作量和劳动强度 随着装卸车数量减少、列车开行密度降低，在降低了运输组织难度的同时，机车占用台数、调车作业和列车技术检查数量等作业量、劳动强度都将相应大幅度降低，作业中的安全风险也随之降低。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,4.4可大幅度提高货车运行安全系数 既有的60t级货车绝大部分均为2000年以前生产，运用时间最长已达25年，使用的货车材质、设计结构、制造技术等均较为落后，再加上运用时间较长，整车技术状态、零部件可靠性等均有较大幅度下降。而新一代大轴重货车是在大秦线211、5t轴重货车成功运用经验的基础上研制，同时吸取了世界各国的先进经验，使用了一系列新材料、新技术和新工艺，安全保证能力有了大幅度提高。,4 货车重载有利于保证铁路运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 我国铁路货车技术经过50多年的发展，载重和轴重上有了较大提高。轴重从llt提高到23t、25t、27t，载重由30t提高到60t、70t、80t，目前正在开展轴重30t、载重96t、98t的运煤专用货车研究。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 1949年1951年，仿旧有车型设计生产第1代铁路货车，包括C1,P1,N1等型车，载重为3040t，B型车轴，轴12、重为12t。其后，设计生产D轴货车，载重为5060t，直至2006年更新换代，转产轴重23t，载重70t货车。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 1998年，C76A、C76B、C76C型运煤专用敞车共415辆将投入大秦线运煤专用。2003年开始相继研制了轴重25t载重80t(铝合金C80型、全钢C80A型、不锈钢C80B型、凹底C80C型)运煤专用敞车投入大秦线运用。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 2004年以前，我国铁路通用货车长期处在轴重21t、载重60t的较低水平。2004年，研制完成轴重23t、载重713、0t、时速120公里全系列新型通用货车，单车载重较60t级货车提高17%。2005年起，新造通用货车全面按载重70t标准生产。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 2014年研制完成轴重27t、载重80t通用货车，形成敞、棚、平、罐、漏斗车等5个车种9个车型的系列化产品，单车载重较60t、70t货车分别提高33%、17%。目前C80E型通用敞车已批量生产5000辆，并在大秦线完成了运用考核，1000辆GQ80型通用罐车也正在进行运用考核。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.1我国铁路货车重载发展历程 同时，为满足重载运煤专用通道的运输需求，研发14、了30t轴重C96型运煤专用敞车和30t轴重KM98型重载煤炭漏斗车，分别在我国第一条按30t标准建设的重载铁路晋中南通道和进行了适应30t轴重货车线路改造的神华公司朔黄线进行列车综合性能试验。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.1重载货车每延米重 体现线桥承载能力的重要指标之一是货车每延米重，国外重载专用线大轴重货车每延米载重已达到或超过了10t/m。按照我国TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范的要求，车辆每延米重不大于8t/m，大秦线25t轴重C80系列运煤专用敞车的每延米重为8.33 t/m，显然不适合在全路推广。,5 货车15、重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.1重载货车每延米重 而新研制的轴重27t、载重80t通用货车每延米重确定为7.62t/m，既充分利用了既有线桥的承载能力，又留有一定的安全冗余，使我们在无需对既有线进行大规模改造的前提下具备了开行轴重27t货车的条件。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.2重载货车车轮直径 线路与桥梁的技术状态是制约提高轴重的主要因素，列车在运行时，线路不断受到机车车辆轮对的作用，轮轨作用力的大小和作用次数是影响线路寿命的主要因素。钢轨在受到车轮的反复作用下，会产生磨耗、疲劳裂纹和折16、断，这种作用力越大，作用的次数越多，疲劳损伤越快。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.2重载货车车轮直径 在轮径一定的条件下，轴重的大小直接影响钢轨的寿命，且钢轨重量越大(断面模数越大)，弯曲疲劳应力越小，使用寿命也越长；反过来说，在轴重和钢轨重量一定的条件下，轮径越大则钢轨受到车轮作用的次数越少，钢轨寿命越长。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.2重载货车车轮直径 大秦线25t轴重列车运用经验表明，在轴重增加而轮径未加大的情况下，开行万吨及以上列车对轨道结构的破坏远高于一般铁路干线，其中钢17、轨磨耗和焊缝伤损最为严重，而C80系列运煤专用敞车自身的车轮磨耗速度过快也成为最突出的安全风险之一。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.2 确定了较为合理的轮轨匹配关系5.2.2重载货车车轮直径 为此，新研制的轴重27t、载重80t通用货车采用加大轮径有效减小轮轨接触应力的方法，使用了直径915mm的车轮。,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.1车体轻量化 开发了屈服强度为450MPa的Q450NQR1高强度耐候钢、T4003铁素体不锈钢、铝合金等新材料的应用技术，突破了不锈钢焊接技术等制造工艺难题。全面应用高强度钢、不锈钢等轻型新材料18、，大幅提高了列车有效牵引重量，为增加运能、提高效率创造了条件。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.1车体轻量化 轴重27t、载重80t的C80E型通用货车自重26.5t，与60t级货车相比，自重只增加17.8%而载重增加了1/3。轴重30t、载重96t的C96型运煤专用敞车自重24t，与60t级货车相比，自重只增加6.7%而载重增加了60%。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.2降低长大列车纵向冲动 轴重30t、载重96t的C96型运煤专用敞车三辆一组，应用高强度牵引杆、具有加速常用制动功能的新型空19、气控制阀、大容量缓冲器等3项技术；而轴重27t、载重80t的通用货车也采用了高强度车钩、大容量缓冲器等技术。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.2降低长大列车纵向冲动 这3项技术的应用有效降低了长大编组重载列车的纵向冲动，显著改善了长大重载列车纵向动力学性能，从车辆方面有效解决了重载列车由于编组长度和牵引重量增加而产生的列车纵向冲动过大的技术难题。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.3低动力作用转向架 研制了27t轴重的DZ1型交叉支撑转向架、DZ2型摆动式转向架和DZ3型副构架式转向架，以及30t20、轴重的DZ4型交叉支撑转向架、DZ5型摆动式转向架和副构架式转向架等低动力作用转向架。这些转向架充分吸取了既有25t轴重转K5、转K6、转K7型转向架的运用经验，优化了设计结构和制造工艺，具有无焊接、轻磨耗、低动力等共同优点。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.3低动力作用转向架5.3.3.1交叉支撑转向架提高了抗菱刚度,减小了车轮冲角，降低了货车轮轨间垂向、横向动作用力和车轮轮缘磨耗，实现了轮对弹性定位，改善了车辆曲线通过性能。5.3.3.2摆动式转向架提高了转向架横向柔性，降低了轮轨问横向作用力和车轮轮缘磨耗，改善了车辆曲线通过性能，实现了横21、向低动力作用。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.3低动力作用转向架5.3.3.3副构架式转向架减小了轮对冲角，降低了轮轨磨耗，延长了车轮和钢轨的使用寿命，具有较大的抗剪切刚度和较小的抗弯刚度，在保证车辆有较高的蛇行失稳临界速度的同时，具有优良的曲线通过性能。,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.4高可靠性零部件5.3.4.1弹性连接交叉杆。自主研制弹性元件，使交叉杆中部节点实现了弹性连接，既提高了交叉节点的连接可靠性，又避免了两杆件垂向振动接触磨损和杆件与连接扣板间纵向微动接触磨损问题，使交叉杆寿命22、达到500万km以上，解决了交叉支撑装置使用可靠性的难题。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.4高可靠性零部件5.3.4.2整体芯铸造摇枕侧架。成功研究了摇枕、侧架整体制芯铸造工艺，使摇枕、侧架内腔无披缝、无台阶，消除了潜在的疲劳裂纹源，提高了铸件内外部质量和疲劳强度，从根本上提高了货车大部件铸造质量。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.4高可靠性零部件5.3.4.3锻造零部件。钩尾框、制动梁、制动杠杆、门折页等部件采用锻造技术制造。与铸造相比，锻造钩尾框消除了砂眼、气孔、缩松等缺陷，疲劳强度提高约23、80%。制动梁采用整体无焊接锻造梁架，其疲劳强度较旧型制动梁提高2倍以上，基本消除了焊接制动梁脱落和梁架裂纹问题。采用锻造杠杆、锻造门折页提高了相应配件的可靠性。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.4高可靠性零部件5.3.4.4紧凑型轴承、车轴。采用紧凑型轴承、50钢车轴和CL65或CL70钢静平衡车轮。轴承采用塑钢保持架，保持架故障率由1%降低为1/10000，有效避免了保持架损坏对轴承的致命破坏，从而基本消除热切轴。紧凑型轴承、车轴缩短了车轴轴颈，优化了轴颈根部结构，降低了应力集中和腐蚀，改善了车轴、轴承受力状态，提高了其使用可靠性和使用寿命24、。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.3突破了重载货车制造关键技术5.3.4高可靠性零部件5.3.4.5非金属材料零部件。采用长行程弹性旁承、轴箱橡胶垫、轴向橡胶垫等弹性元件，保证了转向架动力学性能稳定可靠。斜楔主摩擦板、心盘磨耗盘、旁承磨耗板、滑块磨耗套、横跨梁磨耗板等采用高分子材料，提高了车辆运行稳定性和零部件的耐磨性及可靠性，延长了零部件的使用寿命和检修周期。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.4建立了现代化的货车安全防范系统 我国铁路白2003年开始启动货车安全防范系统（5T系统）建设，目前已经基本覆盖繁忙干线，其他干线也正在布点建设之中。已经正式投入使用的5T25、设备均联网运行，实现了“分散检测、联网监控、信息共享、集中报警”。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.4建立了现代化的货车安全防范系统 截止到2015年7月，全路共安装THDS设备5899台、TFDS设备403台、TPDS设备136台、TADS设备83台，按中国铁路11.2万km营业里程测算单方向平均布点距离，THDS达到了约38km,TFDS达到了555km,TPDS达到了1647km,TADS达到了2698km。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.4建立了现代化的货车安全防范系统 随着5T系统安装范围的不断扩大，将逐步形成一个遍布全路的列车动态检查网络。按照TFDS26、平均设置间隔300km,TPDS平均设置间隔400km,TADS平均设置间隔500km的布点原则，5T系统建成后，将完全消除动态监控盲区。,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5 货车重载技术储备已有能力保证运输安全,5.4建立了现代化的货车安全防范系统 重要关口的动态检查手段将非常完备，列检保证区段将进一步延长，作业效率和运输效率将进一步提高，安全保障方式将呈现出多样化、层次化，故障判断方式将呈现出自动化和定量化。,综上所述，我国既有线路已具备开行轴重27t重载列车的基本条件，且增加货车载重不仅有利于提高铁路运输经济和社会效益，也有利于保证铁路运输安全，多年的技术储备已使我们具备了保证重载货车运输安全的能力，因此建议：,6 结论及建议,6.1在既有线大量开行轴重27t、载重80t的重载通用货车，列车牵引总重逐步提高到7000t；目前我国还有49.5万辆轴重21t、载重60t的老旧型货车，占货车保有量的57.1%，应逐步开展升级换代，利用1015年时间全部升级为轴重27t、载重80t的通用货车。,6 结论及建议,6.2新建线路应能够满足27t轴重、载重80t的通用货车运行条件，同时适当延长站线长度，具备开行8000t10000t重载列车的条件。6.3新建大宗货物专用通道应按照满足30t轴重货车、10000t20000t重载列车运行条件的标准建造。,6 结论及建议,谢 谢,