一年運煤4.5億噸，大秦鐵路是如何做到的？_風聞

 

大秦鐵路是我國利用鐵路重載技術在20世紀80年代修建的第一條雙線電氣化運煤專線，專門開行重載單元列車。

大秦鐵路最高年運輸量達到4.5億噸，平均每日運輸量達到123萬噸，是世界鐵路運輸的最高記錄！

大秦鐵路是如何做到一年運輸4.5億噸煤炭的？

什麼是鐵路重載技術？

簡單來説，就是讓火車一趟能拉更多貨物的鐵路運輸技術，充分發揮鐵路運輸集中、大宗、長距離、全天候的優勢，增加鐵路線路的運輸總量，降低單位運輸成本。

提高鐵路運輸能力最經濟（省錢）的方法是增加列車的編組重量，即增加列車的總重量。

增加列車編組重量的方法有兩種：一是增加貨車車廂的數量，第二是增加每節貨車的載重量。

鐵路線上能夠同時運行的列車數量是有限制的，為了安全列車之間必須留出足夠的距離。通過增加列車的總重量是提高鐵路運輸能力上限的主要方法。

舉個例子：

普通列車一趟拉20個貨車車廂，每個車廂載貨60噸，單次運輸的貨物總量是1200噸。

重載列車一趟拉50個貨車車廂，每個車廂載貨60噸，單次運輸的貨物總量是3000噸。

升級版重載列車（1）一趟拉100個貨車車廂，每個車廂載貨80噸，單次運輸的貨物總量是8000噸。

升級版重載列車（2）一趟拉50個貨車車廂，每個車廂載貨100噸，單次運輸的貨物總量是5000噸。

現實中的重載技術是都是同時增加單節貨車車廂的載重和列車貨車車廂的數量。

以大秦鐵路2萬噸重載列車為例，採用5台韶山4型電力機車牽引204節貨車車廂，貨車通常是軸重25噸，載貨量80噸的C80和C80B貨車

鐵路重載需要哪些條件？

鐵路重載技術是一項系統工程，鐵路線路、機車車輛、信號通信系統、供電系統、站場等各方面都必須符合開行重載列車的條件。

1**、線路條件**

線路是重載列車開行的基礎設施，主要指線路的承載能力、幾何尺寸、站線長度、線路坡度等，它們必須符合列車靜動荷載對線路產生的各種力的要求，使線路與列車協調配套。

線路條件中主要的參數是限制坡度、最小曲線半徑以及橋樑承重能力。

2**、機車車輛**

重載列車的總重量通常都在5000噸以上，甚至可能超過20000噸。

為滿足重載列車牽引要求，機車需要有足夠大的起動牽引力和制動力，以保證重載列車在長大坡度線路區段的運行安全，而且對列車重量超過10000噸時採用多機牽引。

因此機車的牽引功率和制動功率必須足夠大。

3**、貨車車廂**

重載運輸要求貨車車廂的制動系統必須可靠，車鈎強度必須足夠大，同時還必須安裝大容量緩衝器。

重載貨車車體強度可滿足萬噸列車牽引整列不摘車鈎進入卸車站翻車機連續作業。

此外，從提高經濟性的角度，貨車的軸重越大越好，自重越輕越好。

4**、機車無線同步操縱技術**

重載列車通常都需要使用多台牽引機車，不論機車採用“集中式”重聯牽引還是採用“分散式”牽引，都需要機車能實現同步操縱，實現2台或多台機車能夠完全一致完成列車運行任務。

機車無線同步操縱技術是實現重載的關鍵技術之一。

5**、通信信號系統**

通信和信號系統必須能為列控信息、車地通信等關鍵信息提供承載網絡通道。

確保車機聯控及機車與機車、機車與調度(大三角)通話問題，滿足信號調度集中的使用，同時有效地防止尾追事故，保證列車運輸安全。

除此之外，供電系統、線路維修模式、貨源組織等也都是實現重載鐵路高效運輸必須的條件。

大秦鐵路是如何滿足重載運輸要求的？

1**、鐵路線路**

大秦鐵路是雙線雙向自動閉塞的I級電氣化鐵路，從大同到秦皇島全長653千米。

大秦鐵路的限制坡度是上行4‰（重車向秦皇島方向），下行12 ‰（空車向大同方向）。

國外重載鐵路的限制坡度各不相同：澳大利亞重載鐵路的重車方向限制坡度為4‰~10‰，空車方向限制坡度為15‰~20‰；美國的重載鐵路限制坡度空重車方向均為5‰。

大秦線所經地帶大多為山區，線路地形複雜，但是同國外幾個國家重載線路相比也是經濟可行的，符合開行萬噸級以上的重載列車的條件。

大秦鐵路最小曲線半徑：一般地段800 m，困難地段400 m。

根據計算，大秦線橋樑是能滿足靜荷載25t軸重要求的。

軸重指的是每根車軸允許分攤的最大整車重量，比如説鐵路貨車兩個轉向架4根軸，那麼最大重量就是100噸。

2**、機車車輛**

大秦鐵路使用的牽引機車主要是SS4改進型機車和HXD1、HXD2型機車三種。

SS4改進型電力機車是我國直流傳動電力機車的代表，，機車額定功率為6400千瓦，電制動採用加饋電阻制動。

SS4型電力機車是我國80年代初為實現鐵路重載研製的一款機車， 牽引功率達到6400Kw，主傳動系統採用交-直流電傳動方式，使用串勵式直流牽引電動機。

1985年9月第一台韶山4型電力機車（SS4-0001）製成，是當時中國國內功率最大的貨運電力機車。

1988年通過國家鑑定，1989年開始批量生產。

在大秦鐵路，兩台SS4改進型機車重聯可牽引1萬噸重載列車，4台SS4型機車可牽引2萬噸重載列車。

HXD1型交流傳動電力機車是由中國南車集團株洲電力機車廠與西門子公司合作研製的，採用歐洲標準制造的8軸重載貨運電力機車。

機車採用先進的交-直-交電傳動技術，單軸功率1200千瓦，總功率為9600千瓦；起動牽引力為760千牛/700千牛，最大電制動力為461千牛

機車裝有Locotrol遠程重聯控制系統，適合於多機分佈式重載牽引。

HX2型交流傳動貨運電力機車是中國北車集團大同電力機車有限責任公司與阿爾斯通公司合作研製的，採用歐洲標準制造的8軸重載貨運電力機車。

機車採用先進的交-直-交電傳動技術，起動牽引力為760千牛/700千牛，最大電制動力為510千牛，機車額定功率為10000千瓦。

機車裝有Locotrol遠程重聯控制系統，適合於多機分佈式重載牽引。

和諧D2型電力機車由中國北車集團大同電力機車有限責任公司與法國阿爾斯通交通運輸股份有限公司聯合開發。在阿爾斯通公司的PRIMA系列電力機車的基礎上研製，根據中國鐵路線路的具體情況設計而成。單軸功率為1200 kW，機車總功率為7200 kW，是中國鐵路所有既有機車中單軸功率最大的機車。

3**、貨車車廂**

大秦鐵路開通運營後，最先使用的是C63A系列和C76系列敞車，由於早期設計和製造水平較為落後，這些車輛存在結構可靠性差、車體剛度和耐腐蝕性差、載重小等缺陷。

2003年後，鐵道部專門安排研製了軸重25t、載重80t的C80、C80B型敞車。這些敞車車體採用鐵素體不鏽鋼或鋁合金製造，車輛輕量化水平較高，抗腐蝕能力好，有效降低了車輛自重係數，提高了列車載重水平。

這些新研製的貨車還採用了120-1型空氣控制閥，16、17型車鈎，RFC牽引杆和大容量緩衝器，為大秦鐵路提供了優良的裝備保障。

4**、機車無線同步操縱技術**

當前世界上的機車無線同步操縱技術主要有兩種：一種是美國通用公司開發的Locotrol，另一種是有線電控空氣制動技術(簡稱ECP)。

2003年12月，鐵道部組織考察組對美國和南非鐵路重載技術進行了考察，對LocotroI技術和ECP技術進行了對比分析。

由於Locotrol技術結構簡單，可以減少貨車的改造工作量，易於列車按不同目的地解編，技術可行，經濟合理，安全可控，更符合中國鐵路路情和大秦線運輸實際，因此鐵道部最終引進了GE公司的Locotrol技術開行大秦線2萬噸重載組合列車。

5**、通信信號系統**

利用移動通信技術的發展，與華為共同開發了鐵路綜合數字移動通信系統(GSM- R)，系統帶寬大,可滿足較大容量的通信需求；對大秦線既有通信系統進行改造，將有線與無線通信方式相結合，確保通信方便、快捷，信號穩定、可靠。。

大秦線 60%左右的線路處於山區，其餘40%為平原和丘陵交織地帶。在惡劣的地形條件下，GSM-R系統為重載列車提供全程通信，消除了多年來因山區通信盲區對運輸造成的困擾，既保證了容量的要求，又保證了實時性的要求。

信號系統由計算機聯鎖系統、自動閉塞系統、DMIS系統及建立在 DMIS系統平台上的CTC系統、車載信號系統、環境監控系統組成。

在大秦線建設TETRA/GSM-R鐵路移動信息化基礎平台，滿足了無線調度、無線傳輸、無線預警、車機聯控、區間工務無線維護通信、區間應急救援無線通信、DMIS無線傳輸、列車尾部裝置傳輸等移動通信需要。徹底解決樞紐干擾問題，確保車機聯控及機車與機車、機車與調度(大三角)通話問題，滿足信號調度集中的使用，同時有效地防止尾追事故，保證大秦線重載列車運輸安全。

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​大秦鐵路開行列車重量的升級

1990年，大秦鐵路以不同形式編組完成5000噸、8000噸、10000噸重載單元列車、組合列車綜合試驗，湖東站至茶塢站區間實現4000噸列車常態化開行。

1992年，大秦鐵路全線貫通，實現5000噸、6000噸重載單元列車常態化開行。

1萬噸重載列車於2002年底開始研究和試驗，2003年9月1日開始常態化開行。2007年達到日均61列，2008年達到62列。

2萬噸重載組合列車於2003年開始進行技術經濟論證，並對固定設備和移動設備進行技術改造，在一系列試驗的基礎上，於2006年3月28日正式開行，

大秦線開行2萬噸重載組合列車是一項複雜的系統工程，涉及到很多技術難題。

2萬噸重載組合列車長達2672米，大秦線地處山區，隧道多，坡道大，採用Locotrol技術開行2萬噸重載組合列車，必須解決好“山區鐵路通信可靠性、長大下坡道週期制動、長大列車縱向衝動”三大技術難題。

鐵道部先後安排了60多項科研項目，以攻克三大技術難題為主要目標，在列車同步操縱、無線數據傳輸、牽引、制動技術、車輛重載技術、基礎設施強化技術、牽引供電強化技術、重載運輸組織技術、重載組合列車優化操縱、綜合維修技術等方面開展了一系列技術創新工作，形成了大秦線2萬噸重載組合列車重載運輸技術體系。

在鐵道部的組織下，自2004年起進行了3個階段、上百次試驗(其中綜合試驗26次)，對大秦線開行2萬噸重載組合列車進行了系統集成創新，掌握了3種編組開行方式的技術。

1、採用4台SS4機車進行4x5000噸重載組合列車綜合試驗。

Locotrol技術在世界各國重載運輸中均以5000噸列車的長度為基本單元開行重載組合列車。

這種模式由4列編組51輛的C80型單元列車，每列由SS4機車單機牽引連掛而成(簡稱1+1+1+1模式)。

2004年12月12日，第一列2萬噸(4x5000噸)重載組合列車試驗成功，開創了我國2萬噸重載列車的先河。

2、採用4台SS機車進行2x10000噸重載組合列車綜合試驗。

大秦線有46個萬噸裝車點和8個2萬噸裝車點，為了滿足運輸需要，提高運輸效率，需要開行萬噸單元列車組成的2萬噸重載組合列車。

自2005年開始，通過科學論證、系統集成、綜合試驗，大秦鐵路在世界上首次實現了Locotrol技術與GSM-R技術的結合，成功進行了2x10000噸重載組合列車綜合試驗，標誌着中國鐵路重載運輸技術達到世界先進水平。

這種模式下列車由2列編組105輛的C80型單元萬噸列車連掛而成，列車前部1台SS4型機車牽引，中部2台SS4型機車重聯牽引尾部連掛1台SS4型機車(簡稱1+2+1模式)。

3、採用2台和諧型機車開行2x10000噸重載組合列車。

2007年5~7月，成功進行了用2台大功率和諧型電力機車加可控列尾裝置牽引2萬噸重載組合列車的綜合試驗，開創了世界鐵路重載史的新篇章。

採用2台大功率和諧型機車牽引2萬噸重載組合列車，減少了機車台數，提高了運輸效率和經濟效益。

列車由1台HX機車牽引105輛C80型與另一台HX。機車牽引105輛C80型組合.尾部加可控列尾裝置(簡稱1+1+可控列尾模式)。

2萬噸重載組合列車技術是大秦鐵路年貨運量超過4億噸的關鍵。

開行2萬噸重載組合列車，是大幅度提高大秦鐵路運輸能力的最優選擇。2萬噸重載組合列車淨載重16800噸，如每天開行24.5對列車，即可達到年運量1.5億噸；每天開行49對列車，可實現年運量3億噸；每天開行70對列車，可實現年運量4億噸。

2007年2萬噸重載組合列車開行達到日均26列，2008年達到日均38列，是大秦鐵路年貨運量持續提升的主要原因。

2014年由中國鐵路總公司在大秦鐵路組織實施的3萬噸重載列車運行試驗日前取得圓滿成功。3萬噸重載列車實現了我國鐵路重載列車牽引重量從2萬噸到3萬噸的跨越，使我國成為世界上僅有幾個掌握3萬噸鐵路重載技術的國家之一。

3萬噸重載列車由4台電力機車牽引、編組320輛、總長3971米、滿載3萬噸煤炭，創造了我國鐵路重載列車牽引重量新紀錄。

這次試驗的成功實施，不僅對提高鐵路運輸能力、滿足日益增長的鐵路運輸需求具有重要現實意義，而且推動了我國鐵路重載技術的創新發展，為促進鐵路可持續發展提供了有力的技術支撐。

 

 

大秦鐵路貨運量的發展

1978年，全國的煤炭貨運量僅4億噸左右。

2010年12月26日，隨着77037次2萬噸重載列車緩緩駛入秦皇島柳村南站，我國煤炭運量最大的能源大動脈——大秦鐵路年運輸量突破4億噸。

4億噸煤炭意味着什麼？

4億噸年運量，是世界單條鐵路年運量的理論極限的兩倍，是國外同行尚無法逾越的一座技術巔峯。

1992年建成通車時，大秦鐵路設計的年運輸能力為1億噸。

當時列車牽引重量只有5000~6000噸，編組輛數60~72輛，列車長度720~864m，最高運行速度為空車70km/h、重車80km/h。

為了在較短時間內提高煤炭運量，2003年開始，大秦鐵路的重載技術不斷升級，先後實施2億噸、4億噸擴能改造。

隨着各項技術的進步，大秦鐵路先後常態化開行了10000噸和20000噸列車，使得運輸能力有了顯著的提升。

2005年起，連續3年每年增運5000萬噸。

2005年大秦鐵路成功突破2億噸, 實現了運輸能力的翻番。

2006年大秦鐵路再增運量5000萬噸, 創造了單條鐵路年運煤炭2.5億噸的新紀錄，在世界重載鐵路的發展史上留下了濃墨重彩的一筆。

大秦鐵路 2007年年運量突破了 3億噸。

 

2008年進行了 4億噸擴能改造。

2010年大秦鐵路年運輸量突破4億噸。

迅速增長的貨運量使得大秦鐵路的經濟效益極佳。

大秦鐵路92億元的擴能改造投資，僅用3年多就收回。

相當於用新建一條鐵路1/3的投資，新建了三條煤炭大動脈，不僅節約了2.4萬畝土地，還滿足了全國1/3人口一年的生活用電需求。

大秦鐵路不僅經濟效益好，環保效益更是突出。

多開一列大秦鐵路的2萬噸重載列車，就相當於分流了300輛公路貨車的運輸需求，前者車體長約2700米，而後者首尾相連將長達10多公里。

按照大秦鐵路年運量4億噸計算，年耗電量為34.3億千瓦時，摺合費用22.6億元，碳排放量105萬噸。同等運量，換做公路運輸，將消耗柴油1645萬噸，摺合費用1046億元，碳排放量5974萬噸，其能耗成本是大秦鐵路的46倍，碳排放量是大秦鐵路的57倍。

中國重載鐵路技術的發展

中國重載鐵路自20世紀80年代起，經過幾十年的發展，構建起了以大秦鐵路為代表的25噸軸重重載運輸技術體系；採用以25噸軸重和諧 HXD1和HXD2型交流傳動八軸9600kW為主的重載貨運電力機車和C80系列運煤專用敞車，以及分佈式無線同步控制等技術，創造了單條鐵路年運量達4.45億噸的世界紀錄。

2023年，中國重載第一鐵路“大秦鐵路”的累計運量突破80億噸，這是多麼了不起的成就！

在此基礎上，中國鐵路近年來又開展了30ｔ軸重重載鐵路運輸相關技術和開行3萬ｔ重載組合列車成套技術的研究，新研製出30噸軸重的和諧 HXD1F和HXD1F型交流傳動貨運電力機車以及C96和C96H型專用運煤敞車，在中南鐵路採用了我國近年來研發的30ｔ軸重重載工務工程技術和設備。

 

在鐵路重載運輸技術上，中國成功掌握了引進的技術，並且引進技術的基礎上開發了更先進的技術，達到了全球最先進的水平。

在掌握技術的基礎上，中國還修建了神華朔黃鐵路、浩吉鐵路等用於煤炭運輸的重載鐵路，滿足了我國經濟發展對能源的需求。

中國成功運營了世界上運量最大的重載鐵路，而且將全球鐵路重載技術提升到了一個新的高度。

鐵路運輸技術的進步，也是中國工業化的重要組成部分。