近年来,随着世界科学技术的飞跃发展,一些发达国家的铁路在技术改造和技术进步方面也取得了显著的成效,特别是重载技术的突破,推动了重载运输的迅猛发展。它的兴起,又促进了科技进步和运输组织改革,为提高铁路运输能力、降低运输成本、增进铁路经营效益开辟了一条新的途径,已成为铁路现代化的发展趋势。
各国铁路因为运营条件不同,对于组织重载运输所采取的形式和方法也不完全相同,可归纳为三种基本类型。
(1)单元式重载列车——固定发、到站,固定运行线,固定机车车辆,运输单一品种货物,在装车地和卸车地之间往返循环运行,途中不进行改编、摘挂作业的列车。
(2)整列式重载列车——由大功率机车(单机或多机)牵引,机车挂于列车头部,作业组织方法与普通货物列车一样,只是列车质量和编组辆数有显著增加的列车。
(3)组合式重载列车——将两列及以上的普通货物列车首尾相接连在一起,机车分别挂于列车头部和中部,在运行图上占用一条运行线,运行到前方某站再分解的列车。
目前,各国对于重载运输的概念理解不一,不同的国家和不同时期有不同的标准。一般地说,所谓重载运输,就是用载重量大的货车(轴重250 kN 以上),编组长而重的列车(8 000 t以上),来运送大宗货物(年运量5 000 万吨以上)的一种运输方式。
1.单元式重载运输组织
北美铁路的单元列车始源于美国,盛行于北美,进而推广到澳大利亚、巴西、南非等国。我国1990年代初期在大秦线上正式开行。这种列车的主要优点是:
(1)运输能力大——一列重载单元列车总重往往超过万吨,按单列载重7 000~10 000 t计算,列车年输送能力可达250~360 万吨,一条单线重载铁路每天开行20 列这样的列车,线路输送能力即达5 000~7 000 万吨,相当于开行普通列车的双线能力。
(2)运输成本低——列车质量大,机车牵引力和车辆载重力利用程度高,列车周转快,机车车辆运用效率高,可减少机车车辆需要数,节省运营费用,降低运输成本。
(3)运输组织佳——重载单元列车的开行,需要产运销多方密切配合,需要对运输全过程做出统筹安排。列车按时刻表准时运行和到发,日常行车组织工作大为简化。
(4)社会效益好——加速货物送达,减少在途货物流动资金,节省存储费用,发、收货人可从中直接受益。
在运输组织上,北美铁路对单元列车采取以下措施来加速列车周转和提高列车载重:
(1)在装车地、大型矿点铺设环行线,进行不停车装车;
(2)采用大型专用货车和机车固定编组专列;
(3)实行多机牵引,加大每个列车的质量;
(4)列车在运行途中,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;
(5)在卸车地,如港口、电厂、钢厂等,一般都设有环形或贯通式线路,以及相应的地面设施,保证卸车效率。就煤炭和矿石而言,主要有自动启闭的无盖底开门漏斗车和翻车机两种形式。
上述运输组织方法是建立在货源货流的稳定集中,产运销三方的协同配合,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重载单元列车循环运行的基本条件;
(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;
(3)要求铁路技术装备的重型化,以便尽可能地提高列车的载重。
应该指出,北美铁路网分布较密,铁路线纵横交错,通过能力利用率较低。因此,他们发展重载运输的出发点,主要不是扩大输送能力,而是降低运输成本。但是,澳大利亚、巴西、南非等国铁路引进北美重载单元列车的技术和经验时,则主要注重于提高线路通过能力问题。
单元式重载列车虽然有许多优点,但它的开行条件却十分“苛刻”,除了对机车、车辆、线路、站场、信联闭合调度指挥系统等技术设备和装卸设备有很高的要求外,货流条件也很严格,即要求货源充足、品类单一、货主单一、发到站统一、便于整列装卸等。适合此条件的货物主要是煤炭、矿石、矿建、粮食等大宗散装货物,适合此条件的发、收货单位主要是大型矿区、大型港口、大型电厂、大型冶金企业、大型仓储基地等。由于这些要求,单元式重载列车事实上已基本成为专用列车,单元重载铁路也差不多成为专用铁道。也正因为如此,此种重载列车的局限性较大,适用性不强。
2.整列重载列车
整列式重载列车源于苏联,过去被称为超重超长列车。这种列车对货流没有什么特殊要求,其行车组织方法也与普通货物列车基本相同。如在车流组织方面:既可以组织装车站至卸车站的始发直达列车,也可以组织技术站至技术站的技术直达列车;既可以组织方向上跨区段的长距离重载列车,也可以按区段组织,不强求方向上统一牵引质量。在列车运行组织方面,只要车站到发线有效长能与之适应,列车的会车和越行完全与普通列车一样处理,不存在对能力的扣除。在车站作业组织方面,到、解、编、发、取、送、机车换挂等作业均与普通列车相同。因此,整列式重载列车适用范围更广。
3.组合式重载列车(www.daowen.com)
组合式重载列车源于20世纪60年代的苏联,是由日常调度指挥中的“组织列车合并运行”逐步演变而形成的。列车临时性的由两列或三列合为一列,使用一条运行线运行。这是当线路进行技术改造或大中修施工运行图上开“天窗”时,用来加速放行积压列车、疏通区间阻塞而采取的措施。列车的合并无须改变编成,合并列车通过某区间后即可拆解为原来的列车。由于受车站到发线数量和长度的限制,合并列车常要通过几个区间,在大的中间站或区段站进行合并或拆解。
后来在货运量较大的铁路线上把合并列车也作为解决运输能力不足的经常性措施,由于行车安全关系,一般采取两列合一列的方式,并按区段进行组织。在始发站,以本站编成的普通列车或由相邻区段接入的中转列车组合成双联列车直接驶往指定到达站。在到达站再将此列车拆解为两列原普通列车,或按常规进行改编作业,或在进行无调中转技术作业之后继续运行。两个列车的合并联挂须按调度命令进行,联挂作业时间一般为10~15 min,拆解作业时间一般为6~7 min。当联挂作业是在“天窗”时间影响区内进行时,即使占用区间也不致影响通过能力,但作为经常性的加强通过能力措施使用时,就应考虑这一因素。在半自闭区段,为了保持最大的区间通过能力,这些作业应在运行图周期最小的区间进行。最好是能满足:
式中 ——限制区间的运行图周期;
t分合——组合列车分开或合并的作业附加时间。
如不能遵守上述条件,就应将技术站的到发线向区间适当延长。当开行的旅客快车和组合列车对数不多时,通常可不设组合列车会让站,利用旅客快车间的无越行区放行同方向的组合列车,使之不停车地通过整个区段。
为保证组合列车有最好的运行条件,一般在铺画完旅客列车之后,随即铺画组合列车运行线。因放行组合列车占用区间的时间一般要大于普通货物列车占用区间的时间,所以还应考虑组合列车扣除系数ε组对通过能力的影响。对于双联列车,如ε组≥2,开行这种组合列车肯定是得不偿失的。一般情况下,ε组=1.1~1.4。当区段内运行的旅客列车对数较多时,无越行区的数量与范围将显著减小,若须开行的组合列车较多,就需要延长区段内个别中间站的部分到发线,以供组合列车待避和会让。从运营观点来看,需要通过能力n货需大于非平行运行图能力时,才有必要开行组合列车,此时应有
另一方面,如不采取其他增加列车密度的措施,则开行组合列车后的区间通过能力n货能为
则有
对于区段内需要设置的组合列车会让站数量,需根据组合列车在区间的交会和待避次数进行估算。
当区段内运行的旅客快车对数较多时,适于放行组合列车的运行线数因受各种因素的限制而不会很多,一般单线不超过12 对,双线不超过20 对,运输能力可增加30%~40%。但是,这一潜力的充分发挥,还有赖于加强车站的日常计划与指挥工作。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。这样,组织组合列车必须注意以下问题:
(1)要有合适的列流来源,它们可以是自编列车,也可以是中转列车,但要符合编开组合列车的条件,因而对中转列车要检査其编组确报的内容,对自编列车要控制车辆的集结,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协调配合。
(2)编开组合列车的目的在于增加区段总的输送能力,如组合运行线前有空闲运行线可以利用时,可开两列单编列车,而不开组合列车,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,保证组合列车的开行效益。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。
因此,大力提高列车质量,发展重载运输,应根据各条线路的不同运营特点,采取不同的模式。
4.开行重载列车的要求
开行重载列车可以大幅度、大范围地提高列车质量,但它也对技术设备提出了更高的要求,主要有如下几个方面:
(1)以大功率电力或内燃机车作为牵引动力,当列车质量超过万吨时,多采用双机或多机牵引,机车分别配置,配置在列车不同位置,采用同步操纵,以减少列车纵向冲击力和防止断钩。
(2)采用载重量大、自重轻、强度高的大型四轴货车。为使重载列车具有良好的运行性能,装用新型空气制动装置,高强度车钩和大容量高性能缓冲器。
(3)延长车站到发线有效长至1 050 m 及以上(考虑节约投资,可隔站延伸)。
(4)强化重载轨道结构,采用60 kg/m 以上的重型钢轨,铺设无缝线路,使用可动心轨道岔,轨道材质强韧化。
(5)扩大供电设备规模,如增加变电所数量,增大变压器容量等。
(6)采用调度集中系统。
(7)对于单元式重载列车以及始发直达性质的整列式重载列车,建造高效、快速、适应整列装卸的装卸设施。
综上所述,开展重载运输实际上是一个系统工程,应当从运能运量、货流条件、技术设备、经济效益等多方面综合考虑。
应予指出的是,铁路的货流、车流无论在数量、品类方面或在去向方面都是很复杂的,各发到站的装卸设备差别很大,路网上各铁路线的技术装备也不尽相同。因此,在同一条铁路线上,往往同时需要开行几种形式的重载列车和普通货物列车。在牵引动力配备逐步完善、大型货车逐步发展,以及线路、站场改造分阶段施工的过程中,只有因时制宜、因地制宜、不拘一格、综合采用不同质量级别、不同组织形式的重载列车,才能最大限度地提高列车平均牵引质量,取得最佳经济效益。
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