重載鐵路知識及我國重載鐵路發(fā)展情況PPT通用課件

1、重載鐵路知識及我國重載鐵路發(fā)展情況第一節(jié) 概述一、世界鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展趨勢疑似目前有記錄以來世界最長的重載大列BHP Billiton鐵礦重載大列！_標(biāo)清.flv重載運(yùn)輸已有近50年的歷史，美國、加拿大、巴西、南非、澳大利亞、俄羅斯等10多個國家開展了重載運(yùn)輸，列車牽引重量不斷提高，目前一般為13萬噸 。（一) 世界鐵路重載運(yùn)輸概況美國：重載列車編組通常為108輛貨車，牽引重量為13600噸 （一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況加拿大：典型單元重載列車編組為124輛貨車，牽引重量為16000噸 （一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況南非：重載列車的牽引重量一般為18500噸20000噸（一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概

2、況（一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況澳大利亞：哈默利斯鐵礦鐵路重載列車一般編組為226輛貨車，牽引重量為28000噸 巴西：維多利亞-米納斯鐵路標(biāo)準(zhǔn)編組列車為320輛編組，列車牽引重量31000噸 （一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況2001年6月21日，澳大利亞紐曼山海德蘭鐵路線，8臺AC 6000型機(jī)車牽引682輛貨車，列車全長7353m，總重99734噸，凈載重82000噸，創(chuàng)造了重載列車新的試驗(yàn)記錄。（一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況巴西維多利亞米納斯鐵路(898km)，為1.3億噸澳大利亞紐曼山海德蘭鐵路(426km)，為1.09億噸南非姆普馬蘭加理查茲鐵路(580km)，為1.05億噸 目前，世界各國

3、重載鐵路年運(yùn)量普遍在億噸以下，超過億噸的重載鐵路僅有幾條，主要是 ：（一） 世界鐵路重載運(yùn)輸概況（二) 世界重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)與主要模式 為推動世界重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，1985年，中國、美國、澳大利亞、加拿大、南非等5國鐵路發(fā)起成立了國際重載協(xié)會。目前，該協(xié)會有澳大利亞、巴西、加拿大、中國、印度、南非、俄羅斯、瑞典挪威和美國等9個常任理事國。（二) 世界重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)與主要模式 列車重量至少達(dá)到5000噸； 軸重達(dá)到或超過25噸； 在長度至少為150km的線路上年運(yùn)量不低于2000萬噸。國際重載協(xié)會先后于1986年、1994年和2005年三次修訂了重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)。1994年標(biāo)準(zhǔn)要求重載鐵路滿足以下三條中的至

4、少兩條：1.重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)2005年標(biāo)準(zhǔn)要求新申請加入國際重載協(xié)會的重載鐵路，滿足以下三條中的至少兩條： 列車重量不小于8000噸； 軸重達(dá)27噸以上； 在長度不小于150km線路上年運(yùn)量不低于4000萬噸。 目前，我國大秦線滿足國際重載協(xié)會2005年的重載鐵路新標(biāo)準(zhǔn)，朔黃、京廣、京滬、京哈等干線滿足1994年的標(biāo)準(zhǔn)。（二) 世界重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)與主要模式 重載單元列車：列車固定編組，貨物品種單一，運(yùn)量大而集中，在裝卸地之間循環(huán)往返運(yùn)行。以北美鐵路為代表，我國在大秦線曾用C63、C70、C76、C80等開行這種重載列車。重載組合列車：兩列或兩列以上列車連掛合并，使列車的運(yùn)行時間間隔壓縮為零。以俄羅斯

5、為代表，我國大秦線開行的45000噸和210000噸列車為這種重載列車。重載混編列車：單機(jī)或多機(jī)重聯(lián)牽引，由不同型式和載重的貨車混合編組而成。我國京滬、京廣、京哈等大干線開行的5000噸貨物列車為這種重載列車。2.重載列車模式（二) 世界重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)與主要模式 （三）世界鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展趨勢20世紀(jì)80年代后，由于新材料、新工藝、電力電子、計算機(jī)控制和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)在鐵路上的廣泛應(yīng)用，鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)及裝備水平有了很大提高特別是重載機(jī)車技術(shù)、重載貨車技術(shù)、同步操縱和電空制動技術(shù)、線路技術(shù)等方面的新突破，更大地促進(jìn)了重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展第二節(jié) 重載運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備鋼軌：鋪設(shè)60kg/m及以上的

6、重型鋼軌、采用鋼軌涂油潤滑和打磨技術(shù)線路：普遍鋪設(shè)無縫線路道床：增加道碴厚度和密實(shí)度，美國、加拿大、南非等重載線路道床厚度一般都在300mm以上，巴西道床厚度達(dá)400mm。一、 線路技術(shù)1、限制坡度：一般按照空、重車方向分別確定。重車方向最大限制坡度為4%010%0；空車方向在12%030%0之間。2、最小曲線半徑：我國大秦線路最小曲線半徑一般地段為800m，困難地段為400m。3、到發(fā)線有效長度：牽引重量在5000t6000t之間的，有效長度為10501250m；牽引重量在800010000t時，有效長度為15001700m；牽引重量在2000t以上，有效長度為2600m。1.機(jī)車技術(shù)南非、

7、瑞典等較多采用電力機(jī)車美國、加拿大、澳大利亞等較多采用內(nèi)燃機(jī)車重載電力機(jī)車的功率可達(dá)5000kW以上、最大達(dá)到9600kW重載內(nèi)燃機(jī)車的最大功率可達(dá)6000hp（4476kW)二、重載機(jī)車車輛重載機(jī)車發(fā)展趨勢:發(fā)展交流傳動技術(shù)采用徑向轉(zhuǎn)向架采用微機(jī)控制防滑防空轉(zhuǎn)系統(tǒng) 1.機(jī)車技術(shù)德國西門子公司生產(chǎn)的BR185型重載電力機(jī)車額定牽引力 300 kN持續(xù)功率 5600kW最高速度 140km/h1.機(jī)車技術(shù)美國GM EMD公司生產(chǎn)的SD90MAC內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)功率 6000hp(4476kW）起動牽引力 890 kN持續(xù)牽引力 734 kN最高速度 120 km/h1.機(jī)車技術(shù)SD90MAC雙機(jī)牽

8、引煤炭列車，美國聯(lián)合太平洋鐵路公司1.機(jī)車技術(shù)美國GE公司生產(chǎn)的AC 6000CW內(nèi)燃機(jī)車主發(fā)電機(jī)出入功率 6000hp(4476kW）牽引力 738.4 kN（19km/h）粘著系數(shù) 0.37動態(tài)制動力 520.4 kN1.機(jī)車技術(shù)美國CSX鐵路公司使用的AC 6000CW內(nèi)燃機(jī)車1.機(jī)車技術(shù)大軸重低自重低動力作用2. 貨車技術(shù)重載貨車發(fā)展方向：美國、加拿大、澳大利亞等為32.5-35.7噸巴西、瑞典為30噸南非為26噸俄羅斯計劃提高到27噸軸 重：2. 貨車技術(shù)國外普遍采用低合金鋼及鋁合金、不銹鋼美國90%的重載貨車采用了鋁合金車體美國PNJX新型輕量化重載貨車（漏斗車）車體材料：2. 貨

9、車技術(shù)南非、瑞典采用了謝菲爾自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架加拿大、美國、澳大利亞等國也研制了導(dǎo)向臂式貨車轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn) 向 架：2. 貨車技術(shù)車鉤強(qiáng)度已提高到3000kN以上，美國E級鋼車鉤的破壞強(qiáng)度為3342kN緩沖器容量在50kJ以上，Mark 50型緩沖器的容量為53.8kJ部分國家重載貨車還采用了牽引桿技術(shù)，制動采用了ABDW和DB60重載閥和高磨閘瓦等新技術(shù) 鉤緩裝置：2. 貨車技術(shù)1959年，美國首先進(jìn)行了機(jī)車無線同步操縱（LOCOTROL）系統(tǒng)的試驗(yàn)。該系統(tǒng)由安裝在頭部本務(wù)機(jī)車上的主控設(shè)備和安裝在從控機(jī)車的受控設(shè)備及無線通信系統(tǒng)組成。LOCOTROL系統(tǒng)產(chǎn)品已發(fā)展到第四代產(chǎn)品，在世界鐵路上僅GE公司

10、的產(chǎn)品就推廣應(yīng)用約7000臺套。3. 機(jī)車無線同步操縱與電空制動技術(shù)機(jī)車無線同步操縱技術(shù)(LOCOTROL)：LOCOTROL動力分布概念車鉤受力空氣制動波方向無動力分布有動力分布有動力分布有動力分布有動力分布無動力分布提高運(yùn)營能力 / 降低運(yùn)營成本電空制動技術(shù)(ECP)：1995年，美國開始研制列車電空制動系統(tǒng) (ECP)，1997年ECP在北美開始裝車試驗(yàn)。ECP電控空氣制動系統(tǒng)由機(jī)車和每輛車輛上的控制單元及列車網(wǎng)絡(luò)組成。目前，美國、加拿大、澳大利亞、南非等國已在重載鐵路上采用了該項技術(shù)。3. 機(jī)車無線同步操縱與電空制動技術(shù)ECP技術(shù)應(yīng)用典型：美國CSX鐵路：2臺GEAC4400內(nèi)燃機(jī)車+

11、95輛煤車總重12000噸南非鐵路：4臺11E電力機(jī)車+200輛敞車，總重22900噸第三節(jié) 大秦鐵路概況2萬噸重載列車通過茶塢站_高清.mp4 2003年以來，中國鐵路依靠技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)提高大秦鐵路運(yùn)輸能力。 20072009年，大秦鐵路年運(yùn)量都超過了3億噸，其中最高達(dá)到3.4億噸，是原設(shè)計能力的3.4倍。中國大秦鐵路已成為世界上運(yùn)量最大的重載鐵路。 中國煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)的結(jié)構(gòu)決定了北煤南運(yùn)、西煤東運(yùn)的基本格局三西（山西、陜西、內(nèi)蒙古西部） 大秦鐵路是中國第一條雙線重載電氣化運(yùn)煤專線，全長653km。1985年開工建設(shè)，1992年底全線投入運(yùn)營。三西地區(qū)煤炭外運(yùn)示意圖 2002年大秦鐵路運(yùn)量已

12、達(dá)到1億噸設(shè)計能力，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求大秦鐵路必須快速成倍提高運(yùn)輸能力。 大秦線多山區(qū)、多曲線、多隧道，最長的軍都山隧道 8.4公里，重車方向有兩段長大下坡道，分別為47公里和 50公里，坡度分別為8.2和9.1，最大坡度達(dá)12 三、大秦鐵路重載前期技術(shù)論證 在列車速度、密度合理匹配的同時，將大秦鐵路列車重量由50006000噸提高到1萬噸和2萬噸，年運(yùn)量可以由設(shè)計能力1億噸提高到4億噸 與新建一條重載線路相比，可以節(jié)約2/3的投資，節(jié)約2.4萬畝土地 因此，我們確定立足既有大秦鐵路，走重載運(yùn)輸技術(shù)創(chuàng)新之路，是大幅度提高運(yùn)輸能力的最佳選擇。 大秦線運(yùn)輸特點(diǎn)對技術(shù)的要求 大秦線集、疏、運(yùn)系統(tǒng)呈樹型

13、結(jié)構(gòu)，西部有100多個裝車點(diǎn)，東部有秦皇島港等十幾個卸車點(diǎn)，大秦線是多點(diǎn)對多點(diǎn)的運(yùn)輸方式，而不是點(diǎn)對點(diǎn)的運(yùn)輸方式 2003年12月，中國鐵道部組織考察組對美國和南非鐵路重載技術(shù)研究和應(yīng)用進(jìn)行考察，對LOCOTROL和ECP技術(shù)進(jìn)行對比分析。 與ECP技術(shù)相比，LOCOTROL系統(tǒng)由于采用無線同步控制方式，牽引動力分布在列車不同位置，有利于列車按不同目的地解編；LOCOTROL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，只需對機(jī)車進(jìn)行加裝改造，成本較低，易于維護(hù)和管理在保證無線通信可靠性的前提下，采用LOCOTROL技術(shù)開行2萬噸重載組合列車更適應(yīng)中國的國情、路情和大秦鐵路的實(shí)際。為此，中國鐵道部決定采用LOCOTROL技術(shù)

14、開行2萬噸重載組合列車 1. 山區(qū)鐵路通信信號可靠性必須保證在山區(qū)、隧道等惡劣地形條件下無線傳輸指令的安全可靠 開行2萬噸重載組合列車需重點(diǎn)解決三大技術(shù)難題 2.長大下坡道周期循環(huán)制動必須通過空氣制動與電制動配合使列車減速，保證下次制動時有足夠制動力 3.長大列車縱向沖動必須解決好2700米的長大重載組合列車產(chǎn)生的較大縱向力公里標(biāo)（km）地形制動初速（km/h）最大車鉤力（kN）最大縱向加速度（m/s2）K357+163平直道80.3-1160（67位）-3.8(103位)K64+113-12下坡道80.4-1512(85位)-9.4(85位)K180+166-12下坡道82.1-1074(5

15、2位)-3.1(103位)K84+456平直道78.1-1931（106位）5.3(52位)四、大秦鐵路重載運(yùn)輸成套技術(shù) 圍繞三大技術(shù)難題等，從2003年開始，鐵道部系統(tǒng)開展了大秦線重載運(yùn)輸科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新工作大秦線采用Locotrol技術(shù)開行2萬噸重載組合列車試驗(yàn)報告大秦線通信信號系統(tǒng)研究大秦、侯月線等煤運(yùn)通道運(yùn)輸組織優(yōu)化方案的研究大秦線萬噸列車牽引性能試驗(yàn)的研究大秦大功率交流傳動貨運(yùn)電力機(jī)車牽引動力配置大秦重載列車運(yùn)輸組織技術(shù)研究大秦重載列車縱向動力學(xué)的仿真研究報告大秦線牽引供電系統(tǒng)適應(yīng)能力研究報告大秦重載列車相關(guān)技術(shù)的研究大秦鐵路線橋設(shè)備強(qiáng)化對策的試驗(yàn)研究大秦重載線鋼軌傷損成因及對策研

16、究超長重載列車縱向動力學(xué)、牽引及制動統(tǒng)一測試平臺的研究大秦鐵路2萬噸重載組合列車重載運(yùn)輸技術(shù)體系210000噸（1+1+可控列尾）210000噸（1+2+1）45000噸（1+1+1+1）列車編組與動力布置運(yùn)輸組織技術(shù)集疏運(yùn)能力協(xié)調(diào)技術(shù)車流組織技術(shù)運(yùn)輸組織管理技術(shù)通信信號、牽引供電、線橋站場技術(shù)通信信號技術(shù)牽引供電技術(shù)線橋站場技術(shù)機(jī)車同步操縱控制無線通信技術(shù)GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)800MHz無線通信系統(tǒng)重載車輛及關(guān)鍵部件技術(shù)C80貨車120-1制動機(jī)牽引桿牽引動力系統(tǒng)集成和諧型大功率交流傳動電力機(jī)車機(jī)車無線同步操縱系統(tǒng)CCB制動機(jī)E級鋼車鉤、大容量緩沖器自動過分相分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)線橋強(qiáng)

17、化技術(shù)站場技術(shù)牽引變電所接觸網(wǎng)遠(yuǎn)動系統(tǒng)ZPW-2000A自動閉塞系統(tǒng)光纜傳輸及數(shù)字調(diào)度通信主體化機(jī)車信號 1.網(wǎng)絡(luò)化無線同步操縱系統(tǒng)。在世界上首次實(shí)現(xiàn)了LOCOTROL技術(shù)與GSM-R技術(shù)的結(jié)合，并成功應(yīng)用于210000噸重載組合列車?？蓪?shí)現(xiàn)列車編組內(nèi)機(jī)車臺數(shù)、主控和從控機(jī)車距離以及控制的列車對數(shù)不受限制。 2.實(shí)現(xiàn)800MHz數(shù)據(jù)電臺與機(jī)車無線同步操縱技術(shù)結(jié)合，通信傳輸距離由450MHz的650米提高到800MHz的790米。 3.研制采用和諧型大功率機(jī)車。 4.研制采用25噸軸重、載重80噸C80型鋁合金運(yùn)煤專用敞車、C80B型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車。 5.研制采用120-1制動閥、中間牽引桿

18、、E級鋼車鉤和大容量彈性膠泥緩沖器等配套技術(shù)裝備，使列車縱向沖擊力減少了35 。E級鋼車鉤牽引桿120-1制動閥 6.研制采用機(jī)車自動過分相裝置?？蓪?shí)現(xiàn)單臺機(jī)車自動過分相、雙臺外重聯(lián)機(jī)車自動過分相和無線分布式組合列車機(jī)車自動過分相功能。自動過分相控制示意圖 7.研制開發(fā)了可控列尾裝置?？晒?jié)省1臺尾部機(jī)車，提高了制動效能，減少了列車縱向沖動。 8. 對機(jī)車、LOCOTROL、制動機(jī)的控制保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，大幅減少緊急/懲罰制動保護(hù)數(shù)量。 9.改進(jìn)機(jī)車制動機(jī)和車鉤緩沖器性能，優(yōu)化組合列車操縱，提高組合列車運(yùn)行安全性。 10.進(jìn)行不同型號機(jī)車混合牽引2萬噸重載組合列車的技術(shù)改造和試驗(yàn)驗(yàn)證。 11.研制采

19、用大容量牽引變壓器、重載電氣化鐵路150平方毫米承力索、接觸線及16種配套的接觸網(wǎng)零件。整體吊弦承力索座定位線夾電連接線夾 12.研究了重載鐵路橋涵加固技術(shù)和延長鋼軌使用壽命技術(shù)，研制了新型75kg/m鋼軌，強(qiáng)化了線橋設(shè)備。 13.開發(fā)了大秦鐵路分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC），確保運(yùn)輸安全，提高運(yùn)輸效率。 14.研制采用5T車輛運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)，利用紅外測溫、力學(xué)檢測、聲學(xué)診斷、圖像檢測等檢測手段和信息化技術(shù)，對運(yùn)行中的車輛進(jìn)行動態(tài)檢查，確保安全，提高運(yùn)輸效率。 信號采用四顯示制式，區(qū)間設(shè)置通過信號機(jī)，15個站場改造為計算機(jī)聯(lián)鎖，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)采用電液轉(zhuǎn)轍機(jī)。 大秦鐵路增加和延長了站場到發(fā)線，更換

20、了道岔，實(shí)現(xiàn)了線路全部封閉，路肩全程加寬1.5m，排水系統(tǒng)全面完善。信號設(shè)備改造站場改造牽引供電改造 15.對站場、牽引供電、信號設(shè)備進(jìn)行了必要的技術(shù)改造。 16. 創(chuàng)新運(yùn)輸組織，實(shí)現(xiàn)大秦線集、疏、運(yùn)一體化，適應(yīng)運(yùn)量大幅增長的要求。第四節(jié) 重載組合列車運(yùn)輸組織（一）組合式重載列車作業(yè)方法1、直接組合法2、轉(zhuǎn)線組合法（二）重載列車機(jī)車連掛方式1、集中連掛2、分散連掛（三）列車在站作業(yè)特點(diǎn)（1）列車達(dá)到 (2)列車組合 （3）列車出發(fā) 從2003年開始，先后進(jìn)行了100多次試驗(yàn)（全程綜合試驗(yàn)32次），取得了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，為重載列車的成功開行提供技術(shù)支撐，為形成鐵路重載運(yùn)輸體系奠定了基礎(chǔ) 各種試驗(yàn)列

21、車編組： 1. SS4+50C80+SS4+50C80+SS4+50C80+SS4+50C80 2. SS4+102C80+2SS4+102C80+SS4 3. HXD1+102C80+HXD1+102C80+可控列尾 4. HXD2+102C80+HXD2+102C80 +可控列尾 5. HXD1+102C80+HXD2+102C80 +可控列尾 6. HXD2+102C80+HXD1+102C80 +可控列尾 試驗(yàn)測試數(shù)據(jù) 20091030 K64處調(diào)速制動緩解時車鉤力實(shí)測曲線-HXD1與HXD2互聯(lián)互通 HXD1機(jī)車與調(diào)整后HXD2機(jī)車初制動后再充氣特性比較 分布式測試系統(tǒng)重載組合列車開行