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发表于 2009-7-26 16:19:11
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重载列车技术创新
重载运输是国际上公认的铁路运输尖端技术之一,代表着铁路货物运输领域的先进生产力。20世纪20年代,重载铁路在美国首次出现。当时,美国东部的煤矿与铁路合作组成总重约1万吨的单元列车,将整列车煤炭直接送往发电厂或港口,中途不经过任何编组作业,堪称高效。目前,世界上开展重载运输的国家还不是很多,只有澳大利亚、加拿大、中国、南非、美国、俄罗斯、巴西等国土幅员辽阔、资源丰富、铁路较为发达、大宗货物运输较多的国家。当然,更主要的原因还在于重载运输对铁路线路、机车车辆、行车组织等方方面面的要求比较高,一般国家目前还难以达到。正因为如此,重载运输才算得上未来铁路发展的方向之一。
那么,重载运输对铁路线路有何特殊要求呢?由于重载运输的列车重量往往在5000吨以上,按目前每节车载重60吨计算,大约需要80多节,连接起来有1公里多长。所以停靠重载列车的车站站线有效长度基本要达到1050米,最好达到1700米。另外,重载列车拉得多,爬坡自然困难,因此线路的最大坡度不能超过8~9‰,也就是说每1000米的铁路线的上升幅度不得超过8~9米。因为载重量大,一般的轨道无法承载,必须铺设或更换每米重60公斤以上的高强度钢轨,并配套同等强度的其它轨道构件。在有条件的线路地段,尽可能地铺设全断面淬火钢轨无缝线路,采用弹性扣件、硬质碎石道床、钢筋混凝土轨枕以及强化路基等。尽管国外重载运输起步较早,但要满足大秦铁路这样一种大运量、高密度、快速度的运输需求,我们必须重点发展适合自己国情、路情的重载技术。
大秦铁路集纳了钢铁冶金、机械加工、机车车辆装备制造、电子技术、自动化控制技术、电力牵引技术等多学科的先进技术成果,成为展现我国技术经济综合实力的大舞台。作为一项高技术集成的系统工程,重载铁路具有同样的技术带动作用。为实现重载运输运营目标,大秦铁路对钢轨的抗磨耗性和抗疲劳性提出了更严格的要求。钢轨任一断面通过一列2万吨重载列车,通常需要3分钟左右,摩擦产生的温度将使轨温平均上升10摄氏度。我国铁路客运专线运用的60公斤/米钢轨强度一般为880MPa至900MPa,采用专用钢种。重载铁路运用的60公斤/米或75公斤/米钢轨,强度和寿命进一步提高,强度要达到1100MPa甚至1300MPa至1400MPa。
重载列车不怕机车拉不动,怕的是机车指令发出后列车停不下来。大秦铁路60%的线路是山区铁路,如果万吨、2万吨列车下坡时制动不好,很可能车毁人亡,中间的车辆甚至会被挤成“铁饼”。再加上大秦线上列车开行密度大,这就对两万吨重载列车的开行安全提出了更高的要求。为有效解决山区铁路中的通信可靠性问题、长大坡道的周期制动问题和长大列车的纵向冲动问题,大秦铁路在世界重载铁路领域率先实现了LOCOTROL技术和GSM-R平台的有机结合。铁路科研人员把机车同步操纵LOCOTROL技术由过去的点到点通信传输,依靠改进GSM-R综合数字移动通信系统,发展为系统网络通信传输,实现了重载列车前后同步控制。该系统利用无线数据传输技术,由主控机车对从控机车进行同步控制,使第一台主控机车乘务员的每一个操纵动作成为一道指令,通过无线传输,只需0.2秒第二台机车即可自动完成同一动作。以此类推,从第一台机车发出指令到第四台机车完成同一动作,间隔不过0.6秒。机车同步控制的实现,减少了列车运行中产生的纵向冲动,缩短了空气制动的排风、充风时间,减少了列车在长大坡道上运行使用空气制动的次数,确保两万吨重载列车的平稳运行。机车驾驶室里,世界最先进的LOCOTROL机车无线同步操纵系统、GSM-R综合数字移动通信系统,不停地工作着,屏幕上跳动得让人眼花缭乱的彩色数字和曲线,记录着列车每一刻的行进状态。
牵引动力是影响重载列车运行的一个关键因素。2007年,我国通过引进消化吸收再创新生产的和谐型大功率电力机车下线,机车功率达到9600千瓦~10000千瓦,使大秦铁路以往运用4台SS4电力机车(功率6400千瓦)牵引一列2万吨重载列车,改由一前一中2台和谐型大功率电力机车牵引。
中国北方车辆集团大同电力机车有限责任公司研制的“和谐2型”八轴大功率电力机车被业界誉为“顶级大力士”,机车最高运行时速120公里,三机重联可担负2万吨货物运输,相当于4000台5吨大卡车的牵引动力,是目前国内速度最快、牵引货物最重的货运电力机车,机车在-40℃环境条件下可正常存放,采取加温和防寒措施后可正常运用。代表国际货运重载电力机车最高水平。“和谐2型”八轴大功率机车的牵引电机功率达10000千瓦,是当今世界上单机功率最大的铁路机车牵引电机。2007年6月25日,首批“和谐2型”八轴机车在大秦铁路开行2万吨牵引运营。 |
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