国内外铁路重载运输发展概述 - 图文

第一章 国内外铁路重载运输发展概述

1 国外铁路重载运输发展概况

1.1 发展历程

重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，特别是在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家，如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等，发展尤为迅速。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要趋势。

世界铁路重载运输是从20世纪50年代开始出现并发展起来的。第二次世界大战后的经济复苏以及工业化进程的加快，对原材料和矿产资源等大宗商品的需求量增加，导致这些货物的运输量增长，给铁路运输提出了新的要求，而大宗、直达的货源和货流又为货物运输实现重载化提供了必要的条件。铁路部门从扩大运能、提高运输效率和降低运输成本出发，也希望提高列车的重量。同时，铁路技术装备水平的不断提高，又为发展重载运输提供了技术保障。

从20世纪50年代起，一些国家铁路就有计划、有步骤地进行牵引动力的现代化改造，先后停止使用蒸汽机车，新型大功率内燃和电力机车逐步成为主要牵引动力。由于内燃、电力机车比蒸汽机车性能优越，操纵便捷，采用多机牵引能获得更大的牵引总功率，这为大幅度提高列车的重量提供了必需的牵引动力。从而，以开行长大列车为主要特征的重载运输开始出现。但这一时期的重载技术尚不配套，长大列车货车间的纵向冲动、车钩强度、机车的合理配置、同步操纵及制动等技术问题都没有得到很好的解决。

20世纪60年代中后期，重载运输开始取得实质性进展，并逐步形成强大的生产力。美国、加拿大及澳大利亚等国铁路相继在运输大宗散装货物的主要方向上开创了固定车底单元列车循环运输方式，而且发展很快。美国1960年只有1条固定的重载单元列车运煤线路，年运量不过120万t；而到1969年，重载煤炭运输专线增加到293条，运量占铁路煤炭运量的近30%。前苏联在20世纪60年代末为解决线路大修对运输的干扰，在通过能力紧张的限制区段组织开行了将两列普通货车连挂合并的组合列车，这种行车组织方式后来成为提高繁忙运输干线区段能力的重要措施。

南非铁路在20世纪60年代末开始引进北美重载单元列车技术，并从70年代开始在其窄轨

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运煤和矿石的线路上，逐步把列车重量提高到5400t和7400t，并不定期开行总重11000t的重载列车。巴西铁路是从20世纪70年代中期开始，通过借鉴、引进北美和南非的技术，开行重载单元列车。另外，德国、波兰、瑞典、印度等国，也根据各自国家的具体情况和实际需要，开行了重量和长度都超过普通列车标准的重载列车。

20世纪80年代以后，由于新材料、新工艺、电力电子、计算机控制和信息技术等现代高新技术在铁路上的广泛应用，铁路重载运输技术及装备水平又有了很大提高。特别是在大功率交流传动机车，大型化、轻量化车辆，同步操纵和制动技术等方面有了新的突破，极大地促进了重载运输的发展。

近50年来，重载运输技术的不断进步，推动了重载列车试验牵引重量的世界纪录不断被刷新：

— 1967年10月，美国诺福克西方铁路公司（N&W，现已归入诺福克南方铁路公司）在韦尔什—朴次茅斯间250km区段内，开行了500辆煤车编组的重载列车，由分布在列车头部和中部的6台内燃机车进行牵引。列车全长6500m，总重达44066t。

— 1989年8月，南非铁路在锡申—萨尔达尼亚矿石运输专线上，试验开行了660辆货车编组的重载列车，由16台机车牵引（5台电力机车+470辆货车+4台电力机车+190辆货车+7台内燃机车+1辆罐车+1辆制动车）。列车总长7200m，总重达71600t。

— 1996年5月28日，澳大利亚在纽曼山—海德兰铁路线上，开行了540辆货车编组的重载列车，由10台Dash 8型内燃机车牵引（3台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+2台机车+135辆货车+1台机车）。列车总长5892m，总重达72191t，净载重57309t。这次试验列车平均车速为57.8km/h，最高达75km/h。

— 2001年6月21日，澳大利亚在纽曼山—海德兰铁路线上，开行了682辆货车编组的重载列车，由8台AC 6000型机车牵引。列车总长7353m，总重达99734t，净载重82000t，创造了最长、最重列车新的世界记录。8台机车分散布置，每两台一组，分成3组，另外两台机车单独布置。1名司机通过LOCOTOL机车无线同步操纵系统操纵全部机车。该列车平均车速为55km/h。

目前，国外重载列车实际运营中的牵引重量一般为1万～3万t，美国重载列车编组通常为108辆货车，牵引重量为13600t；加拿大典型单元重载列车编组为124辆货车，牵引重量为16000t；南非重载列车的牵引重量一般为20000t；澳大利亚纽曼山重载铁路列车的编制通常为320辆货车，牵引重量在37500t；巴西维多利亚—米纳斯铁路标准编组列车为320辆编组，列车牵引重量31000t。国外年运量超过1亿t的重载铁路主要有：巴西维多利亚·米纳斯铁路（898km），年运量为1.3亿t、卡拉雅斯铁路（892km）运量为1.08亿t；澳大利亚纽曼山—海德兰铁路（426km），年运量为1.09亿t。

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1.2 主要国家铁路重载运输 1.2.1 美国

美国是世界上最早发展重载运输的国家之一。其重载运输的发展历程大体可以分为三个阶段：

第一阶段，从20世纪50年代到70年代末，重载运输在铁路货运整体低迷的背景下诞生并初步发展。从20世纪40年代后半段开始，在政府对铁路长期严格管制以及公路、航空运输迅猛发展的双重影响下，美国铁路在运输市场上的份额大幅下降。为了改善这种不利状况，美国铁路从50年代起开始有计划地着手牵引动力的现代化改造，大力发展新型大功率机车，为发展重载运输储备技术能力。20世纪60年代正式开展重载运输业务，主要通过重载单元列车运输煤炭。1960年，美国只有1条固定的重载单元列车运煤线路，年运量不过120万t，到1969年重载煤炭运输专线增加到293条，运量达1.44亿t，占铁路煤炭运量的近30%。1967年10月，美国诺福克西方铁路公司创造了总重44066t重载列车世界记录。

第二阶段，从20世纪70年代末到20世纪90年代末，通过提高轴重、增加装载能力等举措，推动重载运输飞速发展，带动了美国铁路货运的复兴。在这一阶段内，美国铁路重载运输的发展受到了三方面因素的影响和推动。一是20世纪70年代世界石油危机使煤炭在新的能源结构中占有重要地位，煤炭运输成为美国政府关心的重要问题。二是公路、航空运输迅速发展带来的环境污染和交通拥堵问题日益突出，政府和民众逐渐认识到铁路是一种环保的、可持续的运输方式，美国政府分别于1978年和1980年颁布了“4R铁路复兴法”、“斯塔格斯法”，解除了对铁路的严格管制，为铁路发展提供了较好的政策环境。三是1978年第一届国际重载大会召开，重载运输成为国际公认的铁路货运发展方向。

在上述背景下，20世纪70年代末，美国Ⅰ级铁路公司开始大力发展重载运输，为美国铁路的复苏做出了重要贡献。到1999年，铁路货运市场份额为40.3%，远远高于公路29.4%、水运13.1%、航空4%、石油管道16.8%的水平。此外，北美Ⅰ级铁路公司的货车平均容量提高了15.1%，事故率降低了64%，运行成本减少了65%，生产率1提高了171%（达到271%），并且创造了相当高的收入水平。据1998年AAR统计，北美重载铁路运输收入主要包括三项：煤运收入80亿美元，化学产品运输收入47亿美元，汽车及设备运输收入32亿美元。

第三阶段，进入21世纪后，美国铁路加强交流内燃机车和轮轨界面等技术领域的研究，进一步提高重载运输效率和生产率。经过40多年的发展，美国重载运输已经确立了其在货运市场中的牢固地位。目前，美国70%的铁路线路为重载铁路，标准轴重33t。重载列车编组通

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每一美元运营成本所获得的货运周转量。

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常为108辆货车，由3～6台机车牵引，列车总重为13600t。重载列车采用大容量、低自重的货车，最大允许轴重范围在29.8～35.7t之间。一般采用大功率内燃机车多机牵引，并配合采用机车同步操纵技术。重载运输线路采用重型钢轨，最大可达近70kg/m。为了适应重载运输的需要，一些主要编组站的股道长达数公里。对于煤炭运输车辆，一些铁路公司采取了5列一组、整列无隔墙的槽式车组，以减轻自重，增加载重。为进一步开拓重载运输市场，美国还在海铁联合运输中开行了高效率的双层集装箱重载货物列车，使重载运输前景被更加看好。

考虑到线路条件等各方面因素的限制，为了进一步提高重载运输的效率，降低成本，美国铁路将重载运输发展的重点由增加车辆轴重转向加强交流内燃机车和轮轨界面两个领域的研发。例如增大交流内燃机车功率，改善轮轨粘着力，提高转向架的导向性能，对机车和列车运行状况进行智能监控，研究电空制动技术，对故障车辆的稳定性监控及处理智能技术，研制更好的车辆合成材料，使用IT技术进行车辆维护保养，轨道故障探测系统等方面。 1.2.2 澳大利亚

澳大利亚的矿产资源非常丰富，煤炭和铁矿石以及铝土、黄金的储量都位居世界前列。煤炭主要分布在东南部的新南威尔士州，这里的煤田面积达55000km2以上，储量占全国75%。

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铁矿石主要分布在西澳大利亚西部的皮尔巴拉（Pilbara）地区。铝土矿分布在北部的约克角半岛等地。澳大利亚昆士兰煤矿是世界上最大的煤矿之一，煤产量逐年上升，1994年为0.85亿t，2005年为1.5亿t。澳大利亚必和必拓（BHPbilliton）、力拓（RioTinto）与巴西的淡水河谷（CVRD）公司是世界三大矿业巨头。它们掌控了全世界铁矿石海运量的70%。此外，澳大利亚还是世界上主要的粮食（小麦）输出国之一。这样的资源特点推动了澳大利亚铁路重载运输的发展。

自从美国南方铁路公司（Southern Railroad）于1960年成功开行重载单元列车以后，澳大利亚铁路很快就接受并采用铁路重载运输。澳大利亚最早的重载线路是由窄轨铁路改造而成的。20世纪60年代初，昆士兰州对1067mm窄轨铁路进行了技术改造，实现以运煤为主的窄轨铁路的重载运输。到20世纪60年代中期，澳大利亚改建和新建的重载运输铁路已经达到约4000km。其中1067mm轨距的铁路占很大比例。20世纪70年代以后又新建了几条重载铁路。澳大利亚具有代表性的三条重载铁路见图 。

图 澳大利亚重载铁路分布图

— 昆士兰州古涅拉至海衣角的电气化运煤铁路线 — 纽曼山铁路 — 哈默斯利铁矿铁路

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（1）昆士兰的电气化运煤铁路线

该线从港口到科帕贝拉为145km长的双线铁路，科帕贝拉至不同方向的8个矿区均为单线铁路。轨距为1067mm，钢轨重量60kg/m，轴重22.5t。最远的煤矿到港口的距离为293km。运煤列车从矿区到港口往返循环运行。有的列车编挂148辆旋转车钩式货车，总重10500t，由5台机车牵引；另一些列车编挂120辆底开门货车，总重9500t，由4台机车牵引。这些列车都采用动力分散布置方式，即列车前部2台机车，中部2～3台机车。仅头部机车的司机一人操纵，通过Locotrol同步遥控装置控制其他所有的机车。

（2）必和必拓（BHP Billiton）公司纽曼山铁路

澳大利亚的必和必拓（BHP Billiton）公司是世界最大的采矿业公司之一，在钢铁工业的原材料方面，它是位于世界领先的供应商。金属铜的产量位世界第三；煤炭产量排世界第二；战略金属镍的产量也位居世界第3；核能原料铀的产量是世界五强之一。此外，石油和天然气的产量也在世界上具有相当地位。

必和必拓公司的铁路系统路网总长约800km。必和必拓在皮尔巴拉地区拥有5座大的矿山，通过两条主要的铁路干线，以及一些短的支线连到印度洋沿岸的海德兰港（Port Hedland），都为单线铁路。这两条线路是：全长426km连接纽曼山矿山（Mt.Newman）与海德兰港（Port Hedland）的纽曼山铁路以及通向附近其他几个矿区的支线。另一条是全长210km从亚利耶（Yarrie）矿区到海德兰港的亚利耶铁路。这两条线路每天开行12对重载列车。前者是澳大利亚目前最长的私有铁路之一，它通过几条支线通到不同的矿点，开行世界上最长和最重的重载列车。

BHP纽曼山重载铁路的年运量为1.09亿t，典型的列车由6台6000马力的机车牵引，大多数列车编挂208辆矿石货车。每辆货车装载约125t铁矿石，轴重37.5t，列车总重32000t，载重26000t。线路上安装了调度集中控制系统（CTC），由海德兰港进行统一调度指挥。重车的最高速度是75km/h。列车从纽曼山到海德兰港的单程开行时间约8小时。而亚利耶—海德兰港的亚利耶铁路上开行的列车比纽曼山到海德兰港铁路的列车要小，通常是一台机车牵引90辆矿石货车。

铁路运输是必和必拓公司铁矿石生产链上不可忽缺的一个环节，它的铁路系统是世界上技术最先进和效率最高的铁路之一。近年来，澳大利亚重载列车不断刷新世界记录。1996年5月28日，必和必拓公司在纽曼山铁路上试验开行总重达72191t的重载列车，2001年6月21日又创造了总重达99734t的重载列车试验记录。

由于世界上，尤其是亚洲地区钢铁工业发展，对铁矿石的需求旺盛，近年矿石出口大幅度上升，必和必拓计划把年产量增加到1.55亿t。为此，必和必拓公司于2007年新购买了10

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台大功率内燃机车和860辆铁矿石货车，以适应铁路运量的增加。必和必拓公司现共有91台机车和大约4000辆运送矿石的货车。

（3）皮尔巴拉铁矿公司（Pilbara Iron）哈默斯利铁矿铁路

皮尔巴拉地区的另一家铁矿石铁路运输经营者是力拓（RioTinto）矿业集团下属的皮尔巴拉铁矿公司（Pilbara Iron），该公司以前称为皮尔巴拉铁路公司（Pilbara Rail）。它是在力拓公司并购了哈默斯利铁矿公司（Hammersley Iron）及罗伯河铁矿公司（Robe River Iron）以后，把这二家公司的采矿、铁路及港口等业务整合起来后组建而成的。但这二家公司仍然保留对它们各自的资产，包括线路、机车车辆的所有权。管理则由皮尔巴拉铁矿（Pilbara Iron）公司负责。

皮尔巴拉铁矿公司经营1200km的铁路网，澳大利亚最大的私人拥有和运营的铁路之一，服务于10个矿山和2个港口，全部列车都由位于Dampier的调度中心进行控制。皮尔巴拉铁矿公司的重载列车比必和必拓公司的列车稍小，哈默斯利铁路上的重载列车通常在230辆以上，每辆车载重100t以上，列车总重2.95万t，长2400m。与昆士兰铁路和必和必拓铁路不同的是它由集中布置在列车前端的2～3台机车牵引，而不是把几台机车分别布置在列车的前部和中部的动力分散布置方式。列车平均周转时间33小时，每25分钟有一列列车在线路上开行。皮尔巴拉铁矿公司铁路年运输能力在1.3亿t以上，目前每年运量1.1亿t。

（4）Fortescue金属集团重载铁路

由于世界范围内对铁矿石的需求强劲，在皮尔巴拉地区又成立了一家新的铁矿石开采和铁路运输经营者——Fortescue金属集团。该公司与中国的钢铁企业合作共同开发皮尔巴拉地区的铁矿并建设该矿区与海德兰港之间长260km的铁路。2007年年底，该铁路已建成，将开行2500m长，牵引重量为30000t的重载列车。所运输的铁矿石主要输往中国。 1.2.3 巴西

巴西的矿产、水力、森林等自然资源在世界上均占重要地位。铁矿总储量达800多亿t，居世界前列。巴西的淡水河谷矿业公司（CVRD）是世界最大的矿业巨头之一。它属下的维多利亚·米纳斯铁路和卡拉亚斯铁路也是世界铁路界著名的重载运输铁路，主要是用于把铁矿石运往港口。巴西重载铁路见图 。

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图 巴西重载铁路分布图

（1）维多利亚·米纳斯铁路

巴西维多利亚·米纳斯铁路位于巴西的东南部，轨距1000mm，长度898km，相当于巴西全部铁路网的3.1%，其中594km为双线。该线于1904年5月18日开通，20世纪40年代被CVRD（淡水河谷公司）收购,是巴西最现代化和运量最大的一条铁路，最繁忙区段平均每天开行列车63列，2004年运量为1.19亿t，2005年达到1.3亿t（占巴西全国铁路货运量的32%），2009年运量预计可达到1.77亿t。其货运量中80%是铁矿石，20%是其他货物，包括钢铁、煤炭、石灰石、生铁、农产品等60余种。拥有员工2800人；机车207台，货车15376辆。

2001～2003年，维多利亚·米纳斯铁路重载列车标准编组为320辆，平均总重31000t，由3台机车分散布置牵引，机车总功率8950kW的列车。由于在大多数编组站，对于编组超过240辆的列车，还必须增加一些额外的作业，2004年该铁路将重载列车标准编组改为了240辆。但是，目前编挂320辆空车的列车仍然在正常运行。铁路方面也对其他编组方案进行了试验和模拟。

（2）卡拉亚斯铁路（EFC）

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卡拉亚斯铁路也属于淡水河谷矿业集团所拥有，位于巴西的北部，是一条把铁矿石从矿山运输到大西洋沿岸的蓬塔马代拉港（Ponta da Madeira）的重载运输铁路，建造于1982～1985年，线路长度892km，轨距1600mm。与维多利亚·米纳斯铁路的不同之处是，前者是米轨铁路，而卡拉亚斯铁路却是一条单线宽轨铁路（轨距1600mm），而维多利亚·米纳斯铁路的大部分区段是双线铁路。

因为是单线，卡拉亚斯铁路有49处会车侧线，最大轴重31.5t。重车方向最大坡度3‰。线路中73%是直线，27%是曲线，共有347段曲线区段。该铁路是世界上生产效率最高的铁路之一。线路的最高允许速度空车为80km/h，重车75km/h。整条铁路由一个最近经过现代化改造的中央调度台（CCP）进行控制。机车上装备有车载计算机，可实现地面与列车之间有数据通信系统。此外，还装备了GPS列车跟踪系统和遥控遥测装置，能监视铁路线上行驶的所有机车的位置。

卡拉亚斯铁路以货运为主，主要任务是运输铁矿石，从卡拉亚斯的铁矿山运送到在圣路易斯附近的蓬塔马代拉，往返一次，包括更换乘务员、补充燃料、装卸矿石等在内，通常需要58小时。每天开行30列列车。在客运方面，每周在圣路易斯与Parauapebas之间860km的线路上单向开行三趟旅客列车，每趟列车由16辆客车编组成，年运送旅客大约45万人。

1985年，卡拉亚斯铁路正式开通，开行160辆编组的列车，当年运量为3500万t。随着运量的增加，列车编组也不断增加。到1994年，标准列车编组提高到202辆。2006年，列车编组达到208辆，列车总重超过了20000t，货车轴重达30.5t，运量增加到8940万t（其中91%是铁矿石，其他货物有大豆、生铁、锰矿、燃料、铜和公路车辆等）。2007年，卡拉雅斯铁路运量到达了1.08亿吨，成为世界上最繁忙的单线铁路。

2006年10月，卡拉亚斯铁路采用多台机车分散布置的方法，开始试验编组312辆的列车，与208辆列车相比，运能可提高50%。这种长度3.2km的列车前端是2台机车，然后是104辆货车，中间是2台机车，后面是208辆货车。第一台机车上有一名司机，其他机车都受Locotrol控制。拉亚斯铁路计划于2008年开始正常开行编组为312辆的重载列车。 1.2.4 南非

20世纪60年代末，南非铁路就已经开始发展重载运输。相对其他国家，南非铁路的重载运输发展有其独特的优越性。首先，南非作为世界五大矿产国之一，矿产资源极为丰富，其北部地区盛产煤炭和高品质的铁矿石，出口形势很好。另外，南非地处两大洋间的航运要冲，拥有世界上最繁忙的海上通道。在将北部矿区的煤炭和铁矿石运往大西洋、印度洋沿岸主要港口转运出口的过程中，南非铁路发挥着极其重要的作用。因此，南非铁路积极借鉴美国铁

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路的经验，开始大力发展重载运输。目前，南非重载列车的牵引重量一般为20000t。

发展初期，南非引进了北美重载单元列车技术，从20世纪70年代开始修建重载铁路，其后又对线路进行过数次升级和改造。南非有两条重载铁路：一条是从锡申（Sishen）到萨尔达尼亚（Saldanha）的矿石运输专线（Orex），里程861km；另一条是从北部的煤炭基地姆普马兰加（Mpumalanga）到理查兹湾（Richardsbay）的运煤专线（COALlink），里程580km。南非重载铁路分布见图 。

Orex矿石运输专线建成后，每年通过该线出口的铁矿石运量为1750万t。后经过不断的升级和改造，Orex线发展成为重载运输线路，车辆轴重达到了30t，开行编组为200辆甚至达342辆的重载列车。与此同时，线路运能持续增长，2007年该线完成的矿石运量为3000万t，2008年的目标为3500万t，预计到2010年，该线路的运输能力将提高到4100万t。

COALlink运煤专线于1976年建成之日起，即成为南非煤炭出口的大通道。线路最初的设计能力是每年2100万t，由内燃机车牵引轴重为18.8t的货车，编组为76辆。此后按重载运输要求多次进行升级和改造，到1989年已开行了编组200辆的列车，轴重达到26t。2007年，COALlink线路完成的煤炭运量为6700万t。

重载运输线路的开行对南非铁路的运输效益影响较大。两条线路总里程不到1500km，约占南非铁路里程的6.3%2，然而却完成了全国铁路约45%的运量，使南非铁路的纯利润率高达4.6%（南非铁路货运收入约占总收入的81.2%）。煤炭运输公司和矿石运输公司分别将南非大煤田、铁矿生产基地与港口连接起来，形成便捷的运输通道，实现了大运量、低成本的运营模式，在煤炭和矿石运输市场中极具竞争力。 1.2.5 俄罗斯

俄罗斯联邦幅员辽阔、资源丰富，煤炭、矿石等大宗货物运量占有较大比重。早在20世纪50年代中期，前苏联就开始研究铁路重载运输技术，通过大规模普及电力牵引和内燃牵引，普及自动闭塞、电气集中，实施复线改造，延长站线长度，铺设重型钢轨，配备大载重车辆等，以提高货物列车的平均重量。60年代末，普里伏尔加铁路局为了解决运营区段上因进行线路维修施工，造成能力受到损失、运输秩序被打乱的问题，开行了将两列或以上的普通列车直接连挂、合并运行的组合列车，以加速列车发行。

1979年，全俄铁道科学研究院和勘测设计研究院研究提出了将列车重量提高到6000t的具体建议，并在西伯利亚和哈萨克斯坦与乌拉尔、欧洲部分相连的线路上完成了重载列车牵引

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南非铁路里程约为2.3万km

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