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　　作者 | 天地交通，北京交通大學(xué)交通運輸規(guī)劃與管理碩士

　　對于中國鐵路來說，客運主要追求的目標(biāo)是“速度”，要讓更多的乘客以更短的時間到達目的地，而貨運相比客運，對時效性的要求相對降低，主要追求的目標(biāo)是“運量”，要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施條件下，運送更多的貨物，服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展需要。

　　因此，重載鐵路應(yīng)運而生。根據(jù)2005年國際重載協(xié)會理事會提出的新的重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)，要求重載鐵路至少應(yīng)滿足下列3個條件中的2個：①列車牽引質(zhì)量不少于8000噸；②車輛軸重達到或超過27噸；③線路長度不少于150公里的區(qū)段，年計費貨運量不低于4000萬噸。

　　而在中國所有重載鐵路中，不得不提的就是大秦鐵路，它不僅滿足以上三個條件，而且遠遠超過上述標(biāo)準(zhǔn)。

　　大秦線上的萬噸級重載列車（圖片來源：國家鐵路局）

　　（一）蜿蜒600余公里、橫貫晉京津冀，這條“煤河”打破多項世界紀錄

　　大秦鐵路西起山西省大同市，東至河北省秦皇島市，全程蜿蜒653公里，是一條國鐵Ⅰ級貨運專線鐵路，在普鐵時代，國鐵Ⅰ級是最高級。

　　它也是中國境內(nèi)首條重載鐵路兼煤運通道干線鐵路，為中國煤炭運輸事業(yè)做出了巨大貢獻。

　　大秦鐵路線路走向示意圖（作者自繪）

　　在“中國重載鐵路技術(shù)交流暨大秦重載鐵路運營30周年論壇”會議上，與會專家認為，作為中國第一條重載鐵路，大秦鐵路創(chuàng)造并保持著世界單條鐵路重載列車密度最高、運輸能力最大、增運幅度最快、運輸效率最好等多項紀錄。

　　大秦線這條煤運大通道，被形象地稱為流動不息的“煤河”。既然運煤是大秦鐵路的主業(yè)，那么公眾很關(guān)心的一個問題是：大秦鐵路的煤從哪里來，運往哪里去？

　　據(jù)公司公告，大秦鐵路運的煤主要來自山西、內(nèi)蒙古、陜西等煤炭資源豐富的地區(qū)，一路跋山涉水，經(jīng)由鐵路運往秦皇島港后，再通過海運運往東南沿海地區(qū)，部分出口日本、韓國及中國臺灣等地，其余去往天津、河北、遼寧等方向。

　　大秦鐵路貨流方向（圖片來源：國家鐵路局）

　　（二）作為“西煤東運”戰(zhàn)略主通道，它承擔(dān)全國煤炭發(fā)送量近四分之一

　　從中國煤炭產(chǎn)地來看，分布不夠均勻，煤炭的運輸戰(zhàn)略分為“北煤南調(diào)”和“西煤東運”。

　　中國主要煤炭分布（圖片來源：中國產(chǎn)業(yè)研究報告網(wǎng)，圖片內(nèi)容略有調(diào)整）

　　公眾關(guān)心的另一個問題是：既然煤炭分布不均，為什么不能在富煤的區(qū)域修建發(fā)電廠就地發(fā)電，然后以電的形式傳輸，這樣不是更加經(jīng)濟嗎？國家花費大力氣修建大秦鐵路這樣的重載運煤線路是否必要？

　　答案是當(dāng)然必要。

　　首先，如果以電的形式傳輸，必須要修建輸電線路，以大秦鐵路的億噸級煤炭年運輸量來說，如果不采用特高壓輸電，估計需要修建數(shù)條輸電線路，對土地的占用較鐵路大得多。

　　其次，大秦鐵路運輸?shù)拿禾坎蝗际怯脕戆l(fā)電的。

　　據(jù)央視網(wǎng)專題片《大秦鐵路傳奇》報道，大秦鐵路擔(dān)負著全國六大電網(wǎng)、五大發(fā)電公司、380多家主要電廠、十大鋼鐵公司和六千多家企業(yè)生產(chǎn)用煤的運輸任務(wù)，用戶群輻射全國26個省、市、自治區(qū)。

　　比如鋼鐵公司、企業(yè)是需要生產(chǎn)用煤的，沒有煤炭就無法進行正常的生產(chǎn)作業(yè)。

　　大秦鐵路提供生產(chǎn)用煤的去向企業(yè)（作者自繪）

　　最后，從環(huán)境角度來說，在煤礦附近建電廠，將加劇煤礦附近區(qū)域的環(huán)境污染，而且火力發(fā)電過程中需要用到大量的水，將加劇當(dāng)?shù)厮Y源短缺。

　　因此，大秦鐵路這條“西煤東運”戰(zhàn)略主通道對于中國來說意義非凡。

　　如果我們把時針撥回34年前，大秦鐵路于1985年破土動工，1988年開通運營，設(shè)計年運量為1億噸，1989年年運量僅有2782萬噸。而當(dāng)時間來到2018年，大秦鐵路2018年煤炭發(fā)送量已達到5.51億噸，占全國鐵路煤炭發(fā)送總量的23.14%，是1989年運量的近20倍。

　　大秦鐵路上市以來煤炭運輸量整體呈快速上漲趨勢（作者自繪 數(shù)據(jù)來源：公司年報）

　　要知道，國際貨運重載線路的年運量理論極限只有2億噸，這意味著，大秦線的實際運量是理論極限值的2.755倍。

　　大秦鐵路2018年日均運輸煤炭150萬噸，平均每秒就有17.36噸煤炭從大同出發(fā)，隨著列車一路向東奔馳。

　　據(jù)《山西日報》報道，截至2019年5月初，大秦線已累計運出64億3000萬噸煤，有力地支持了國民經(jīng)濟發(fā)展。

　　（三）1萬噸、2萬噸、3萬噸，大秦線上的萬噸級列車牽引重量不斷刷新

　　如何進一步擴能提高運輸量？這是開行初期大秦線要考慮的問題。決定大秦鐵路運量的有三個關(guān)鍵指標(biāo)：列車運行速度、列車發(fā)車間隔、列車牽引重量。

　　對于列車運行速度，考慮到沿途60%均為山區(qū)地形，速度提升空間已到瓶頸；對于列車發(fā)車間隔，這是由裝車時間、裝車時列車速度等因素決定的。

　　作為世界上煤炭運輸最繁忙的干線之一，平均不到15分鐘，就有一列重載列車從大秦線“龍頭”湖東站的重車編組場內(nèi)發(fā)出，能達到如此短的發(fā)車間隔，不得不說大秦鐵路創(chuàng)造了一個“奇跡”。

　　顯然，大秦線別無選擇，必須從提高列車牽引重量入手（對于列車牽引重量，也就是一列車所裝運的煤的數(shù)量），從5000噸列車開始，逐步開行1萬噸、2萬噸重載列車。

　　要運輸動輒上萬噸的煤炭，必須要大功率的電力機車來牽引。

　　據(jù)《人民鐵道報》報道，2007年，大秦線開行的“1+1”模式2萬噸重載列車，實現(xiàn)了和諧1型、和諧2型電力機車互聯(lián)互通，也就是說車頭放1列機車，尾部再放1列機車。

　　2014年4月2日，大秦線3 萬噸組合列車運行試驗取得圓滿成功，創(chuàng)造了中國鐵路重載列車牽引重量的新紀錄。

　　大秦線上的運煤專列整裝待發(fā)（圖片來源：人民鐵道網(wǎng)）

　　（四）兩萬噸列車長度接近2.5公里，沿途橋隧交錯，列車運行控制難度極大

　　大秦鐵路上的列車日夜不息、翻山越嶺，行車安全是重中之重。

　　以兩萬噸列車為例，一般為204節(jié)（實際可能變化）重載車廂，長度接近2.5公里。這是什么概念，如果你站在路邊，看著大秦線上開來的列車呼嘯而過，最起碼需要2分多鐘。

　　由于列車長度非常長，同時沿途地形復(fù)雜，多彎路，多坡道，多橋涵隧道，山、橋、隧道相互交錯，沿途隧道52座，有時一列車甚至穿過5個隧道，這也給列車運行控制帶來了難題。

　　第一個難題是：列車縱向受力的復(fù)雜性給列車編組穩(wěn)定性帶來風(fēng)險。

　　當(dāng)列車勻速行駛在平地時，貨車之間通過車鉤相連，受力比較平穩(wěn)。而重載列車長度如此之長，同時沿途坡度不一，很容易出現(xiàn)列車前面上坡、后面下坡的場景。

　　當(dāng)出現(xiàn)不同的貨車處在不同的坡度時，貨車及車鉤承受的縱向載荷急劇增大且受力不均，如果駕駛員稍有不慎，很容易出現(xiàn)車鉤疲勞損壞甚至脫鉤。

　　因此，重載列車司機受到的培訓(xùn)較一般貨車司機更加嚴格。

　　翻山越嶺的大秦線重載列車（圖片來源：人民鐵道網(wǎng)）

　　第二個難題是：運行初期采用傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)效率較低。

　　大秦鐵路全線最大的坡度達到了千分之二，這么大的龐然大物當(dāng)遇到問題時能否安全剎住車，制動技術(shù)對列車運行至關(guān)重要。

　　在運行初期，重載組合列車一般采用空氣制動系統(tǒng)，在制動時氣壓通過制動管路從車頭向車尾傳播，由于重載列車長度較長，很容易出現(xiàn)前后部制動力不一致，以及制動時間較長的問題。

　　2004年起，大秦鐵路開始采用機車無線同步操縱技術(shù)（Locotrol技術(shù)）進行制動，該技術(shù)利用無線網(wǎng)絡(luò)傳遞信號，可以實現(xiàn)多臺機車的同步遙控，使多臺機車同時向制動管路開始工作，提高了制動效率。

　　Locotrol技術(shù)實現(xiàn)了動力分散，提高了制動效率（作者自繪）

　　另外值得一提的是，重載列車在制動時是可以產(chǎn)生能量的，大秦線上的機車裝備了制動電能反饋系統(tǒng)，采用再生制動技術(shù)，制動時產(chǎn)生的能量可反饋回電網(wǎng)，實現(xiàn)了最大程度的節(jié)約能源。

　　結(jié)語

　　作為一項讓人嘆為觀止的復(fù)雜系統(tǒng)工程，大秦鐵路在提高運量這條路上，始終沒有停下超越極限的腳步。每日在大秦線上日夜奔馳的萬噸級重載列車，像一條條鋼鐵巨龍，時刻向世界展示著在中國鐵路重載技術(shù)支撐下的“大國工程”的輝煌。