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重载铁路技术•什么是重载铁路？•用于运载大宗散货的总重大、轴重大的列车、货车行驶或行车密度和运量特大的铁路。列车重量5000吨，轴重达到或超过25t以上，在至少150km的线路区段单线年运量至少2000万吨以上。重载铁路是一种效率甚高的运输方式。重载列车需着重研究的问题是运行管理、轨道的适应性，以及大宗散货的装卸等。重载铁路㈠世界重载铁路概况重载运输已有近50年的历史，美国、加拿大、巴西、南非、澳大利亚、俄罗斯等10多个国家开展了重载运输，列车牵引重量不断提高，目前一般为1～3万吨。加拿大：典型单元重载列车编组为124辆货车，牵引重量为16000吨美国重载运输美国是世界重载运输首创国，当前美国拥有全部铁路里程23万km，居世界首位。列车平均牵引重量达9632t，货物平均运距1199km。其中开展重载运输的Ⅰ级线路约16万km,其中初期运煤列车长6500m，重44000t，500车辆、6台机车牵引。南非：重载列车的牵引重量一般为18500吨～20000吨澳大利亚：哈默利斯铁矿铁路重载列车一般编组为226辆货车，牵引重量为28000吨㈡国外铁路重载运输编组概况第一种重载运输的基本模式长大列车：机车位于列车的首尾问题：列车纵向冲击严重，容易引起断钩等事故。解决的方法：电空制动（ECP）第二种重载运输的基本模式组合列车（单元列车）：列车由几个单元组成，机车分布于列车中。问题：机车同步操纵？解决的方法：LOCOTROL国际重载运输发展的主要技术特征是：大功率交流传动机车、Locotrol多机车无线同步控制系统、ECP电控空气制动系统、高载重率轻量化铝合金敞车、大轴重低动力货车转向架、调度集中系统等。（三）重载车辆技术1电空制动技术电空制动技术是用微机系统直接控制副风缸向制动缸充风制动及制动缸缓解，空气是制动力产生的来源，但空气不作为制动指令传递的介质。电空制动原理在整列车上安装一根双股（直径为8mm)电缆纵贯机车和车辆。利用该电缆，可将机车上的230VDC电源传到车辆，还可通过电源线上的收发器，在机车和车辆之间进行双向数据传递。通过电缆制动指令以数据的形式从牵引机车传出，同时作用在每辆车上。利用传统的副风缸和制动缸，空气任然是制动作用的力量来源，当处于ECP制动模式时，制动管成总风管，且不同于传统的空气制动系统使列车操作li'c和速度控制更为灵活。ECP原理图电空制动的优点①保证前后车辆制动和缓解的同步作用，使纵向冲动大为改善；②减少空气压力波传播需要的制动空走时间，缩短列车制动距离30%～70%，在闭塞区间长度不变的情况下，可提高列车速度18～30km/h，增加线路的通过能力；③具有良好的阶段制动和阶段缓解作用，便于司机操纵；④因为列车管充气加快，装、卸载时间也加快，缩短了列车停留时间，使列车周转时间缩短，节约能源5%，降低车辆维修成本，手制动控制更精确，减少车轮损伤；⑤ECD装置具有监测车辆制动系统的功能，有利于车辆维护，并可取消守车。为在大秦线开行无线同步操纵重载组合列车，自主研发了800MHZ无线数据传输设备、GSM–R（GlobalSystemforMobile全球移动系统）系统配套的地面应用节点、车载通信单元和网络化的监测等新设备实现了Locotrol技术与800MHz数据电台,Locotrol技术与GSM-R技术的集成创新，以及在GSM一R系统下列车调度通信、调度命令传送、可控列尾数据传输等功能。通过系统集成创新，通信系统良好地满足了在大秦铁路开行多种方式编组2万吨重载组合列车对通信的需求，实现了：（1）2x10000t，l＋1＋可控列尾动力布置方式，2台HXD型电力机车牵引重载组合列车；（2）2x10000t，1+2+1动力布置方式，4台SS4改机车牵引重载组合列车;(3)4x5000t，l+1+1+1动力布置方式．4台SS4机车牵引重载组合列车.2LOCOTROL技术ＬＯＣＯＴＲＯＬ技术是一种ＤＰ（动力分布）控制系统。它利用无线网络传输控制信号，可以实现多台机车的同步遥控，ＬＯＣＯＴＲＯＬ系统的工作原理见图。空气仍然是制动力产生的来源，由于列车中多台机车在不同位置同时向列车管进行工作，相当于多个风源，因此可以缩短列车管空气波的传播距离，提高空气制动系统的工作效率。将动力分散布置在列车中，还可以降低列车头部牵引力，有利于改善列车纵向冲动。LOCOTROL工作原理ＬＯＣＯＴＲＯＬ系统的采用对于制动作用而言，相当于把一列长大列车拆分为若干短编组列车。制动控制命令的传输距离缩短，进而提高了命令响应速度。列车制动时，主控机车通过ＬＯＣＯＴＲＯＬ系统的通讯设备给各从控机车发送制动命令及目标压力等信息，各从控机车接到信号后实施空气制动。由于列车中存在多个制动信号产生源，因此，制动波在列车中的传播是双向的，而不是传统空气制动系统中的由列车首部向尾部顺序传播。因此，各个车辆接收到制动信号的时间差相对于传统空气制动而言大大降低，有利于降低列车纵向冲动。传统制动:空气排放-300米/秒传输牵引时的车钩受力ECP制动:电子命令-9,000米/秒传输牵引时的车钩受力各种牵引方式优缺点对比传统方式受列车的牵引力和制动波速的限制，车钩强度、牵引重量受限。优点：机车车辆同步制动、缓解，最大程度减小了列车的纵向力，冲动最小。缺点：车辆编组必须固定。造价高。分布式动力制动:双向空气排放-600米/秒传输牵引时的车钩受力优点：动力分散布置，采用无线同步控制方式，牵引动力可以分步在列车不同位置，具有结构简单，成本较低，车辆编组有利于按不同目的解编，易于维护管理。结论：采用分布式动力牵引方式符合中国国情，适合大秦线重载特点动力分布式控制系统有以下优点：•使动力分配和制动操作最佳提高牵引能力（增加列车长度），减少列车内部受力，减少对乘务员的需求（使用长列车时）；•减少列车在陡坡运行时的车钩受力，不需要有人驾驶的补机；•使加速和减速更快，改善铁路通过能力，减小列车间隔，加快循环周期，减少停车制动距离(30%），减少停车时间22%）；•使制动缓解动作更快，有效地减少制动管充风时间（60%)，从而减少循环时间改善对低速列车的控制，制动动作更平稳，改善对列车间隙效应的控制；系统集成创新之一：系统网络通信传输为有效解决山区铁路中的通信可靠性问题、长大下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，把机车分布式同步操纵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，使得近3公里长的重载车辆，实现了前后同步控制，操纵误差仅为0．6秒。在这两年半的时间里，大秦铁路前后历经了63项技术改造，先后攻克了万吨和两万吨重载列车不明原因紧急制动和车钩分离惯性故障等技术难题，使列车分离事故锐减90％，一跃跻身世界铁路重载先进行列！系统创新之二：加装可控列尾加装可控列尾，可加速后部列车排风速率，缩短制动距离，减小列车纵向冲动。