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

　　對(duì)于中國(guó)鐵路來(lái)說(shuō)，客運(yùn)主要追求的目標(biāo)是“速度”，要讓更多的乘客以更短的時(shí)間到達(dá)目的地，而貨運(yùn)相比客運(yùn)，對(duì)時(shí)效性的要求相對(duì)降低，主要追求的目標(biāo)是“運(yùn)量”，要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施條件下，運(yùn)送更多的貨物，服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

　　因此，重載鐵路應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)2005年國(guó)際重載協(xié)會(huì)理事會(huì)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(gè)條件中的2個(gè)：①列車(chē)牽引質(zhì)量不少于8000噸；②車(chē)輛軸重達(dá)到或超過(guò)27噸；③線路長(zhǎng)度不少于150公里的區(qū)段，年計(jì)費(fèi)貨運(yùn)量不低于4000萬(wàn)噸。

　　而在中國(guó)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(gè)條件，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)。

　　大秦線上的萬(wàn)噸級(jí)重載列車(chē)（圖片來(lái)源：國(guó)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(xiàng)世界紀(jì)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(guó)鐵Ⅰ級(jí)貨運(yùn)專(zhuān)線鐵路，在普鐵時(shí)代，國(guó)鐵Ⅰ級(jí)是最高級(jí)。

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

　　大秦鐵路線路走向示意圖（作者自繪）

　　在“中國(guó)重載鐵路技術(shù)交流暨大秦重載鐵路運(yùn)營(yíng)30周年論壇”會(huì)議上，與會(huì)專(zhuān)家認(rèn)為，作為中國(guó)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(chē)密度最高、運(yùn)輸能力最大、增運(yùn)幅度最快、運(yùn)輸效率最好等多項(xiàng)紀(jì)錄。

　　大秦線這條煤運(yùn)大通道，被形象地稱(chēng)為流動(dòng)不息的“煤河”。既然運(yùn)煤是大秦鐵路的主業(yè)，那么公眾很關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是：大秦鐵路的煤從哪里來(lái)，運(yùn)往哪里去？

　　據(jù)公司公告，大秦鐵路運(yùn)的煤主要來(lái)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(yùn)往秦皇島港后，再通過(guò)海運(yùn)運(yùn)往東南沿海地區(qū)，部分出口日本、韓國(guó)及中國(guó)臺(tái)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(lái)源：國(guó)家鐵路局）

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

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

　　中國(guó)主要煤炭分布（圖片來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)，圖片內(nèi)容略有調(diào)整）

　　公眾關(guān)心的另一個(gè)問(wèn)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(jì)嗎？國(guó)家花費(fèi)大力氣修建大秦鐵路這樣的重載運(yùn)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(jí)煤炭年運(yùn)輸量來(lái)說(shuō)，如果不采用特高壓輸電，估計(jì)需要修建數(shù)條輸電線路，對(duì)土地的占用較鐵路大得多。

　　其次，大秦鐵路運(yùn)輸?shù)拿禾坎蝗际怯脕?lái)發(fā)電的。

　　據(jù)央視網(wǎng)專(zhuān)題片《大秦鐵路傳奇》報(bào)道，大秦鐵路擔(dān)負(fù)著全國(guó)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(yùn)輸任務(wù)，用戶群輻射全國(guó)26個(gè)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(méi)有煤炭就無(wú)法進(jìn)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(yùn)”戰(zhàn)略主通道對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)意義非凡。

　　如果我們把時(shí)針撥回34年前，大秦鐵路于1985年破土動(dòng)工，1988年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)年運(yùn)量為1億噸，1989年年運(yùn)量?jī)H有2782萬(wàn)噸。而當(dāng)時(shí)間來(lái)到2018年，大秦鐵路2018年煤炭發(fā)送量已達(dá)到5.51億噸，占全國(guó)鐵路煤炭發(fā)送總量的23.14%，是1989年運(yùn)量的近20倍。

　　大秦鐵路上市以來(lái)煤炭運(yùn)輸量整體呈快速上漲趨勢(shì)（作者自繪 數(shù)據(jù)來(lái)源：公司年報(bào)）

　　要知道，國(guó)際貨運(yùn)重載線路的年運(yùn)量理論極限只有2億噸，這意味著，大秦線的實(shí)際運(yùn)量是理論極限值的2.755倍。

　　大秦鐵路2018年日均運(yùn)輸煤炭150萬(wàn)噸，平均每秒就有17.36噸煤炭從大同出發(fā)，隨著列車(chē)一路向東奔馳。

　　據(jù)《山西日?qǐng)?bào)》報(bào)道，截至2019年5月初，大秦線已累計(jì)運(yùn)出64億3000萬(wàn)噸煤，有力地支持了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

　　（三）1萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸、3萬(wàn)噸，大秦線上的萬(wàn)噸級(jí)列車(chē)牽引重量不斷刷新

　　如何進(jìn)一步擴(kuò)能提高運(yùn)輸量？這是開(kāi)行初期大秦線要考慮的問(wèn)題。決定大秦鐵路運(yùn)量的有三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：列車(chē)運(yùn)行速度、列車(chē)發(fā)車(chē)間隔、列車(chē)牽引重量。

　　對(duì)于列車(chē)運(yùn)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(duì)于列車(chē)發(fā)車(chē)間隔，這是由裝車(chē)時(shí)間、裝車(chē)時(shí)列車(chē)速度等因素決定的。

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

　　顯然，大秦線別無(wú)選擇，必須從提高列車(chē)牽引重量入手（對(duì)于列車(chē)牽引重量，也就是一列車(chē)所裝運(yùn)的煤的數(shù)量），從5000噸列車(chē)開(kāi)始，逐步開(kāi)行1萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸重載列車(chē)。

　　要運(yùn)輸動(dòng)輒上萬(wàn)噸的煤炭，必須要大功率的電力機(jī)車(chē)來(lái)牽引。

　　據(jù)《人民鐵道報(bào)》報(bào)道，2007年，大秦線開(kāi)行的“1+1”模式2萬(wàn)噸重載列車(chē)，實(shí)現(xiàn)了和諧1型、和諧2型電力機(jī)車(chē)互聯(lián)互通，也就是說(shuō)車(chē)頭放1列機(jī)車(chē)，尾部再放1列機(jī)車(chē)。

　　2014年4月2日，大秦線3 萬(wàn)噸組合列車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)取得圓滿成功，創(chuàng)造了中國(guó)鐵路重載列車(chē)牽引重量的新紀(jì)錄。

　　大秦線上的運(yùn)煤專(zhuān)列整裝待發(fā)（圖片來(lái)源：人民鐵道網(wǎng)）

　　（四）兩萬(wàn)噸列車(chē)長(zhǎng)度接近2.5公里，沿途橋隧交錯(cuò)，列車(chē)運(yùn)行控制難度極大

　　大秦鐵路上的列車(chē)日夜不息、翻山越嶺，行車(chē)安全是重中之重。

　　以兩萬(wàn)噸列車(chē)為例，一般為204節(jié)（實(shí)際可能變化）重載車(chē)廂，長(zhǎng)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(kāi)來(lái)的列車(chē)呼嘯而過(guò)，最起碼需要2分多鐘。

　　由于列車(chē)長(zhǎng)度非常長(zhǎng)，同時(shí)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(cuò)，沿途隧道52座，有時(shí)一列車(chē)甚至穿過(guò)5個(gè)隧道，這也給列車(chē)運(yùn)行控制帶來(lái)了難題。

　　第一個(gè)難題是：列車(chē)縱向受力的復(fù)雜性給列車(chē)編組穩(wěn)定性帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

　　當(dāng)列車(chē)勻速行駛在平地時(shí)，貨車(chē)之間通過(guò)車(chē)鉤相連，受力比較平穩(wěn)。而重載列車(chē)長(zhǎng)度如此之長(zhǎng)，同時(shí)沿途坡度不一，很容易出現(xiàn)列車(chē)前面上坡、后面下坡的場(chǎng)景。

　　當(dāng)出現(xiàn)不同的貨車(chē)處在不同的坡度時(shí)，貨車(chē)及車(chē)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(chē)鉤疲勞損壞甚至脫鉤。

　　因此，重載列車(chē)司機(jī)受到的培訓(xùn)較一般貨車(chē)司機(jī)更加嚴(yán)格。

　　翻山越嶺的大秦線重載列車(chē)（圖片來(lái)源：人民鐵道網(wǎng)）

　　第二個(gè)難題是：運(yùn)行初期采用傳統(tǒng)空氣制動(dòng)系統(tǒng)效率較低。

　　大秦鐵路全線最大的坡度達(dá)到了千分之二，這么大的龐然大物當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)能否安全剎住車(chē)，制動(dòng)技術(shù)對(duì)列車(chē)運(yùn)行至關(guān)重要。

　　在運(yùn)行初期，重載組合列車(chē)一般采用空氣制動(dòng)系統(tǒng)，在制動(dòng)時(shí)氣壓通過(guò)制動(dòng)管路從車(chē)頭向車(chē)尾傳播，由于重載列車(chē)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)前后部制動(dòng)力不一致，以及制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。

　　2004年起，大秦鐵路開(kāi)始采用機(jī)車(chē)無(wú)線同步操縱技術(shù)（Locotrol技術(shù)）進(jìn)行制動(dòng)，該技術(shù)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)車(chē)的同步遙控，使多臺(tái)機(jī)車(chē)同時(shí)向制動(dòng)管路開(kāi)始工作，提高了制動(dòng)效率。

　　Locotrol技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力分散，提高了制動(dòng)效率（作者自繪）

　　另外值得一提的是，重載列車(chē)在制動(dòng)時(shí)是可以產(chǎn)生能量的，大秦線上的機(jī)車(chē)裝備了制動(dòng)電能反饋系統(tǒng)，采用再生制動(dòng)技術(shù)，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量可反饋回電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了最大程度的節(jié)約能源。

　　結(jié)語(yǔ)

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