重载铁路新技术

重载铁路技术
重载铁路
• 什么是重载铁路？
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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。
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！
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) 4 x 5 000t，l+1+1+1动力布置方式．4台SS4机车牵引重载组合列车.
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。
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：
LOCOTROL工作原理
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，ＬＯＣＯＴＲ ＯＬ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。
各种牵引方式优缺点对比
传统
制动: 空气排放 - 300 米/秒 传输 牵引时的车钩受力
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。
ECP
制动: 电子命令 - 9,000 米/秒 传输 牵引时的车钩受力
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。
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
2 LOCOTROL技术
为在大秦线开行无线同步操纵重载组合列车，自主研发了800 MHZ无线 数据传输设备、GSM – R（Global System for Mobile 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800 MHz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
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。
• 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% )，
（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。
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。
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。
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Leabharlann Baidu基本模式 长大列车：机车位于列车的首尾
故。
问题：列车纵向冲击严重，容易引起断钩等事
解决的方法：电空制动（ECP）