中南部鐵路通道重載綜合試驗綜述

一、試驗意義

重載運輸已被國際公認為鐵路貨運發展的方向，成為世界鐵路發展的重要方向之一。世界各國重載鐵路借助于采用高新技術，促使重載列車牽引重量不斷增加。重載運輸不僅提高運量，而且能降低成本、提高收入。國外實踐經驗表明，增大軸重能顯著提高運輸效率，目前美國、瑞典、南非、巴西、俄羅斯等國的貨車軸重大多集中在28～32.5t，澳大利亞最大達40t。相比國外重載運輸發達國家，我國列車軸重偏低，且低于目前國際重載鐵路協會關于重載鐵路軸重標準。

30t軸重列車無論在牽引動力、制動、牽引供變電和通信信號等方面都與原有重載列車不同，對基礎設施的沖擊更大，下部支撐結構將承受更大的動力作用。由于我國的鐵路貨車管理模式、重載貨車的運行密度、重載線路條件等因素都與國外有較大的差別，國外的經驗不能照搬。按照“既有線貨車軸重研究推廣25t、研究發展27t，新建重載鐵路線路開行30t軸重列車”技術政策，我國必須對30t軸重相關技術進行研究和試驗，全面掌握30t軸重重載鐵路技術，進一步提升我國重載鐵路技術創新水平。

為全面檢驗30t軸重重載鐵路系統創新成果，中國鐵路總公司在山西中南部鐵路通道長子南至平順站間首次建設30t軸重重載鐵路綜合試驗段，針對近年來我國自主創新的30t軸重重載鐵路技術開展綜合試驗，系統驗證了30t軸重重載列車運行條件下固定設施及移動裝備的安全性、匹配性和適用性，全面驗證前期研究項目取得的成果，深化和提升我國重載鐵路基礎理論研究水平，為建立30t軸重重載鐵路的技術標準體系提供技術依據，為完善我國重載鐵路技術體系提供技術支撐。

二、試驗過程

2013年1月，在原鐵道部科技司的領導下，鐵科院開始啟動山西中南部鐵路通道重載綜合試驗大綱編制工作，7月完成大綱評審，11月13日進行了批復。山西中南部鐵路通道重載綜合試驗于2014年7月7日開始在長治北機務折返段進行現場準備，7月27日正式開始上線試驗，于2015年1月28日結束，歷時186天（大綱原計劃時間為8個月計244天），開行檢測列車和試驗列車2967列次，運行里程約112076km；參加試驗的主要單位有28個，參加試驗人員約1600余人。

1.機車型式試驗

7月7日～9月19日，進行株機公司和同車公司生產的HXD1F和HXD2F機車型式試驗，全部完成了試驗大綱中規定的項目。

2.既有線開行27t軸重混編列車綜合試驗

9月13日～10月2日，完成了全空編組A、空重編組A、空重編組B、全重編組A、全重編組C的試驗，最高試驗速度為108.9km/h。10月24日，進行了27t軸重混編列車作用下無砟軌道試驗。

3.重載列車速度級試驗

9月20日～11月7日，完成ECP系統調試、西嶺隧道襯砌相關參數測試、5000t編組重載列車速度級試驗、8000t編組重載列車速度級試驗、12000t編組重載列車速度級試驗，60、70、80、90、100、110（僅5000t編組）km/h共6個速度級，最高瞬間試驗速度達113.9km/h；11月8日～11日，進行了6組道岔側向、2組道岔直向通過試驗；11月29日，進行了道岔側向通過試驗；10月10日，完成對鄭州局司機的ECP系統操縱培訓。

4.移動加載車試驗

10月15日～11月15日，夜間結合進行移動加載車軌道剛度測試和橫向穩定性試驗。11月12日～15日，完成長子南—平順間下行線軌道定點加載試驗；12月6日夜～12月7日凌晨，采用移動加載車在長子南—平順區段進行了復測。

5.重載列車制動試驗

11月12日～16日，進行30t軸重重載列車8000t、10000t、12000t編組空氣制動試驗和典型長大橋梁橋上重載列車牽引和制動試驗。

2014年12月17日～2015年1月10日，進行30t軸重重載列車8000t、10000t、12000t編組ECP（電控空氣制動）模式制動試驗，同時結合進行大同機車和株洲機車互聯互通試驗和橋上ECP制動試驗。

6.重載列車牽引、運輸和信號試驗

2015111～128，，30t5000t、8000t、10000t、12000t編組列車牽引試驗（坡起、阻力和黏著等），既有HXD2C（7200kW，單機和雙機重聯）機車空車線牽引能力試驗，搭載進行重載運輸試驗和信號試驗、大同機車和株洲機車進行互聯互通試驗。

7.牽引供電

目前已完成重載列車運行方式與牽引供電系統方案的適應性試驗、重載機車車網匹配性能試驗、供電負荷和供電質量試驗、數字化牽引變電所試驗、27.5kV饋線增量（高阻）保護試驗。節能變壓器試驗、組合式同相供電技術試驗、新型高強度防污閃腕臂支撐絕緣子性能試驗研究正在進行中。

三、試驗初步結果

1.機車型式試驗

機車型式試驗結果滿足試驗大綱要求。

2.27t軸重貨車混編列車試驗

在5種列車編組試驗中，被試車輛的運行穩定性、運行平穩性、試驗列車測試位置的車鉤力、試驗列車的制動距離均符合試驗大綱的要求。列車制動性能試驗中制動靜態試驗、常用全制動試驗、緊急全制動試驗、循環制動試驗均滿足運行要求。

3.30t軸重重載列車重載綜合試驗

（1）工務工程

重載鐵路鋼軌軌型和材質對比（動力性能測試已完成）、不同路基基床結構形式及沉降檢測技術試驗（現場試驗已完成）、重載鐵路路基基床道床含水狀態檢測技術試驗（現場試驗已完成）共3項的動力特性試驗已完成，長期監測內容需繼續跟蹤觀測；新型重載有砟軌道結構、隧道內無砟軌道結構、重載鐵路過渡段、重載鐵路道岔、剛性基礎軌道結構減振措施、聚氨酯固化道床、重載鐵路軌道狀態檢測技術研究試驗、重載鐵路路肩支擋結構物靜動力特性、小跨度橋涵受力性能、重載列車作用下中等跨度混凝土橋梁受力性能、重載列車作用下大跨度混凝土橋梁受力性能、重載列車作用下鋼梁橋受力性能、典型橋梁重載列車牽引和制動試驗、隧道襯砌結構靜力特性試驗、隧道基地靜動力傳遞特性試驗、移動式線路動態加載試驗車軌道剛度測試試驗、移動式線路動態加載試驗車軌道橫向強度測試試驗、移動式線路動態加載試驗車定點動態加載試驗共18項試驗項目已完成，已完成試驗內容中的試驗結果均符合試驗大綱要求，目前正在進行數據分析和研究報告編寫工作。

（2）機車車輛

重載機車黏著利用研究試驗、限制坡道起動能力試驗、列車阻力試驗、重載列車全程運行時分與能耗試驗、重載列車運行與網壓波動試驗、過分相對列車運行影響試驗、空車線重車牽引能力試驗、重載機車曲線線路黏著研究試驗、機車動力學性能、貨車動力學、貨車縱向動力學、機車動強度、貨車動強度、機車主要部件載荷特性、貨車主要部件載荷特性、重載列車空氣制動靜置性能試驗、重載列車長大下坡道循環制動調速試驗、重載列車制動停車試驗、重載列車走-停-走模式試驗、重載列車ECP系統制動緩解及同步性試驗、重載列車ECP系統故障監測試驗、重載列車長大下坡道ECP系統制動調速試驗、重載列車ECP系統操縱常用和緊急制動停車試驗、重載列車ECP系統操縱的走-停-走模式試驗共24項試驗項目已完成，結果均符合試驗大綱要求。其中，空車線重車牽引能力試驗表明HXD2C機車單機不能在空車線坡道上牽引3900t列車啟動，可以牽引3500t列車啟動；30t軸重貨物列車的8000t、10000t和12000t編組的純空氣緊急制動試驗中，定壓500kPa時，平直道上制動初速度為100km/h時的緊急制動距離超過1400m（實測值1426～1482m）。30t軸重機車自主替代牽引系統試驗、30t軸重機車自主替代制動系統試驗、30t軸重機車轉向架自主替代關鍵部件試驗、30t軸重機車防污閃方案的考核試驗共24項試驗項目已完成部分性能測試，并將隨機車的運用考核進行。

（3）通信信號

不同地形條件下GSM-R網絡電波傳播特性及場強覆蓋試驗、GSM-R網絡電路域服務質量試驗、GPRS承載列尾信息傳輸試驗、牽引回流引起的電位變化及地面信號設備電磁環境試驗、軌道電路傳輸特性動態試驗、軌道電路動態檢測系統驗證試驗、牽引回流引起的電位變化及地面信號設備電磁環境試驗、車載信號設備電磁環境試驗、機車信號性能試驗、應答器報文傳輸特性、LKJ與制動接口試驗共10項試驗項目已完成，試驗結果均符合試驗大綱要求。

（4）牽引供電

重載列車運行方式與牽引供電系統方案的適應性試驗、重載機車車網匹配性能試驗、供電負荷和供電質量試驗初步結果表明正常供電模式和越區供電模式下牽引供電系統的供電能力基本適應30t軸重重載列車的運行，數字化牽引變電所測試結果表明數字化牽引變電所運行基本穩定，滿足現場需要。節能變壓器試驗、組合式同相供電技術試驗、新型高強度防污閃腕臂支撐絕緣子性能試驗研究正在進行中，節能變壓器正在準備投用，組合式同相供電已投入運行，但未進行驗證評價工作。接觸網短路試驗表明目前27.5kV饋線增量（高阻）保護設施不能起到保護作用。

（5）振動噪聲

環境振動源時域頻域特性研究試驗、環境振動傳播規律研究試驗、典型建筑物振動速度響應及二次輻射噪聲影響研究試驗、環境噪聲源時域頻域特性研究試驗、環境噪聲傳播規律研究試驗、不同結構形式聲屏障的降噪效果試驗、長大坡道重載列車起動/制動環境噪聲與振動特性試驗共7項試驗項目已完成，并配合開展了聚氨酯固化道床減振降噪試驗、復合軌枕減振降噪試驗。初步試驗結果如下所述。

30t軸重12000t編組貨物列車以100km/h運行時，橋梁、路基區段環境振動源強分別為72.3dB、83.0dB，橋梁、路基區段環境噪聲源強分別為78.0dB、75.2dB，3m高路基聲屏障、3m高路基聲屏障并加裝頂端降噪器、4.5m高路基聲屏障和2.15m高橋梁聲屏障降噪效果分別為6.8dB、7.8dB、11.0dB、7.7dB。距線路30m處至60m處，環境振動由85.0dB降至82.0dB；路基/橋梁區段，距離外軌中心線8.3m處環境噪聲水平向至120m處由80.0dB降至66.3dB、82.7dB降至68.6dB。路基區段勻速下坡，坡道中部噪聲比平直線路噪聲高3.4～4.5dB（A），坡底部噪聲比平直線路噪聲高3.1～4.7dB（A）；坡中道床振動比平直線路高17.6～19.3dB，坡底道床振動比平直線路高12.9～11.4dB。

（6）重載運輸

不同編組重載列車運行試驗、重載車站列車組合、分解、機車重聯作業試驗、重載列車進站及站內防溜安全性試驗共3項已完成，試驗結果符合試驗大綱要求。

總之，中南部鐵路通道重載綜合試驗項目繁多（重載綜合試驗77項、27t及以下軸重混編列車綜合試驗3項、機車型式試驗4大項），時間緊，任務重，周期長，最長連續試驗3天2夜，計63h。在中國鐵路總公司的正確領導下，鄭州鐵路局精心組織，克服困難，牢記安全第一責任，充分發揮重載綜合試驗指揮部的組織協調作用，在鐵科院、晉豫魯公司、鄭州鐵路公安局、各參建單位、機車車輛廠家等的大力配合下，全體試驗人員辛勤工作，任勞任怨，連續作戰，以領先世界鐵路重載技術水平的高度責任感、使命感，確保了中南部通道重載綜合試驗任務安全、順利、圓滿完成。