重载运输的关键技术
重载铁路线路设备智能运维关键技术研究
重载铁路线路设备智能运维关键技术研究摘要：铁路线路设备的智能运维是当前铁路行业发展的重要方向之一。
随着科技的不断进步和应用，智能化技术在铁路线路设备维护和管理中扮演着越来越重要的角色。
本文旨在对重载铁路线路设备智能运维的关键技术进行研究和探讨。
关键词：重载铁路；线路设备；智能运维引言随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，铁路运输在我国扮演着至关重要的角色。
然而，铁路线路设备的维护和运维一直是一个具有挑战性的任务。
传统的手动巡检和维护方式存在效率低下、成本高昂的问题，无法满足日益增长的运输需求。
为了提高铁路线路设备的维护效率和运营质量，智能运维技术逐渐成为解决方案之一。
重载铁路线路设备智能运维关键技术的研究旨在应用先进的信息技术和人工智能算法，实现对铁路线路设备的自动监测、故障诊断和预测维护。
本研究将重点关注以下几个方面：首先，通过引入物联网技术，实现对铁路线路设备的远程监测和数据采集。
其次，借助大数据分析和机器学习算法，对采集到的数据进行处理和分析，以实现故障诊断和预测维护。
将有助于提升铁路运输的安全性、准时性和服务质量，为社会经济发展做出更大的贡献。
1通过引入物联网技术，实现对铁路线路设备的远程监测和数据采集随着信息技术的不断发展和应用，物联网技术成为了解决铁路线路设备维护和运维难题的重要手段。
通过引入物联网技术，可以实现对铁路线路设备的远程监测和数据采集，从而提高维护效率、降低成本，并有效预防和解决设备故障。
首先，物联网技术可以实现对铁路线路设备的远程监测。
传统的巡检方式需要人工上下铁轨进行检查，费时费力且存在一定的安全风险。
而引入物联网技术后，可以通过在设备上部署传感器和监测设备，实时获取设备的运行状态和各项指标数据。
这些数据可以通过云平台进行集中管理和监控，运维人员可以随时随地通过网络进行远程监测，及时掌握设备的运行情况。
其次，物联网技术可以实现对铁路线路设备的数据采集。
传统的数据采集方式需要运维人员手动记录和整理，容易出现漏报或错误。
神华重载铁路核心装备与关键技术创新_薛继连
CHINESE RAILWAYS 2014/03
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特别策划
神华重载铁路核心装备与关键技术创新 薛继连
神华号大功率交流传动电力机车的技术创新要点是： 信系统，系统由无线数据承载网络、业务应用系统、运行
（1）采用以动力单元为基础的模块化设计，形成 与支持系统和终端设备等四部分组成。实现了重载列车同
图4 重载铁路LTE宽带移动通信系统总体结构
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CHINESE RAILWAYS 2014/03
神华重载铁路核心装备与关键技术创新 薛继连
特别策划
路基结构和轨道结构加固新技术和新工艺、新型重载轨 道结构与部件设计与研制，并应用于示范工程，强化改 造后朔黄重载铁路基础设施在运营中安全可靠，满足30 t及以上轴重、年运量4亿t的运输要求。 2.4.1 30 t及以上轴重重载列车对基础设施作用特征研究
为提高朔黄铁路占全部预应力梁99%的常用跨度预 应力混凝土梁（16～32 m）抗裂安全系数和强度安全系 数到达1.2和2.0，朔黄铁路通过对快速换梁技术换取的 预应力混凝土梁进行静载开裂及重复开裂试验，精确测 试梁体有效预应力，并结合理论分析和不同桥跨桥面拱 度测试，掌握了常用跨度梁体预应力现状，指出提高跨 中截面抗裂性能是普通高度预应力混凝土梁适应大轴重 重载运输的关键（见图7）。在此基础上，朔黄铁路优 选出体外碳纤维板加固方案，可以显著提高混凝土结构 的抗裂性能，形成预应力碳纤维板材加固技术体系。 2.5 重载铁路桥梁和路基检测与强化技术研究
TCN国际标准，实现了机车智能控制，信息显示，故障 对桥涵结构、隧道结构、路基结构和轨道结构作用特征
智能诊断、记录。
的理论分析、状态检测和试验研究，分析了大轴重重载
重载铁路的特征与关键技术分析
2016年第23卷第12期技术与市场技术研发重载铁路的特征与关键技术分析李柯雨(四川省双流中学，四川成都61029)摘要：重载铁路是近年来各个国家铁路运输技术的发展趋势，总结了我国重载铁路技术的发展现状，结合运营实践分析现有的技术问题，积极借鉴国外发达国家的技术探讨我国重载铁路技术的发展方向。
关键词：重载铁路技术；应用；发展doi：10. 3969/j.issn.1006 - 8554. 2016.12.059〇引言重载铁路具有运输量大、效率高、成本低的特点，受到一些煤炭和矿石产量大国如美国、加拿大和南非等国家的高度重视。
在欧洲一些以客运为主的客货货运铁路上也逐渐加大了重载列车的通行量。
各国不断探究新的科技，促使载重列车的牵引重量不断增加，提高运输量，降低运输成本和维修成本。
同样在我国，重载铁路运输技术也得到了迅猛发展，两条典型的重载铁路是大秦线和朔黄线。
大秦线在2015年运量超过了3.6亿t,朔黄线超过了 2.2亿t。
我国煤炭资源丰富，所以煤炭运输需求很大。
我国在重载铁路的维修和轴重技术上与国外技术有着一定的差距，所以增加轴重是我国重载铁路技术发展的主要方向之一。
1重载铁路技术特点和发展方向1.1技术特点为了提高运输量、降低运输成本，可以充分运用重载铁路的运输集中、运输距离长，全天候运输的优势，在铁路技术装备一定的条件下，加大列车的编组长度。
具体体现在以下几个方面:①提高轴重。
对于铁路运输而言，大轴重列车能够实现铁路重载化、提高铁路运量、提升运输效率，达到多拉快跑、节能降耗的目的。
②扩大列车编组，加大牵引质量。
单元式重载列车又分成组合式重载列车和整列式重载列车两种类型。
前者是把两列或者两列以上开往同一方向的普通货物列车首位连在一起，占用一条运输线运行，后者是在列车头部集中编挂超长超重列车。
通过这种手段，重载列车的牵引质量达到了 20 000 t。
③加强基础建设，改造运输线路、改进营运模式，通过这些对原有设施的改造和提高，达到重载应用的标准，实现重载营运。
中国铁路重载货车关键技术和可靠性评价
业、 科研 院所 和高 等 院校 的 优势 资 源 进行 了系 统 的研
究 和试 验 ， 破 了车体 轻 量 化 、 动力 作 用 转 向架 、 突 低 较
ｌ 大 秦 线 重 载 运 输 条 件 和 技 术 要 求
１ １ 线路 条件复 杂 、 ． 限制条 件 多 大 秦线 始 建 于 ２ Ｏ世 纪 ８ ０年代 末 期 ， 设计 年 运 原 输 能力 为 １亿 ｔ是 中国第 １ 双线 电气化 重载 运煤 专 ， 条 线 。大秦 线西起 山西大 同 ， 至河 北 秦 皇 岛 ， 长 ６ ３ 东 全 ５ ｋ 全 线 曲线 多 、 ｍ， 隧道多 、 坡度 大 ， 区地 段 ９ 山 Ｏ余 ｋ ｍ， 最 长的 １ ‰ 长 大 下坡 道 达 ５ Ｏ Ｏ余 ｋ ｍ。大 秦 线 线桥 设 计 轴重 为 ２ ， ５ｔ 每延 米 重 为 ８ｔ装 煤 点 的装 货 漏仓 限 ， 制 高度为 ４ｍ， 货采 用 总 长 为 ３ 的三 车 翻 车机 。 卸 ６ｍ 这些 都是 重载货 车设 计 的 重要 依 据 ， 这 些 条 件制 约 但 了中 国重 载铁路 货车 轴重 的进一 步提 高 。
综 述 ・述 评
文 章 编 号 ： ０ ２ ７ ０ （ ０ ０ ０ — ０ １０ １ ０ — ６ ２ ２ １ ） １０ ０ ４
铁 道车 第４ 卷第１ ０ 年１ 辆 ８ 期２１ ０ 月
中 国铁 路 重载 货 车 关 键 技术 和 可 靠 性评 价
陈 雷
（ 道部 运输 局装 备 部 货 车 处 ， 京 １ ０ ４ ） 铁 北 ０ ８ ４
重载运输及其对铁路现有技术设备的要求
重载运输及其对铁路现有技术设备的要求吕佰铨（哈尔滨铁路局减速顶调速系统研究所，黑龙江哈尔滨 150006）摘 要：为了解决重载运输问题，要研究重载运输的意义和开行条件，明确对现有铁路设备的要求和影响，特别是对编组站调车作业的影响，进一步探讨编组站调速技术及设备的改进、创新和提高，从而满足高速重载对编组站现代化的要求和需要。
关键词：铁路编组站；重载运输；调速技术；减速顶1 重载运输是铁路跨越式发展战略的要求铁路跨越式发展战略要求全面调整生产力布局，快速扩充运输能力和快速提高技术装备水平，确保运输安全与稳定。
为了满足这一要求，充分发挥铁路运输的优势，提高铁路在国内运输业的市场份额和竞争力，在铁路旅客运输方面进行了旅客列车5次大提速，开行了大量的夕发朝至、朝发夕至等特快旅客列车，春运、暑运及两个长假增开了大量的临时旅客列车；在铁路货物运输方面，开行了大量的行包快运列车、鲜活货物直达快车等。
从上述客货运输的新变化可以看出，铁路运输正在形成新的发展格局。
在列车区间通过能力方面日益紧张。
在编组站方面表现为原有的均衡运输格局被打破，不均衡到达的车流，造成编组站阶段性能力紧张。
为了缓解紧张的区间通过能力，应对不均衡到达的车流，一是要强化编组站的功能，通过对编组站的技术设备进行改造，加强编组站驼峰单位时间内的解体能力和车辆存储能力，避免车流集中到达时造成到达场"堵塞"，打乱区间的正常运营秩序；二是要借鉴国外铁路的发展经验，大力发展重载运输，提高运输能力。
从美国和欧洲铁路运输的发展经验看，重载运输是提高铁路运输能力的积极有效的技术措施。
美国最重的单辆货车总重为143短吨（约合130吨），货运列车的编组辆数达到100辆以上。
俄罗斯等欧洲国家最重的单辆货车总重也在90吨以上。
因此根据我国铁路机车车辆、线路设备和货物运输等情况，通过相应地改革运输组织方法，在一些运输能力紧张的线路上实行了重载运输（即提高机车的牵引定数或增加编组列车的长度），提高铁路运输能力。
重载运输的速度、密度与牵引质量
重载运输的速度、密度与牵引质量方琪根1 ，郭锴 2（中铁第四勘察设计院集团有限公司线路站场设计研究处，湖北武汉，430063） 摘 要：介绍了国外重载运输的速度、密度与牵引质量。
对重载运输的速度需求进行分析，说明了重载运输的速度不宜过高。
分析了提高牵引质量对行车间隔的影响，计算出不同牵引质量可能的行车间隔时间，进而计算出不同牵引质量能达到的输送能力，阐述了重载运输行车密度与牵引质量的关系，提出了重载列车牵引质量的合理取值范围约为2～3万吨。
并提出了缩短列车追踪间隔的诸如采用大号码咽喉道岔，提高轴重等改进措施。
关键词：重载；速度；密度；牵引质量1 前言列车速度、密度、牵引质量是组成运输能力、体现运输质量和效益的三大要素。
我国《铁路主要技术政策》（2004年版）对此有专门论述，但对重载运输规定不多，仅就列车总重和轴重规定：“运煤专线可开行10000t或20000t的重载货物列车”；就轴重规定“重载货运机车车辆轴重≤25t，新建重载货运专线机车车辆轴重可大于25t。
”当前，重载运输在国内外发展迅速，国外如澳大利亚、南非曾开行过列车总重达7万吨左右的重载列车[1]，我国大秦线已成功开行了2万吨的组合列车，年运量已超过2亿吨，有关部门已开展进一步提高牵引质量的研究。
重载运输是否可以将牵引质量不断提高，进而达到提高输送能力的目的，重载运输如何协调速度、密度与质量的关系，这些问题有必要进行探讨。
2国外重载运输的速度、密度与牵引质量国外重载运输线路行车速度大多较低，货车速度多为40～80km/h。
列车轴重普遍比我国大，苏、俄多为23t、少部分为25～26t，南非20～26t，欧洲22.5t、个别为25t、31t，北美洲大多30t、个别36t，澳大利亚30t、32.5t。
列车总重与我国大秦线目前1万吨、2万吨的水平相当，虽然有报道开行6～7万吨的重载列车，但不是日常开行的，带有试验性质。
国外重载铁路行车密度普遍较我国低，从完成的年运量可见一斑，各重载运输国家的年运量多为1000～6000万吨，仅少数区段年通过总重超过1亿吨[2]。
神华重载铁路核心装备与关键技术创新
薛继连
神华集 团与南车集团合作研制的Ｋ Ｍ ９ ８ Ｈ 型煤炭漏斗车
车体采用铝合金材料摩檫搅拌 焊车体 结构及铝合金配件 ，自重系数 Ｉ ￣ ５ Ｃ８ Ｏ 型煤炭
漏斗车低约 １ ２ ％ ，达 到 国 际 先 进 水 平 。 转 向 架 采 用 Ｄ Ｚ ５ 型 低 动 力 作 用 摆 式 转 向架 ，侧
其 中新研 制 的 重 载轨 枕 与 配 套扣 件在 美 国Ｔ Ｔ Ｃ Ｉ 试 验 中心 Ｈ Ｔ Ｌ
高 吨 位 环 形 线铺 设 了长度 为 １ ８ １ ． ２ ｍ 试 验 段 ， 分 别 包括 直 线 和 ５ 。 小半 径 圆曲 线 （ ｇ －５ ５ ０ ｍ ） 。 试 验段 于２ ０ １ ２ ＃ － ９ 月 开始 进 行 大
了二级锁闭机构 ，提高车辆运 行安全可靠性 。
技 术创新要点 ： （ １ ）最 大载重１ ０ ０ ｔ 、名 义载 重 ９ ８ ｔ ， 自重 约２ ２ ｔ ， 自重 轻 、 载 重
大。 （ ２ ）单 车载重量较Ｃ ８ ０ 型敞车提 高２ ５ ％ ～２ ５ ％。 （ ｊ ）采 用５ 辆一 组、短 牵引杆 时，车辆平均 长度 １ ４ ｍ（ 国际通 用车型为 １ ６ ｍ ） ，在 １ ７ ０ ０ ｍ ￣ 场长度 条件下 ，每列车较Ｃ ． ８ ０ 型敞车 多运输１ ７ ２ ０ ｔ 煤 炭，运 能提 高１ ８ ． ５ ％。 （ ４ ）采用铝合金车体 ，车体 内部平滑 ，卸 净率 高，有利于防止冬季冻煤 ，保障车辆运行安 全。 （ ５ ）创新 自卸式底 门机构 ，实现
正 反 向边走 边 卸 、底 门 自动 开 闭 。 （ ６ ）设 有 二 级 锁 闭功 能 ，安 全 可 靠性 高 。
神华号大功率交流传统电力汽车
针对神 华铁路 １ ２ ‰长大 下坡道 、起伏坡道 、小半径 曲线 多的特点 ，结合神华铁路 机车操纵及运行模式 ，成功研制具有 自主知识产权 的单轴轮周功率１ ２ ０ ０ ｋ Ｗ、总功率 ９ ６ ０ Ｏ ｋ Ｗ （ 八 轴）门４ ４ ０ ０ ｋ Ｗ （ １ ２ 轴）的大功率交流传动电力机 车。神 华号大功率机车 主要结构，神华八轴机车是一种８ 轴双节、轴式 为２ （ Ｂ Ｏ Ｂ ０ ）的电力机车。每节 车各设 有１ 个 司机 室，两节机车之间通过连挂风挡 连接 。神华十二轴机车 是一种１ ２ 轴三节 、 轴式为３ （ Ｂ Ｏ Ｂ ０ ）的电力机车 。在 八轴机车的基础上增加１ 节不带司机 室的动力单元。
重载运输发展的意义及在我国的发展状况
重载运输发展的意义及在我国的发展状况[摘要] 本文介绍了重载运输的定义,阐述了我国大力发展重载运输的必要性、重载运输的运输组织模式以及全路开行重载列车的情况,指出了通过提高轴重、增加编组数量、主要干线实现客货分离等措施促进重载运输在我国的快速发展。
最后指出重载运输在我国刚刚起步,为缓解货物运输的紧张局面,我国将在2020年形成2.8万km的重载运输网络。
[关键词] 重载运输发展设计要求铁路作为国家经济的重要基础设施、国民经济的大动脉,以其运力大、低成本、有利环保等特点在我国交通运输体系中的地位日趋重要。
重载运输技术已成为铁路货运的发展方向之一。
1.重载运输的意义重载运输是指在一定的铁路技术装备条件下,通过采取增大列车轴重与扩大列车编组长度,大幅度提高列车质量,采用大功率的机车(单机、双机或多机)牵引的运输方式。
国际铁路重载运输协会(IHHA)规定,凡满足列车重量至少5000t、车辆轴重25t及以上、在距离至少150km的线路上年运量在2000万t以上3个条件中两项的铁路即为重载铁路。
1.1我国发展重载运输的必要性发展重载运输是解决铁路运输能力紧张,适应国民经济发展最有效的方式之一。
随着我国经济的快速发展,铁路货运量将进一步增长。
据有关部门预测,2010年铁路货运量将达到35亿t,其中煤炭运量达15亿t以上;2020年铁路货运量将达到40亿t,其中煤炭运输量达16.5~17.5亿t。
作为我国能源主体的煤炭运量必将稳步增长,西煤东运,北煤南运的任务量仍将持续增加。
根据煤炭运输发展需要,围绕十大煤炭基地外运需要,建设大能力、高效率、功能完善的煤炭重载运输通道是非常必要的。
发展重载运输是实现铁路效益最大化的必然选择。
结合我国煤炭等大宗物资流量流向的运输需求,在货运专线和以货为主的大宗物资主通道,尽量多的组织始发直达列车,并通过采用先进的机车车辆设备,提高每列车的装载质量,从而提高货运主通道输送能力,使铁路运输发挥最大效益。
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重载运输的关键技术
重载运输的优越性是十分明显的。
在一条铁路线上，开行一趟重载列车，等于开行几趟、十几趟、甚至二十几趟普通货物列车。
这对于充分发挥铁路运输优势、提高铁路通过能力和运输效率、降低运营成本的作用是不言而喻的。
正因为如此，从20世纪60年代开始，生载动作作为一种重要的运输组织方式，在世界范围内得到迅速发展，已经成为铁路大宗货物运输的发展方向。
重载运输的特点在“重”上。
由于列车又重又长，带来许多新的技术问题。
重载运输的关键技术主要体现在以下几个方面：
1.大功率内燃机车和电力机车
用于重载运输的内燃机车和电力机车要求马力大，性能好，牵引电机维修量小，使用效率高，环境污染轻。
因此国际重载运输机车都在向车流传动发展。
2.轴重大、自重轻、性能好的重载车辆
重载运输要求车辆在长度基本不变的前提下大幅度提高载重量，因此必须提高货车轴重。
为了不在增加车辆总重的前提下提高货车的载重量，许多国家都想方设法减轻车辆自身的重量。
北美铁路普通彩大型铝合金车体，专门用于运煤的货煨是铝合金敞开式漏斗车和双浴盆式货车，复合材料、不锈钢、高强度钢以及新工艺也已在重载货车上普通应用。
由于车辆轴重提高必须加剧车轮与钢轨的磨耗，为了养活轮轨磨耗，各国都在着力改进重载车辆的性能，主要是采用大直径车轮和可导向式转向架，可导向式转向架在车辆通过曲线时，能让两根车轴从互相平行变为不平行，使车轴始终与曲线半径的方向安全一致，以实现轮轨之间最佳配合。
此外，为减小车辆运行时对轨道的冲击振动，车辆的弹簧悬挂系统也在不断改进，如在轴箱定位处采用弹性橡胶，使用新型减振磨擦构件等。
为解决轴重增加后带来的轴承磨损加剧、轴承与轴颈之间易松脱问题，美国、南非等国家采取了一系列改进措施，如采用最新的迷宫密封技术、缩短轴颈等。
由于重载列车的重量大、长度大，车钩与缓冲器所承受的纵向拉力和压力要比普通货车大得多，必须使用高强度车钩和大容量、高吸收率、低阻抗缓冲器。
目前国际上发展的重点是弹性胶泥缓冲器。
弹性胶泥是一种高分子材料，具有较高的黏度和良好的弹性，既能压缩，又能流动，把它填充在带有活塞的缓冲器缸体内，在活塞杆受到纵向冲击时，扒动活塞压缩弹性胶泥吸收能量，同时弹性胶泥在受压过程中会从活塞周边预留的间隙或节流孔流动到活塞的另一边，通过这种“节流”作用进一频道吸收冲击能量，使缓冲器的性能大大优化。
3.多台机车同频道操纵技术
重载列车需要两台乃至多台机车来牵引，这就产生一个多台机车如何同步操纵的问题。
随着无线通讯技术和电子技术的飞速发展，以及列车重量的进一步提高，现在大多采用无线遥控设备对多台机车进行同步操纵。
这种无线遥控设备用在组合式重载列车上，列车
长度可以不受限制，不但能对多台机车的牵引动作实施遥控同步操纵，使前后车辆制动缓解动作趋向一致，大幅度改善了列车的纵向冲击，减小了车钩及缓冲器的受力。
同时缩短了列车制动时间和充气缓解时间，解决了在长大坡道上紧急制动后再起动容易出现的拉断车钩的问题。
在重载列车运行的一些特殊坡段，无线遥控装置也可以根据需要对机车实行异步操纵，以避免某些部位的车钩受力过大而被拉断。
4.新型列车制动技术
新型的电子控制空气制动系统，它采用最先进的现代信息技术，直接用计算机来控制重载列车每辆车制动缸的充气和排气，使每辆车同步实现制动与缓解，保证了整列车制动缓解的一致性，大大提高了列车制动波速，缩短了列车制动距离，减少了列车制动时所产生的纵向冲动力，提高了重载列车运行的安全性。
列车运行速度相应节约能源，降低运营成本的作用也十分明显。
目前电空制动的控制信息传递有两种方式：一种是整个列车安装贯通电缆，通过电缆传递控制信息；还有一种是采用无线通讯方式，用无线电对每辆车发送控制信息并接收反馈信息。
5.高强度轨道结构和养护维修新技术
首先是钢轨，重载铁路合作的都是重型钢轨，并通过改变钢轨微观结构、化学成分和改进生产工艺等途径，使轨轨材质不断优化，以提高钢轨的耐磨性和抗疲劳性。
钢轨接头是轨道的薄弱环节，在重载运输中尤其突出，因此无缝线路是重载铁路的主要形式。
道岔是铁路的薄弱环节。
重载铁路的道岔优先采用大号码可动心轨道岔，以减少列车对辙岔的心的冲击；道岔尖轨的材质和断面形式进一步优化，轨枕、扣件、道床、路基的强度和可靠性也相应提高。
在加强轨道结构的同时，世界重载铁路的线路养护维修技术也在不断发展，特别是钢轨预防性打磨技术和钢轨涂油技术。
重载铁路的综合性养护维修作业采用系统配套的大型养路机械和专用设备，不但能一次完成测量分析、起道、拨道、捣固、清筛道床、接触网维护等多项作业，而且维修质量也大大提高。
6.安全监测技术
重载铁路运输的列车长度和重量大大增加，对运输安全提出了更高的要求。
目前比较先进的安全监测系统当属北美铁道协会所属的普韦洛运输技术中心研究开发的路边安全监测集成系统。
该系统包括红外线轴温测试、声学轴承测试、转向架性能检测、车轮冲击荷载测试、车轮外形测试、车轮温度测试、车轮擦伤测试等装置，安装在铁路两边，能够在重开列车通过时准确测试和诊断轴承、转向架以及轮轨之间的作用状态，及时发现异常情况，及早采取防范措施。