中南部铁路通道重载综合试验综述

一、试验意义

重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要方向之一。世界各国重载铁路借助于采用高新技术，促使重载列车牵引重量不断增加。重载运输不仅提高运量，而且能降低成本、提高收入。国外实践经验表明，增大轴重能显著提高运输效率，目前美国、瑞典、南非、巴西、俄罗斯等国的货车轴重大多集中在28～32.5t，澳大利亚最大达40t。相比国外重载运输发达国家，我国列车轴重偏低，且低于目前国际重载铁路协会关于重载铁路轴重标准。

30t轴重列车无论在牵引动力、制动、牵引供变电和通信信号等方面都与原有重载列车不同，对基础设施的冲击更大，下部支撑结构将承受更大的动力作用。由于我国的铁路货车管理模式、重载货车的运行密度、重载线路条件等因素都与国外有较大的差别，国外的经验不能照搬。按照“既有线货车轴重研究推广25t、研究发展27t，新建重载铁路线路开行30t轴重列车”技术政策，我国必须对30t轴重相关技术进行研究和试验，全面掌握30t轴重重载铁路技术，进一步提升我国重载铁路技术创新水平。

为全面检验30t轴重重载铁路系统创新成果，中国铁路总公司在山西中南部铁路通道长子南至平顺站间首次建设30t轴重重载铁路综合试验段，针对近年来我国自主创新的30t轴重重载铁路技术开展综合试验，系统验证了30t轴重重载列车运行条件下固定设施及移动装备的安全性、匹配性和适用性，全面验证前期研究项目取得的成果，深化和提升我国重载铁路基础理论研究水平，为建立30t轴重重载铁路的技术标准体系提供技术依据，为完善我国重载铁路技术体系提供技术支撑。

二、试验过程

2013年1月，在原铁道部科技司的领导下，铁科院开始启动山西中南部铁路通道重载综合试验大纲编制工作，7月完成大纲评审，11月13日进行了批复。山西中南部铁路通道重载综合试验于2014年7月7日开始在长治北机务折返段进行现场准备，7月27日正式开始上线试验，于2015年1月28日结束，历时186天（大纲原计划时间为8个月计244天），开行检测列车和试验列车2967列次，运行里程约112076km；参加试验的主要单位有28个，参加试验人员约1600余人。

1.机车型式试验

7月7日～9月19日，进行株机公司和同车公司生产的HXD1F和HXD2F机车型式试验，全部完成了试验大纲中规定的项目。

2.既有线开行27t轴重混编列车综合试验

9月13日～10月2日，完成了全空编组A、空重编组A、空重编组B、全重编组A、全重编组C的试验，最高试验速度为108.9km/h。10月24日，进行了27t轴重混编列车作用下无砟轨道试验。

3.重载列车速度级试验

9月20日～11月7日，完成ECP系统调试、西岭隧道衬砌相关参数测试、5000t编组重载列车速度级试验、8000t编组重载列车速度级试验、12000t编组重载列车速度级试验，60、70、80、90、100、110（仅5000t编组）km/h共6个速度级，最高瞬间试验速度达113.9km/h；11月8日～11日，进行了6组道岔侧向、2组道岔直向通过试验；11月29日，进行了道岔侧向通过试验；10月10日，完成对郑州局司机的ECP系统操纵培训。

4.移动加载车试验

10月15日～11月15日，夜间结合进行移动加载车轨道刚度测试和横向稳定性试验。11月12日～15日，完成长子南—平顺间下行线轨道定点加载试验；12月6日夜～12月7日凌晨，采用移动加载车在长子南—平顺区段进行了复测。

5.重载列车制动试验

11月12日～16日，进行30t轴重重载列车8000t、10000t、12000t编组空气制动试验和典型长大桥梁桥上重载列车牵引和制动试验。

2014年12月17日～2015年1月10日，进行30t轴重重载列车8000t、10000t、12000t编组ECP（电控空气制动）模式制动试验，同时结合进行大同机车和株洲机车互联互通试验和桥上ECP制动试验。

6.重载列车牵引、运输和信号试验

2015111～128，，30t5000t、8000t、10000t、12000t编组列车牵引试验（坡起、阻力和黏着等），既有HXD2C（7200kW，单机和双机重联）机车空车线牵引能力试验，搭载进行重载运输试验和信号试验、大同机车和株洲机车进行互联互通试验。

7.牵引供电

目前已完成重载列车运行方式与牵引供电系统方案的适应性试验、重载机车车网匹配性能试验、供电负荷和供电质量试验、数字化牵引变电所试验、27.5kV馈线增量（高阻）保护试验。节能变压器试验、组合式同相供电技术试验、新型高强度防污闪腕臂支撑绝缘子性能试验研究正在进行中。

三、试验初步结果

1.机车型式试验

机车型式试验结果满足试验大纲要求。

2.27t轴重货车混编列车试验

在5种列车编组试验中，被试车辆的运行稳定性、运行平稳性、试验列车测试位置的车钩力、试验列车的制动距离均符合试验大纲的要求。列车制动性能试验中制动静态试验、常用全制动试验、紧急全制动试验、循环制动试验均满足运行要求。

3.30t轴重重载列车重载综合试验

（1）工务工程

重载铁路钢轨轨型和材质对比（动力性能测试已完成）、不同路基基床结构形式及沉降检测技术试验（现场试验已完成）、重载铁路路基基床道床含水状态检测技术试验（现场试验已完成）共3项的动力特性试验已完成，长期监测内容需继续跟踪观测；新型重载有砟轨道结构、隧道内无砟轨道结构、重载铁路过渡段、重载铁路道岔、刚性基础轨道结构减振措施、聚氨酯固化道床、重载铁路轨道状态检测技术研究试验、重载铁路路肩支挡结构物静动力特性、小跨度桥涵受力性能、重载列车作用下中等跨度混凝土桥梁受力性能、重载列车作用下大跨度混凝土桥梁受力性能、重载列车作用下钢梁桥受力性能、典型桥梁重载列车牵引和制动试验、隧道衬砌结构静力特性试验、隧道基地静动力传递特性试验、移动式线路动态加载试验车轨道刚度测试试验、移动式线路动态加载试验车轨道横向强度测试试验、移动式线路动态加载试验车定点动态加载试验共18项试验项目已完成，已完成试验内容中的试验结果均符合试验大纲要求，目前正在进行数据分析和研究报告编写工作。

（2）机车车辆

重载机车黏着利用研究试验、限制坡道起动能力试验、列车阻力试验、重载列车全程运行时分与能耗试验、重载列车运行与网压波动试验、过分相对列车运行影响试验、空车线重车牵引能力试验、重载机车曲线线路黏着研究试验、机车动力学性能、货车动力学、货车纵向动力学、机车动强度、货车动强度、机车主要部件载荷特性、货车主要部件载荷特性、重载列车空气制动静置性能试验、重载列车长大下坡道循环制动调速试验、重载列车制动停车试验、重载列车走-停-走模式试验、重载列车ECP系统制动缓解及同步性试验、重载列车ECP系统故障监测试验、重载列车长大下坡道ECP系统制动调速试验、重载列车ECP系统操纵常用和紧急制动停车试验、重载列车ECP系统操纵的走-停-走模式试验共24项试验项目已完成，结果均符合试验大纲要求。其中，空车线重车牵引能力试验表明HXD2C机车单机不能在空车线坡道上牵引3900t列车启动，可以牵引3500t列车启动；30t轴重货物列车的8000t、10000t和12000t编组的纯空气紧急制动试验中，定压500kPa时，平直道上制动初速度为100km/h时的紧急制动距离超过1400m（实测值1426～1482m）。30t轴重机车自主替代牵引系统试验、30t轴重机车自主替代制动系统试验、30t轴重机车转向架自主替代关键部件试验、30t轴重机车防污闪方案的考核试验共24项试验项目已完成部分性能测试，并将随机车的运用考核进行。

（3）通信信号

不同地形条件下GSM-R网络电波传播特性及场强覆盖试验、GSM-R网络电路域服务质量试验、GPRS承载列尾信息传输试验、牵引回流引起的电位变化及地面信号设备电磁环境试验、轨道电路传输特性动态试验、轨道电路动态检测系统验证试验、牵引回流引起的电位变化及地面信号设备电磁环境试验、车载信号设备电磁环境试验、机车信号性能试验、应答器报文传输特性、LKJ与制动接口试验共10项试验项目已完成，试验结果均符合试验大纲要求。

（4）牵引供电

重载列车运行方式与牵引供电系统方案的适应性试验、重载机车车网匹配性能试验、供电负荷和供电质量试验初步结果表明正常供电模式和越区供电模式下牵引供电系统的供电能力基本适应30t轴重重载列车的运行，数字化牵引变电所测试结果表明数字化牵引变电所运行基本稳定，满足现场需要。节能变压器试验、组合式同相供电技术试验、新型高强度防污闪腕臂支撑绝缘子性能试验研究正在进行中，节能变压器正在准备投用，组合式同相供电已投入运行，但未进行验证评价工作。接触网短路试验表明目前27.5kV馈线增量（高阻）保护设施不能起到保护作用。

（5）振动噪声

环境振动源时域频域特性研究试验、环境振动传播规律研究试验、典型建筑物振动速度响应及二次辐射噪声影响研究试验、环境噪声源时域频域特性研究试验、环境噪声传播规律研究试验、不同结构形式声屏障的降噪效果试验、长大坡道重载列车起动/制动环境噪声与振动特性试验共7项试验项目已完成，并配合开展了聚氨酯固化道床减振降噪试验、复合轨枕减振降噪试验。初步试验结果如下所述。

30t轴重12000t编组货物列车以100km/h运行时，桥梁、路基区段环境振动源强分别为72.3dB、83.0dB，桥梁、路基区段环境噪声源强分别为78.0dB、75.2dB，3m高路基声屏障、3m高路基声屏障并加装顶端降噪器、4.5m高路基声屏障和2.15m高桥梁声屏障降噪效果分别为6.8dB、7.8dB、11.0dB、7.7dB。距线路30m处至60m处，环境振动由85.0dB降至82.0dB；路基/桥梁区段，距离外轨中心线8.3m处环境噪声水平向至120m处由80.0dB降至66.3dB、82.7dB降至68.6dB。路基区段匀速下坡，坡道中部噪声比平直线路噪声高3.4～4.5dB（A），坡底部噪声比平直线路噪声高3.1～4.7dB（A）；坡中道床振动比平直线路高17.6～19.3dB，坡底道床振动比平直线路高12.9～11.4dB。

（6）重载运输

不同编组重载列车运行试验、重载车站列车组合、分解、机车重联作业试验、重载列车进站及站内防溜安全性试验共3项已完成，试验结果符合试验大纲要求。

总之，中南部铁路通道重载综合试验项目繁多（重载综合试验77项、27t及以下轴重混编列车综合试验3项、机车型式试验4大项），时间紧，任务重，周期长，最长连续试验3天2夜，计63h。在中国铁路总公司的正确领导下，郑州铁路局精心组织，克服困难，牢记安全第一责任，充分发挥重载综合试验指挥部的组织协调作用，在铁科院、晋豫鲁公司、郑州铁路公安局、各参建单位、机车车辆厂家等的大力配合下，全体试验人员辛勤工作，任劳任怨，连续作战，以领先世界铁路重载技术水平的高度责任感、使命感，确保了中南部通道重载综合试验任务安全、顺利、圆满完成。