重载运输对线路及站场股道和站型要求

重载运输对线路及站场股道和站型的要求一、重载铁路等级划分 1、划分等级的依据铁路设计需要采用一定的技术标准并满足一定的技术要求。例如，采用一定的牵引重量和机车类型才能满足一定的牵引定数要求；采用一定的限制坡度和最小曲线半径才能适应地形和满足最小速度的要求等等，而这最终才能提高行车密度，满足近远期运量需要。铁路等级是制定铁路技术标准的基础和依据。重载铁路由于运输能力大，线路通过总重高，合理和适当地划分重载铁路等级关系到铁路投资、运输能力和运营指标以及铁路的经济效益。根据铁路客货运量划分铁路等级是目前世界各国广泛采用的分级方法。例如美国、前苏联、德国、日本等都把客货运量作为划分铁路等级的主要指标或主要指标之一。我国建国以来历次的设计规范，基本上都是以运量作为划分铁路等级的主要依据。2、我国重载铁路等级的划分鉴于存在于我国的几种可能重载运输形式，又根据我国近年来开行重载列车的实践经验分析，我国的重载铁路以通过线路的总密度作为划分依据比较适宜，并以每年单方向通过总重作为划分重载铁路的标准。铁道部规范处在总结有关院、所研究的基础上曾提出如下划分标准：I级重载铁路每年每km通过总重>8000万t•km/kmII级重载铁路每年每km通过总重6000～8000万t•km/kmIII级重载铁路每年每km通过总重4000～5000万t•km/km相应轨重配套为:I级75～80kg/m轨重II级≥70kg/m轨重III级≥60kg/m轨重二、重载铁路主要技术标准技术标准是指对铁路能力有决定性影响的工程标准和技术装备。技术标准不仅对设计线路的工程造价和运营质量有重大影响，也是确定一系列工程标准和设备类型的依据，是设计铁路的基本决策。应根据国家要求的年输送能力和确定的铁路等级，考虑国家的科技发展规划，并结合沿线地形、地质等自然条件，经过慎重论证、比选确定。重载铁路主要技术标准轨距和正线数目牵引种类和机车类型限制坡度和最小曲线半径牵引定数和到发线有效长车站分布和信联闭设备重载铁路相关的技术条件和装备重载列车种类：单元式、整列式、组合式机车连挂位置：头部、头部＋中部、头部＋距尾部2/3位置处、头部＋尾部等车辆类型轨道结构 1、轨距

国内外已有的铁路轨距中，大体分为宽轨（1676，1600，1532mm），准轨（1435mm）和窄轨（1067，1000，762，600mm）根据对世界重载铁路轨距资料的分析，除了北美、西欧等发达资本主义国家大多是标准轨外，诸如巴西、南非、澳大利亚等国在窄轨铁路上开行重载列车也都取得很好的运营经济效果。三、重载铁路线路技术标准

中国干线路网全部为标准轨距。一些专家学者曾对窄轨铁路的投资、能力做过投入产出的经济效果分析研究，指出，窄轨铁路的投资1000mm轨距约为准轨的3/5~2/3，762mm的投资约为准轨的1/3~2/5，而其运力则为准轨的1/5~1/3，因而提出在中国某些特定地区，如云南、广西、四川、贵州、西藏、青海甚至内地某些特殊地区，修建一定数量的窄轨铁路在经济上还是合算的，特别是它们的建设周期可以比准轨铁路缩短一般以上。鉴于窄轨铁路必须配备配套的机车车辆和相应的行车装备，存在和路网干线衔接换装站的大量换装作业等。多数专家认为重载铁路的轨距应当选择标准轨距。但部分专家仍然认为在一些地形条件困难的货运专线上，修建窄轨重载铁路，配备先进的技术装备，开行重载单元或超长重载列车，不仅技术可行，经济上也合理。但必须慎重，要全面衡量各种有利、不利因素，经过仔细技术经济比选而定。2、正线数目正线数目关系铁路工程建设的投资和铁路能力，特别是对铁路能力的影响巨大。国内外修建铁路在正线数目的决策上，除非运量潜力特别大，一般都是先建单线，远期发展余地高时，预留复线，并常常是当运量达到一定经济限值，逐渐分段向复线过渡，而一次双线是不经济的。一般尽量在单线采取各种技术改造措施，装置先进的技术设备，在现代化手段上下功夫，千方百计提高单线铁路运输能力。单线重载货运铁路最佳极限运输能力

－这个问题比较复杂，它和财政经济、不同地区复线工程难易、机车车辆牵引和载重量、速度、线路和轨道技术标准与养护维修、列车运载总重和轴重，以及信号通信条件有关。－单线与复线临界运输能力的最佳选择，有较大的技术经济意义，特别是在重载运输线上。如果过分挖掘单线运输潜力，超过经济合理的极限运输能力，会加速线路设备的损坏，增大维修工作量和费用支出；如果不适宜地修建复线会增大基建投资和运输成本。这种情况引起一些国家铁路重视并进行研究，但因各国铁路具体条件不同，对单线最佳极限运输能力的选择也不尽相同案例1巴西维多利亚－米纳斯铁路这条重载运输铁路原系单线，以运输铁矿石为主，运量的增长，大大超过原设计水平，虽然对轨道结构和路基进行了改善，但仍不能适应矿石生产运输的发展与需要。为了提高既有线的运输能力，提出三个方案，并对进行了经济比较和选择。A．充分挖掘既有单线运输能力，通过增购大量机车和车辆，在单线上运行长重列车。b．通过增建车站和延长既有站线、采用调度集中等增加列车运行密度，以提高铁路运输能力和列车运行的可靠性。C．按照运输需要和地区条件．有计划地分期修建复线。

研究比较结果显示：在不同运量条件下，单线增加机车车辆和修建复线的投资和运营费用的比较，并指明当年运铁矿石运量达到5000万t时。修建复线包括少增加一些车辆，比单线多增加车辆运输铁矿石具有较好经济效益。研究结果还证明，单线的极限运输能力约为运输铁矿石4000万t，超过这个极限，常发生列车延误，因而成为决定修建复线的重要经济因素。案例2澳大利亚哈默斯利铁路澳大利亚哈默斯利铁路关于单线极限运输能力的研究及其经济效益的分析。哈默斯利铁路为适应矿石生产运输发展需要和选择提高铁路运输能力的最佳方案，1975年曾针对单线行驶轴重30t重载列车不同运量的成本进行分析，并对单线、复线运量与成本的关系进行研究和比较。根据以上研究分析情况，哈默斯利铁路按单线极限运输能力可达8000万t总重／年做出决定，暂不修建复线，采取措施提高单线运约能力。如：在年通过总重超过4000万t时，采用调度集中。据称，调度集中的投资，只相当于两列列车机车车辆的投资，或相当于复线投资的9％；增加列车长度，列车挂矿石车由原来的150辆增加到180辆，从而提高运输能力20％；通过轮轨接触应力的研究，证明重载运输加速了对轨道质量的破坏，增加线路养护维修占用线路时间。实际的单线极限运输能力，受线路养护维修占用线路时间的限制。它的有效能力，常常是不能超过年通过总重6000万t。为了减少线路养护维修占用线路时间，哈默斯利铁路提出应加强轨道结构，采用高强度重型钢轨、预应力混凝土轨枕、弹性扣件，加厚道床，增大道床断面，打磨钢轨等措施。－根据国外重载运输实践和最佳单线重载货运能力及国内初步研究结果，单线货运重载专线如果同时装备自动闭塞、调度几种、行车组织管理现代化，同时装卸运手段协调配套，其年运输能力一般可达4000万t以上。所以，重载货运专线大都是单线铁路，这个抉择可以发挥铁路最大经济效果，只有当运量很大（近期就达到8000～10000万t以上）时，才考虑一次双线。在设计时，可根据远期运量发展速度，按预留复线设计（施工时，桥隧等重点工程可一次双线修建），并在运营过程中逐渐分期开通复线插入段或部分复线。

3、限制坡度重载铁路的限制坡度与所经地段的地形条件、线路等级、牵引类型等因素有关。一般按重、空车方向分别确定。在山区或自然坡度较大地区，新建或改建重载运输铁路限制坡度的选择，与基本建设投资、列车牵引重量、列车速度以及运营费用支出等有直接影响。最适合的极限坡度应该体现在保证运输需求的基础上，达到最佳经济效益关于最适合的极限坡度的选择，印度B.V.RamaRao曾研究采用模拟计算程序，对相同地区不同极限坡度、不同运量进行反复计算比较。结果说明：铁路运量大时，选较小极限坡度比选较大限制坡度，可取得较好经济效益，表现在运输成本低。铁路运量小时，选较大极限坡度，大量减少基建投资，可取得较好经济效益。这是相对而言的一般情况，至于对于不同铁路具体条件如地势和工资、材料价格等应做具体分析。须注意不能因为可多机牵引提高牵引能力而减少基建投资，选用不适当极限坡度，忽视长期增大运营支出费用及运营经济效益。在实际选择极限坡度时，应慎重考虑较长时期的运量发展和固定资产在运输成本中所分摊的折扣率。从铁路运输潜力来阚，较小的极限坡度比较大的极限坡度潜力大。在重载铁路设计方面，要求运量调查推算达到十分准确是比较困难的。因此，对极限坡度的选择也应考虑这个因素，适当留有余地。否则如果运量大幅上升，超过原推算的运量而必须对线路进行改造或必须修复线，则需增加大量投资。对于极限坡度在重载铁路设计中的使用，包括地段和长度，有两种选择方法：一种是尽可能使用这种限制坡度，以便减少土建工作量和基建投资；一种是仅在不可避免的地方，有限地采用限制坡度，同时衡量运量增大后对运输能力、运营费用、列车牵引重量和速度、轨道设备使用寿命的影响。后一种方法同时计算运用机车小时、乘务员小时、材料消耗、轨道和机车车辆维修费用以及增加机车车辆数量等投资费用进行全面综合分析，对运输能力和经济效益、运输成本比较，选定使用限制坡度的关键区段或接近关键区段，可能是最适合的使用极限坡度的做法。国外几条重载铁路线路的限制坡度我国重载铁路建议限坡值：4‰～12‰分方向限坡：重车方向4‰～12‰（均衡坡度）空车方向12‰～30‰

4、最小曲线半径

（1）曲线半径对工程运营指标的影响

在重载运输货运铁路或行驶重载列车的客货混运铁路上，无论是新建或改建，曲线半径的选择，具有类似极限坡度的重要性，它既影响到基建投资，又影响到列车行驶速度、轨道设备使用寿命、线路输送能力，进而影响到运输成本。特别是在山区地段，如果陡坡设在小半径曲线上，除需考虑曲线折减率外，重载列车运行在下坡道上，由于制动，会导致运营费用大大增加。（2）曲线半径对列车数量和重量的影响

在运输能力达到饱和的区段线路上，由于曲线半径与列车速度关系密切，而列车速度又与每天通过列车数量成正比；在同一限制坡度和相同牵引能力条件下，列车速度又与列车总重成反比。因此，曲线半径对线路每天通过的列车数量和列车重量有相当影响。

印度B.V.RamaRao在印度铁路用WDM2内燃机车行驶在5‰限制坡度上试验最大运输潜力与列车速度与总重的关系，其试验设想就是简单估计，V*Q达到最大即可获得最大运输能力，所以V*Q达到最大值时的重量-速度值，选为最适合的重量-速度值。

当采用不同的机车或多机牵引时，牵引能力不同，各种列车速度与相应列车重量也不同，最适合的重量－速度值也会随之编号，必须结合各种限制坡度、运输成本进行比选，作为选择最小曲线半径的依据之一。美国重载8机重联（3）建议的我国重载铁路最小曲线半径货运专线客货共线铁路小曲线半径取值应根据重载铁路等级、行车速度特别是经行地区的地形条件经过方案技术经济比选慎重确定。国外一般400—1200m，困难地段可取300m。我国铁路根据工程和运营实践，对各级重载铁路最小曲半径取值建议如下。铁路等级地形条件I级II级III级一般地段（m）800600500困难地段（m）400350300基本原则：在保证行车安全和平顺前提下，力争节省工程投资和良好的运营条件达到高度协调，并使线路尽可能的短直。通过对列车动力作用和线路参数之间关系的理论分析以及列车运行实际情况，重载铁路对线路平纵面设计没有过高的要求，一般遵循：设置曲线应由大到小选择半径；由于行车速度已不是限制条件，夹直线及缓和曲线长度按普通I、II级线路标准设置；坡段尽可能长些，一般不小于半个列车长度；由于设置一定半径的竖曲线，坡度连接代数差不受限制，不影响行车安全和平顺。

四、重载铁路平纵断面设计设计要点如下1、曲线地段的外股钢轨按平衡离心加速度设置超高，并在缓和曲线范围内顺接过渡2、重载列车在紧坡地段位于曲线上的最大坡度折减。重载列车由于超长，在复杂地形地段经常会跨越几条曲线，使列车呈扭曲状态，产生的扭曲力会逐节传递，当线路夹直线缓和曲线皆最短，且超高顺坡最陡及圆曲线半径最小的地段扭曲最严重，经检算，其附加阻力仍按700/R计算，不会产生坡停运缓事故。3、站坪地段对平纵面设计无特殊要求，有条件时，站坪设计在凸形断面上，检算结果表明，在会越到发线上，困难条件下，超出普通列车长度的地段设在限坡上可以起动。4、环形装车线。环形装车线是提高重载列车装车效率的有效设施。环形线的线路条件，必须满足列车低恒速运行的要求，以达到准确、均匀装车。

环形线设计原则是：

平面条件（1）装车点前后设计为直线；

（2）环线曲线半径一般不小于250m。

纵断面必须满足下列要求；

（1）列车总阻力应小于机车低恒速控制范围内的牵引力；

（2）在车钩拉伸状态下装车，

（3）保证列车起动。根据上述要求，环形线纵坡一般可设计为不大于1~2.5‰，但在装车点前后应设计为平坡。

5、为了提高卸车效率，亦可采用环形卸车线，线路条件应满足：

（1）在车钩压缩状态下卸车；

（2）翻车机前后应设计为平坡直线。

其他条件与装车环线相同。 6、铁路与道路交叉。为确保长大重载列车运行安全，尽可能设计为立体交叉，不具备条件，应设置有人看平交道口，两道口间距离应大于2km。

1、强化线路承载能力由于重载列车的机车和车辆轴重、列车总重和长度都比普通列车增加，对线路设备的破坏力加大；并且，长大重载列车长期大运量运营，对线路等设备的承载能力和疲劳寿命都会造成很大影响。为保证重载列车的安全运行，减少维修成本，必须强化重载线路的承载能力，使其具有高度的耐久性、可靠性和平顺性。五、重载运输对线路的要求2、改善线路基本参数，提高线路平顺性在长大陡坡和小曲线半径区段，开行重载列车，轨头侧面磨耗、轨顶表面波浪形磨耗以及疲劳断裂更加严重，基床病害增多，对线路平顺性、稳定性破坏加剧。可通过改善线路基本参数，包括减缓线路的限制坡度、加大最小曲线半径、采用大号码的新型道岔等措施来提高线路平顺性。

3、检测现代化、养路机械化重载轨道采用现代化手段检测，是保证重载线路质量及列车运行安全的重要措施。在轨检车上安装先进的检测装置，可以及时实时地察看轨道几何状态，保证列车运行安全。养路机械分大修机械、维修机械、检查机械和修理机械。采用大型清筛机和配套的维修机械、钢轨打磨列车、钢轨探伤车、轨道检查车等养路机械，可提高作业效率和维修检查质量，从而提高线路质量和保证行车安全。

1、到发线有效长（1）车站到发线有效长是决定列车牵引重量的基本条件。到发线有效长度的选择要根据机车车辆长度及安全距离的要求等因素确定。货物列车长度

Li——机车长度 Q——牵引定数 q——每辆货车平均总质量 Lp——每辆货车平均长度六、重载运输对站场股道长度的要求重载列车到发线有效长L=Ll＋l附l附——安全附加距离，按一般配置到发线的原则取30m，但重载列车安全距离取值没有相应规范，《关于重载铁路技术标准编制重要技术参数确定的研究》中关于安全距离的描述如下：“大秦线6000t列车进站制动停车地点的波动范围在列车长的10％范围内”“大秦线10000t列车进站制动停车地点的波动范围在列车长的10％范围内”从大秦线的运营实际上看，设计时采用的列车长10％的安全附加距离，是基本能够满足运营安全的，也是基本能够满足运营效率的。例1）大秦线万t列车按C63A车辆参数计算需要的到发线有效长。车列长1440m（＝120×12），万t列车双机牵引，机车长70.5m（＝2×35.232），列车长1510.5m，安全附加距离按列车长度的10％取值151m，向上取整1700m。2）大秦2亿t重载扩能改造后采用4台DJ1型机车牵引，C80型车辆（全长12m，2万t列车编组200辆）。DJ1型机车全长2×17.616m＝35.232m；2万t列车全长为4×35.232m+200×12m＝2514m，安全距离暂取列车长的10％，则为255m，到发线有效长为2796m，取2800m（有争议）3）2万t组合列车的到发线特点：需设腰岔（包括信号设备） 9号道岔警冲标到岔心距离39m，道岔始端到岔心距离13.84m，警冲标到道岔始端距离52.84m，道岔始端前要设信号机，它距道岔始端距离按5m计算，同时考虑到组合列车到达后，为了中间的本务机车出来入段，后面的车组要依次向后移动，这需要一个安全距离，假设15m，那么合计72.84m。由于2万t列车可能是由4个5000t列车组合而成，中间至少应设3组渡线，合计距离218.52m（＝3×72.84）。到发线有效长必须取2800m。（2）车站到发线有效长度决定了车站站坪长度，因此有效长度的长短，特别是在地面纵坡陡峭地段，会对工程数量造成影响。 近期货物列车长度通常较远期货物列车长度短，若运营初期，到发线按远期有效长度铺设，则一方面增大初期投资，另一方面增加近期调车作业不必要的走行距离，增大运营费用。所以近期的有效长度应根据实际需要铺设。但是，一旦铺设了一定长度的有效长后，它即对列车长度，也就是牵引定数起了限制作用。（3）列车长度在一定的机车条件下，主要取决于车辆的轴重，特别是货车的平均载重和车辆的每延米载重量。所以，为缩短线路有效长，研制超短型重载车辆是一发展方向。（4）通过上述分析，重载列车到发线有效长应根据牵引定数、机车车辆制造技术的发展确定。新建重载铁路宜按规定一次建成，改扩建的重载铁路可采用整列车长占用有效长和咽喉区考虑，咽喉区以外的站坪范围其平纵断面设计标准可按一般规范要求。（5）既有铁路重载列车停留线设置数量及分布位置，应依据重载列车开行数量及在区段可能避让旅客列车的次数进行确定，并通过铺画列车运行图进行设置地点调整。2、重载运输对站场线路长度数量的要求对于重载列车的始发站、终到站、途中技术作业站，到发线有效长要延长到1050m及其以上，调车停留线有效长达到1250及其以上。一般来说，开行5000t级重载列车要求到发线有效长度为1050m，开行万吨、2万吨的重载列车要求到发线有效长分别为1700m、2800m。对于办理始发、终到重载列车的车站应延长一定数量股道到需要到发线有效长；一般中间站可延长1股到发线；中途有列检作业的车站延长2股；组合列车途中组合拆解站可酌情增加。

七、重载运输对站场配置的要求 为保证重载列车正常的接发、通过、办理相关技术作业，重载运输相关车站的站场配置和线路有效长度应能满足列车牵引长度的要求，能保证重载列车的停靠和作业。如整列式重载列车的到、发、解、编和途中越行及技检作业；组合式重载列车的合并、分解和途中越行及技检作业；单元式重载列车的到发和装卸作业等。

（一）组合式重载列车的站场配置要求如组合式重载列车只是作为加强通过能力的经常性措施时，只需在少数中间站及两端的组合拆解站延长少量股道，不动整个站场，土建工程很少，且可随开行组合列车的增加边开边建，逐步提高运能。如大秦线开行2万t组合列车，组合分解站除根据需要增加股道，延长线路外，还应根据列车组合分解方式在到发线、组合分解线或调车线适当位置设置腰岔及相应的信号设备，车站联锁控制系统也要相应改动，以适应重载列车开行需要。如湖东站2万t扩能改造，机车分散连挂，列车作业过程较集中连挂复杂，车场布置不但要满足2万t列车组合、分解的需要，还要满足机车出入段和车辆机检的作业需要。重空车场布置形式：两条重（空）车线夹一机走线为一束，到发线和机走线间距采用5m，束与束到发线之间设置机检通道，线间距采用6.5m；每束到发线和机车线之间顺列车到达方向设置3处9号腰岔，咽喉区至腰岔、每处腰岔和相邻腰岔之间的有效长采用700m。（二）整列式重载列车的站场配置要求

1、中间站的站场改造在开行整列式重载列车的既有繁忙干线上，为了满足列车牵引重量达到5000t以上的要求，必须将该干线中间站到发线的有效长延长至1050m，以满足重载列车待避旅客列车的需要。（1）中间站的分布中间站改建的车站数量可根据该计算期牵引区段开行重载列车的数量和旅客列车的对数，采用计算机模拟运行图的方法予以确定。改建车站数量及其分布以满足该区段计算期运量的需求为原则。对于重载运输专线，为避免不必要的管理人员和设备浪费，中间站分布不宜过密；但为满足“垂直”天窗条件下列车等待天窗，以及事故救援情况下的列车运行调整，避免因列车停靠站过少造成的不均横运输和解决运输通道畅通问题，须在列车技术作业站之间增加部分中间站。一般情况下，中间站的合理间隔以70km左右为宜。（2）上、下行都开行重载列车的区段，在地形条件允许时，上、下行重载列车的待避线应尽可能设在同一中间站上，以便于管理，节省定员，提高设备利用率。（3）区段内只需部分中间站延长站线时，应尽可能选择在没有货场或专用线接轨的中间站上进行改造，以节省工程费用。

（4）开行重载列车中间站的改建，应尽量选择可以向车站一端延长线路的横列式布置图。 这种布置图形的优点是运营后车站作业集中，便于管理。改建时道岔拆迁少，施工附加费用低，节省基建投资。

在开行单元重载列车运送单一货物品种的重载专线上，旅客列车及摘挂列车对数很少时，对于新建的横列式中间站，可将中间站台设在站房对面的到发线外侧，以减少站场路基宽度，节省用地和土石方工程量。

（5）重载列车中间站线路的平、纵断面设计应根据既有正线的平、纵断面条件，空、重车流方向及工程条件等因素确定。选择中间站时，应考虑为重车方向停车的重载列车起动创造有利条件，延长的到发线有效长范围内的平均坡度，必须保证列车起动以及机车单独控制阀能控制住列车的条件。延长到发线部分的曲线半径应按规定标准尽量向直线或曲线转角小的一端延长。

2、技术站的站场改造 在开行整列式重载列车的繁忙干线上，为了满足重载列车的接发、解编和换重作业的需要，必须对既有技术站（区段站和编组站）进行改建。我国多数技术站的站线有效长都较短，不具备1050m的条件，因此，既有技术站的改建主要是延长站线。

技术站的改建应遵循下列一般原则和要求：（1）充分利用既有设备，不变更站型结构。延长站线时，一般不变更站型另建车场。尽量利用原有站线、机务段和货场等设备，以减少工程费用。（2）尽量少改动车站咽喉和驼峰线路。根据既有设备及当地地形、地物情况，在车站的一端咽喉延长站线。例如单向三级三场编组站延长站线时，一般要保持调车驼峰不动。到达场向区间一端延长，调车场向出发场一端延长。困难时可将调车场尾部咽喉与出发场进口