承担全国煤炭运量近1/4,大秦铁路把煤都运到了哪儿?

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  出品 | 网易新闻

  作者 | 李天昊,北京交通大学交通运输规划与管理硕士

  对于中国铁路来说,客运主要追求的目标是“速度”,要让更多的乘客以更短的时间到达目的地,而货运相比客运,对时效性的要求相对降低,主要追求的目标是“运量”,要在现有的基础设施条件下,运送更多的货物,服务经济发展需要。

  因此,重载铁路应运而生。根据2005年国际重载协会理事会提出的新的重载铁路标准,要求重载铁路至少应满足下列3个条件中的2个:①列车牵引质量不少于8000吨;②车辆轴重达到或超过27吨;③线路长度不少于150公里的区段,年计费货运量不低于4000万吨。

  而在中国所有重载铁路中,不得不提的就是大秦铁路,它不仅满足以上三个条件,而且远远超过上述标准。

  

  大秦线上的万吨级重载列车(图片来源:国家铁路局)

  (一)蜿蜒600余公里、横贯晋京津冀,这条“煤河”打破多项世界纪录

  大秦铁路西起山西省大同市,东至河北省秦皇岛市,全程蜿蜒653公里,是一条国铁Ⅰ级货运专线铁路,在普铁时代,国铁Ⅰ级是最高级。

  它也是中国境内首条重载铁路兼煤运通道干线铁路,为中国煤炭运输事业做出了巨大贡献。

  

  大秦铁路线路走向示意图(作者自绘)

  在“中国重载铁路技术交流暨大秦重载铁路运营30周年论坛”会议上,与会专家认为,作为中国第一条重载铁路,大秦铁路创造并保持着世界单条铁路重载列车密度最高、运输能力最大、增运幅度最快、运输效率最好等多项纪录。

  大秦线这条煤运大通道,被形象地称为流动不息的“煤河”。既然运煤是大秦铁路的主业,那么公众很关心的一个问题是:大秦铁路的煤从哪里来,运往哪里去?

  据公司公告,大秦铁路运的煤主要来自山西、内蒙古、陕西等煤炭资源丰富的地区,一路跋山涉水,经由铁路运往秦皇岛港后,再通过海运运往东南沿海地区,部分出口日本、韩国及中国台湾等地,其余去往天津、河北、辽宁等方向。

  

  大秦铁路货流方向(图片来源:国家铁路局)

  (二)作为“西煤东运”战略主通道,它承担全国煤炭发送量近四分之一

  从中国煤炭产地来看,分布不够均匀,煤炭的运输战略分为“北煤南调”和“西煤东运”。

  

  中国主要煤炭分布(图片来源:中国产业研究报告网,图片内容略有调整)

  公众关心的另一个问题是:既然煤炭分布不均,为什么不能在富煤的区域修建发电厂就地发电,然后以电的形式传输,这样不是更加经济吗?国家花费大力气修建大秦铁路这样的重载运煤线路是否必要?

  答案是当然必要。

  首先,如果以电的形式传输,必须要修建输电线路,以大秦铁路的亿吨级煤炭年运输量来说,如果不采用特高压输电,估计需要修建数条输电线路,对土地的占用较铁路大得多。

  其次,大秦铁路运输的煤炭不全都是用来发电的。

  据央视网专题片《大秦铁路传奇》报道,大秦铁路担负着全国六大电网、五大发电公司、380多家主要电厂、十大钢铁公司和六千多家企业生产用煤的运输任务,用户群辐射全国26个省、市、自治区。

  比如钢铁公司、企业是需要生产用煤的,没有煤炭就无法进行正常的生产作业。

  

  大秦铁路提供生产用煤的去向企业(作者自绘)

  最后,从环境角度来说,在煤矿附近建电厂,将加剧煤矿附近区域的环境污染,而且火力发电过程中需要用到大量的水,将加剧当地水资源短缺。

  因此,大秦铁路这条“西煤东运”战略主通道对于中国来说意义非凡。

  如果我们把时针拨回34年前,大秦铁路于1985年破土动工,1988年开通运营,设计年运量为1亿吨,1989年年运量仅有2782万吨。而当时间来到2018年,大秦铁路2018年煤炭发送量已达到5.51亿吨,占全国铁路煤炭发送总量的23.14%,是1989年运量的近20倍。

  

  大秦铁路上市以来煤炭运输量整体呈快速上涨趋势(作者自绘 数据来源:公司年报)

  要知道,国际货运重载线路的年运量理论极限只有2亿吨,这意味着,大秦线的实际运量是理论极限值的2.755倍。

  大秦铁路2018年日均运输煤炭150万吨,平均每秒就有17.36吨煤炭从大同出发,随着列车一路向东奔驰。

  据《山西日报》报道,截至2019年5月初,大秦线已累计运出64亿3000万吨煤,有力地支持了国民经济发展。

  (三)1万吨、2万吨、3万吨,大秦线上的万吨级列车牵引重量不断刷新

  如何进一步扩能提高运输量?这是开行初期大秦线要考虑的问题。决定大秦铁路运量的有三个关键指标:列车运行速度、列车发车间隔、列车牵引重量。

  对于列车运行速度,考虑到沿途60%均为山区地形,速度提升空间已到瓶颈;对于列车发车间隔,这是由装车时间、装车时列车速度等因素决定的。

  作为世界上煤炭运输最繁忙的干线之一,平均不到15分钟,就有一列重载列车从大秦线“龙头”湖东站的重车编组场内发出,能达到如此短的发车间隔,不得不说大秦铁路创造了一个“奇迹”。

  显然,大秦线别无选择,必须从提高列车牵引重量入手(对于列车牵引重量,也就是一列车所装运的煤的数量),从5000吨列车开始,逐步开行1万吨、2万吨重载列车。

  

  上左:大秦铁路建线初期的SS1型电力机车(资料照片);上右:大秦铁路1988年引进的8K型电力机车(资料照片);下左:大秦铁路2005年配属的DJ1型电力机车(资料照片);下右:大秦铁路上的和谐2型电力机车(12月6日新华社记者詹彦摄)(拼版照片,来源:新华网)

  要运输动辄上万吨的煤炭,必须要大功率的电力机车来牵引。

  据《人民铁道报》报道,2007年,大秦线开行的“1+1”模式2万吨重载列车,实现了和谐1型、和谐2型电力机车互联互通,也就是说车头放1列机车,尾部再放1列机车。

  2014年4月2日,大秦线3 万吨组合列车运行试验取得圆满成功,创造了中国铁路重载列车牵引重量的新纪录。

  

  大秦线上的运煤专列整装待发(图片来源:人民铁道网)

  (四)两万吨列车长度接近2.5公里,沿途桥隧交错,列车运行控制难度极大

  大秦铁路上的列车日夜不息、翻山越岭,行车安全是重中之重。

  以两万吨列车为例,一般为204节(实际可能变化)重载车厢,长度接近2.5公里。这是什么概念,如果你站在路边,看着大秦线上开来的列车呼啸而过,最起码需要2分多钟。

  由于列车长度非常长,同时沿途地形复杂,多弯路,多坡道,多桥涵隧道,山、桥、隧道相互交错,沿途隧道52座,有时一列车甚至穿过5个隧道,这也给列车运行控制带来了难题。

  第一个难题是:列车纵向受力的复杂性给列车编组稳定性带来风险。

  当列车匀速行驶在平地时,货车之间通过车钩相连,受力比较平稳。而重载列车长度如此之长,同时沿途坡度不一,很容易出现列车前面上坡、后面下坡的场景。

  当出现不同的货车处在不同的坡度时,货车及车钩承受的纵向载荷急剧增大且受力不均,如果驾驶员稍有不慎,很容易出现车钩疲劳损坏甚至脱钩。

  因此,重载列车司机受到的培训较一般货车司机更加严格。

  

  翻山越岭的大秦线重载列车(图片来源:人民铁道网)

  第二个难题是:运行初期采用传统空气制动系统效率较低。

  大秦铁路全线最大的坡度达到了千分之二,这么大的庞然大物当遇到问题时能否安全刹住车,制动技术对列车运行至关重要。

  在运行初期,重载组合列车一般采用空气制动系统,在制动时气压通过制动管路从车头向车尾传播,由于重载列车长度较长,很容易出现前后部制动力不一致,以及制动时间较长的问题。

  2004年起,大秦铁路开始采用机车无线同步操纵技术(Locotrol技术)进行制动,该技术利用无线网络传递信号,可以实现多台机车的同步遥控,使多台机车同时向制动管路开始工作,提高了制动效率。

  

  Locotrol技术实现了动力分散,提高了制动效率(作者自绘)

  另外值得一提的是,重载列车在制动时是可以产生能量的,大秦线上的机车装备了制动电能反馈系统,采用再生制动技术,制动时产生的能量可反馈回电网,实现了最大程度的节约能源。

  结语

  作为一项让人叹为观止的复杂系统工程,大秦铁路在提高运量这条路上,始终没有停下超越极限的脚步。每日在大秦线上日夜奔驰的万吨级重载列车,像一条条钢铁巨龙,时刻向世界展示着在中国铁路重载技术支撑下的“大国工程”的辉煌。

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  编辑| 史文慧

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