国外铁路重载运输对我国铁路货运发展的启示*

穆鑫 杨春雷 李貌

（1西南交通大学交通运输与物流学院 博士研究生,四川 成都 610031；2南车眉山车辆有限公司，高级工程师 四川 眉山620032）

1 概述

自1825年英国建成世界上第一条运营铁路开始，铁路运输至今已有188年的历史。目前，世界上有铁路运营的国家和地区约140多个，铁路运营里程约130万km。在较长的历史时期内，铁路一直是各国交通运输的骨干，极大地推动了社会历史进步和各国经济发展。20世纪中叶，随着公路和航空运输的崛起，特别是高速公路的飞速发展，铁路运输发展渐显落后，一度陷入“夕阳产业”的困境。第二次世界大战后，随着世界经济复苏以及工业化进程的加快，对原材料和矿产资源等大宗货物的需求增加，加之能源问题日益紧迫，给铁路运输带来了新的发展机遇，以“客运高速”和“货运重载”为特征的世界铁路开始复兴。特别是铁路重载以其运量大、运距长、全天候、能耗低、污染少等综合优势，能带来巨大的社会和经济效益，为铁路运输带来勃勃生机，在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石等大宗货物运量占比较大的国家，如美国、加拿大、澳大利亚等，发展尤为迅速。现在铁路重载运输已被国际公认为是铁路货运发展的方向。

2 世界典型铁路重载运输

世界铁路重载运输主要有两种模式，一种是以北美为代表的开行重载单元式列车，另一种是以前苏联为代表的开行长大编组的组合式重载列车。重载单元式列车使用两台或多台大功率机车与一定数量的同型大轴重专用货车固定编组，组成一个大而重的运输单元，实行大轴重货车专列运输，其主要特点就是货车轴重大，单车载重量高。组合式重载列车是将普通或重载列车首尾相连合并为一列超重、超长列车，其特点是列车编组长，车型较杂。由于增加列车长度，会受到线路条件、站线有效长度和制动技术的制约，多数国家倾向于通过提高货车轴重来提高铁路运输能力。世界主要铁路重载运输基本情况见表1。

表1 主要铁路重载运输基本情况

2.1 美国

美国铁路货运在综合交通体系中发挥着骨干作用，近年来其市场份额保持在40%左右，并在大宗货物长途运输方面一直占有巨大优势。美国铁路线路以约23万km的线路里程遥居世界各国铁路路网规模首位，其中7家I级铁路公司的总里程为120 817英里（约19.4万km）。线路钢轨以64.5~69 kg/m钢轨为主，占总里程的60.3%，而大于69 kg/m的钢轨线路约占9.5%，小于64.5 kg/m钢轨的线路约占30.2%[1]。

截至2011年1月，美国总共拥有货车130.902 9万辆，其中I级铁路公司拥有397 730辆，占总保有量的30%[1]。车型以有盖漏斗车居多，占总量的30.9%，主要用来运输粮食、水泥等散装货物；其次为罐车和敞车，分别为21.2%和15.6%。 25 t轴重的货车多数已经淘汰，29.8 t轴重货车占美国重载货车保有量的65%，新造货车轴重已达32.43 t，还有少量货车轴重达35.7 t以上。随货车轴重的增加，美国重载铁路车辆平均载重从1960年的55.4 t，增加到2010年的101.7 t，运煤专列编组重量达到17 500～20 000 t。

美国铁路重载运输约95%是利用单元列车完成的，煤炭是美国铁路运输最主要的货物品类，其次是化学产品和农产品。煤炭单元列车总重可达2万t，2010年煤炭运输占其铁路总运量的44%，煤炭运输收入占总运营收入的24.2%。另外，美国铁路双层集装箱运输也进入重载运输的领域。目前，其铁路双层集装箱运量占美国集装箱总运量的70%以上，已成为联合运输的重点产品，成本比用一般铁路平车装运公路半挂拖车节约40%以上。

2.2 加拿大

20世纪60年代，加拿大重载运输已取得实质性进展。1967年，加拿大国营铁路在采用固定车底循环往返的专用直达列车运输谷物之后，又扩大到煤炭、矿石等物资，之后就一直不断发展。此外，加拿大还积极组织开行和发展双层集装箱重载列车。与普通列车相比，双层集装箱列车的运输成本降低约30%。铁路集装箱重载运输是铁路/海运联合运输横贯美洲大陆东西的重要一环，并取得良好的经济效益。加拿大的列车编组长度一般是80~130辆，载重量均达 10 000～15 000 t。

加拿大铁路系统主要由加拿大国铁(CN)和加拿大太平洋铁路(CP)两大公司构成，铁路总里程5.8万km。加拿大I级铁路的标准轴重已于1995年确定为32.43 t，2002年最大轴重35.7 t，年运量达2亿t。采用重载运输后铁路占货运市场份额的30%，占全部出口运量的40%。

2.3 澳大利亚

澳大利亚的矿产资源非常丰富，煤炭和铁矿石以及铝土、黄金的储量都位居世界前列，还是世界上主要的粮食（小麦）输出国之一，这样的资源特点推动了澳大利亚铁路重载运输的发展。重载运输产值占全澳GDP的1.7%，年产值约70亿美元，年货运量总量达5.45亿t，货物构成中煤炭运量占37%，矿石运量占39%。重载运输货运量占全澳货运市场的40%，未来计划发展到50%。

澳大利亚铁路是以各州为基础发展的，早期缺乏统一规划，导致线路轨距多样化。其中宽轨线营业里程4 017 km，准轨线营业里程16 343 km，窄轨线营业里程18 958 km，还有610 mm的轨距营业里程4 150 km。这些铁路线主要由 QR、ARTC、Australian Railway Corp、BHP等7家联邦、州政府及私营公司拥有。线路标准也不全统一，其中钢轨质量主要有46 kg/m和60 kg/m两种，发展趋势是用60 kg/m的钢轨逐步替换46 kg/m的钢轨。现有线路的轨枕大部分是木枕，也存在一些木枕和混凝土枕的混合线，今后的发展趋势是用混凝土枕逐步替换木枕。

澳大利亚开展重载运输的公司主要可分为矿石运输和煤炭运输。以煤炭运输为主的是昆士兰铁路公司（QR），以矿石运输为主的有必和必拓（BHP Billiton）公司、力拓公司下属的皮尔巴拉铁矿公司（Pilbara Iron）和 FMG 公司。

昆士兰的电气化运煤铁路轨距1 067 mm，钢轨重量60 kg/m，轴重22.5 t，最长列车编挂148辆货车，编组总重 10 500 t。必和必拓（BHP Billiton）公司纽曼山铁路年运量为1.09亿t，其重载列车通常采用长大编组，6台6 000马力（4 410 kW）的机车牵引，大多数编挂208辆矿石货车，货车轴重达37.5 t、装载约125 t铁矿石，平均牵引重量4.5万t，最大试验编组总重达9.97万t，乃世界之最。BHP公司货车周转时间为28 h，劳动生产率6 000万t·km/人，也居世界铁路之首位。BHP公司从1980年开行重载列车，到2000年，油耗下降43%，劳动生产率提高5倍，机车利用率提高36%，车轮、钢轨寿命提高3~5倍，利润500亿澳元，每年出口铁矿石8 000万~1亿t。哈默斯利铁矿铁路属力拓矿业集团下属的皮尔巴拉铁矿公司 （Pilbara Iron），铁路网1 200 km，列车编组通常在230辆以上，每辆车载重100 t以上，列车总重2.95万t，长2 400 m。FMG是澳大利亚最近成立的第三大铁矿石生产商，发展速度惊人，其重载线路采用40 t轴重的矿石敞车，每列编组240辆矿石敞车，接近2.7 km长度，铁矿石静载重32 950 t。

2.4 南非

南非矿产资源极其丰富，地理条件极其优越，拥有世界上最繁忙的海上通道。在将北部矿区的煤炭和铁矿石运往大西洋、印度洋沿岸主要港口转运出口的过程中，南非铁路发挥着极其重要的作用。南非积极借鉴美国铁路的经验，引进了重载单元列车技术，独创性地在米轨线路上开行了重载运输。

南非从20世纪70年代开始修建重载铁路，其后又对线路进行过数次升级和改造。目前有两条重载铁路：一条是从锡申（Sishen）到萨尔达尼亚（Saldanha）的矿石运输专线（Orex）；另一条是从北部的煤炭基地姆普马兰加 （Mpumalanga）到理查兹湾（Richards bay）的运煤专线（COALlink）。

Orex线全长861 km，现已发展成为重载运输线路，车辆轴重达到了30 t，开行编组为200辆甚至达342辆的重载列车，牵引总重最高达35 000 t，编组长度长达4 000 m，周转时间85 h。2011年全年该线路的运输能力达到5 200万t，预计2015年将达到6 100万t[2]。COALlink运煤专线全长580 km,1976年建成之日起即成为南非煤炭出口的大通道，此后按重载运输要求多次进行升级和改造，到1989年已开行了编组200辆的列车，轴重达到26 t，牵引总重达22 000 t，编组长度2 200 m，周转时间68.9 h；2011年，COALlink线路完成的煤炭运量 7 000万t，是运量仅次于大秦线的世界第二大运煤线路，预计2015年煤运量将达到8 100万t。

重载运输的开行对南非铁路的运输效益影响较大，两条线路总里程不到1 500 km，约占南非铁路里程的7%，却完成了全国铁路约45%的运量，使南非铁路的纯利润率高达4.6%（南非铁路货运收入约占总收入的81.2%）。煤炭运输公司和矿石运输公司分别将南非大煤田、铁矿生产基地与港口连接起来，形成便捷的运输通道，实现了大运量、低成本的运营模式，在煤炭和矿石运输市场中极具竞争力。

2.5 巴西

巴西的矿产资源在世界上占重要地位，其铁矿总储量达800多亿t，居世界前列。巴西的淡水河谷矿业公司（CVRD）是世界最大的矿业巨头之一，它属下的维多利亚·米纳斯铁路和卡拉亚斯铁路也是世界著名的重载铁路，主要用于铁矿石运输。

卡拉亚斯铁路位于巴西北部，建造于1982—1985年，线路长892 km，轨距为1 600 mm，是一条单线宽轨铁路，设有49处会车侧线，最大轴重31.5 t。重车方向最大坡度3‰。线路中73%是直线，27%是曲线，共有347段曲线区段。该铁路是世界上生产效率最高的铁路之一。线路的最高允许速度空车为80 km/h，重车75 km/h。整条铁路由一个最近经过现代化改造的中央调度台（CCP）进行控制。机车上装备有车载计算机，地面与列车之间建立数据通信系统。此外，还装备了GPS列车跟踪系统和遥控遥测装置，能监视铁路线上行驶的所有机车的位置。

卡拉亚斯铁路于1985年开通时开行160辆编组的列车，当年运量为3 500万t。随着运量需求的增加，列车编组也不断增加。到1994年，标准列车编组提高到202辆。2006年，列车编组达到208辆，列车总重超过了2万t，货车轴重达30.5t，运量增加到8 940万t；2007年运量到达了1.08亿t，成为世界上最繁忙的单线铁路；2008年开始开行编组为312辆的重载列车。

3 国外铁路重载运输主要特点

由于铁路重载运输能大大提高运输能力和效率，创造出巨大的运输效益，世界各国都大力发展铁路重载运输。随着各种新技术的不断投入应用，国外铁路重载运输发展呈现如下主要特点。

3.1 车辆轴重不断提高

提高轴重是发展重载运输的主要措施，世界各国都经历了轴重从低到高的发展过程。美国从1960年开始发展29.8 t轴重货车，1990开始生产32.43 t轴重货车，2004年在运煤敞车上部分装用35.7 t轴重转向架，目前39 t轴重货车正在进行研制试验。澳大利亚BHP公司从1969年开始运营轴重为28.5 t的货车，1994年货车轴重为32.43 t，21世纪初货车轴重提高到37.5 t，目前40 t轴重货车已批量投入使用。南非煤炭和矿石运输始于上世纪60年代，货车轴重为18.8 t，采用重载运输后，运煤货车从1978年开始轴重提高到20.3 t，1985年提高到26 t，目前矿石运输轴重为30 t。俄罗斯从1982年开始生产23.5 t轴重货车，2000年部分货车轴重提高到了25 t，目前正在研制27 t和30 t轴重货车。世界重载运输国家主要货车轴重变化如表2所示。

表2 世界重载运输主要货车轴重汇总表

3.2 车辆自重不断降低

采用铝合金、不锈钢等高耐腐蚀性材料实现车体轻量化。以美国、加拿大为代表的国家主要发展铝合金货车，以澳大利亚、南非为代表的国家主要发展不锈钢货车，普遍采用非金属耐磨轻型材料，减轻车辆自重、增大载重，提高运输效益。国外主要重载货车自重、载重如表3所示。

表3 国外主要重载货车自重系数

3.3 重载技术不断发展

牵引机车采用大功率交流传动技术，最大轴功率可达1 600 kW；货车采用车体轻量化设计，通过采用高强度钢、耐腐蚀性钢以及非金属耐磨材料和等强度设计理念，不断降低车辆自重；采用机车和货车径向转向架，减小轮轨冲角，降低轮轨横向力和轮轨磨耗，延长车轮和钢轨使用寿命；制动方面使用ECP电控制动系统和LOCOTROL无线遥控控制系统，实现车辆同步操作，减小车辆纵向冲动，降低轮轨擦伤和车钩损坏[3]；另外采用大型工程养路机械对钢轨进行打磨和曲线轨道轨顶润滑技术，可有效降低轮轨横向力和轮轨磨耗约40%~60%，提高燃油经济性。

3.4 重载运输效益不断提高

以北美铁路为例，自北美铁路发展重载运输以来，其在整个运输市场中的巨大竞争力日益体现。AAR统计数据表明：1998—2007年的10年间，铁路运输的市场占有率基本上在逐年增加，2007年铁路运输占整个运输市场的42.7%。2008年，北美铁路货车维护费用率下降到0.19%；铁路运输年收入达634.14亿美元，重载运输总收入612.43亿美元，占总收入的96.58%，投资回报率约50%，较1999年的42%增长了8%；铁路货车每吨英里运量的收益为3.343美分，较1999年2.280美分增长了约46.7%；铁路运输年利润为122.3亿美元，是1999年近2.6倍。

4 对我国铁路货运发展的启示

尽管各国铁路面临的运输市场规模、货物种类、管理模式和技术水平不尽相同，但参照国外铁路重载运输经验，结合我国铁路货运现状，对尽快提高我国铁路货运能力，解决阻碍国民经济发展交通运输瓶颈启示如下。

4.1 扩大重载列车开行范围，完善区际干线路网

“十一五”期间我国铁路网南北通道、西南通道、进出关通道、煤运通道等大能力货运通道快速扩充。今后将积极采用先进成熟的重载技术，在主要煤运通道不仅开行5 000 t重载列车，更根据需要开行1万t、2万 t及以上的系列重载列车。其他干线也要结合实际实施扩能改造，统一相邻线路的牵引定数，走低成本投入的扩大再生产道路，实现既有线运输能力的快速扩充，努力提供尽可能多的运力[4]。因此，要对我国铁路既有线车站线路长度、限界标准、轨道结构和桥涵能否适应开行重载列车的需要进行论证。

4.2 提高货车轴重和列车牵引重量，进一步提升既有线货运能力

提高货车轴重是国外发展铁路重载运输的主要措施之一。重载发达国家的轴重基本上已达到30 t及以上，最大轴重达到了40 t。近年来借助于高新技术，重载列车牵引重量也不断增加。目前，我国铁路货车轴重普遍为21 t、23 t，新型通用货车为25 t，与国外重载技术先进国家的货车30 t以上、高的达到40 t的轴重有较大差距。因此，有必要开展27 t级通用货车和更大轴重专用货车的投入产出关系研究，实施技术革新，提高货车装载能力。如将我国目前货车轴重提高到27 t，单车载重达到80 t，在既有线到发线长度不用改变的情况下，按现有850 m和1 050 m长到发线计算，27 t轴重货车的最大牵引重量可提升至5 600 t和7 000 t，能够有效提高货运能力。若将我国大秦煤运专线上的25 t轴重运煤敞车更换为30 t轴重的运煤专用敞车，则单车载重达到100 t，比现有C80B提高20 t，可大幅提高大秦运煤专线的煤炭运输能力。

4.3 加快铁路货运通道建设，进一步提升铁路大宗货物运输能力

根据我国能源发展预测，煤炭在未来一段时间仍是我国主要能源消耗材料，铁路仍将主要承担煤炭、矿石、建材等大宗物资运输[5]。所以按铁路中长期发展规划，尽快建成晋中南煤运通道和蒙西至华中地区的煤运通道，构建东西和南北货运通道，不仅可以大大缓解目前煤炭运能紧张的问题，而且可以充分发挥铁路货运的优势。通过提高铁路煤运能力，将目前由公路承担的煤炭运输由铁路来承运，发挥铁路运量大、节能环保的综合优势，杜绝用“高质”能源运输“低值”能源的怪现象，从而减少公路汽车碳排放，缓解公路压力，减少公路交通拥堵和环境污染。

铁路除要积极发展重载运输外，还应开展直达运输、快捷运输、多式联运、集装箱运输等多式联运，形成“点对点，门到门”运输，加大远距离货物运输的市场占有份额，拓展铁路货运市场。要依托全国已建成的和将建成的铁路运输网络，充分发挥铁路运输固有优势，挖掘潜在优势，巩固和扩大货源，深化铁路运输与物流服务融合，增强铁路物流运输的服务功能。

[1]AAR railroad fact，2011

[2]Willem Kuys.Heavy Haul Operations in South Africa.IHHA 2011 Calgary,Canada.19 June 2011

[3]钱立新.世界铁路重载运输技术[J].中国铁路,2007(6)：49-53

[4]王斌.堡子湾站两万吨列车组合能力研究[J].铁道经济研究，2011(2)：18-20

[5]余巧凤，梁栋.铁路运输通道现状分析与发展设想[J].铁道经济研究，2009(2)：23-26,41