《重載鐵路設計規範》專家解讀

　　◆《重載鐵路設計規範》有什麼作用和意義？

　　重載鐵路運輸因其運能大、效率高、能耗及運輸成本低而受到世界各國的廣泛重視，已被國際公認為鐵路大宗貨物運輸發展的方向，特別是對於我國這樣幅員遼闊、資源分佈不均衡的大陸型國家，發展重載鐵路運輸對於快速提升運輸能力、緩解運能瓶頸制約、提高運輸綜合經濟效益具有廣闊的市場空間和重要的戰略意義。為滿足重載鐵路建設和發展需要，統一重載鐵路設計技術標準，使重載鐵路設計符合安全可靠、先進成熟、經濟適用的要求，根據我國貨物運輸需求和機車車輛技術裝備的發展研究制定發佈了《重載鐵路設計規範》。

　　《重載鐵路設計規範》是我國第一部重載鐵路行業標準，也是世界上首部系統完整、內容全面的重載鐵路設計規範，填補了重載運輸領域技術標準的空白，進一步豐富和完善了我國鐵路工程建設標準體系，對於指導重載鐵路健康發展、提高鐵路建設的社會經濟效益具有重要促進作用。

　　◆什麼是重載鐵路？《重載鐵路設計規範》適用範圍是如何確定的？

　　重載鐵路是指滿足牽引品質8000t及以上、軸重為270kN及以上、在至少150km線路區段上年運量大於40Mt三項條件中兩項的鐵路。

　　本規範適用於鐵路網中貨物列車機車車輛軸重大於等於250kN和牽引品質大於等於10000t、設計速度不大於100km/h的標準軌距重載鐵路。設計速度分為80km/h、100km/h兩級。具體範圍參數確定情況如下：

　　1.設計軸重：相關研究和大秦線運營經驗表明，現行規範設計標準不能適應250kN及以上軸重的機車車輛運作的需要。考慮與現行規範的銜接，同時結合國內外重載鐵路軸重現狀及我國《鐵路主要技術政策》相關內容，設計軸重按250kN、270kN、300kN三檔劃分，可滿足不同軸重標準的設計需要。

　　2.牽引品質：考慮到目前我國大秦線、大準線，朔黃線、準朔線、北同蒲線、山西中南部鐵路、張唐線等既有重載鐵路列車牽引品質現狀，確定牽引品質為10000t及以上。

　　3.設計速度：結合機車、車輛構造速度、上坡道上重載列車能夠實現的速度、下坡制動限速等因素以及《鐵路主要技術政策》規定，確定重載貨物列車設計速度不大於100km/h。設計速度劃分為80、100km/h兩個等級，設計中根據項目功能定位、運輸需求、工程條件等因素研究確定。

　　4.運量：我國重載鐵路年運量一般大於40Mt，基本不構成控制因素，故適用範圍中未做具體規定。

　　◆《重載鐵路設計規範》編制主要遵循哪些原則？

　　《重載鐵路設計規範》編制遵循了系統優化的建設理念，以及安全可靠、先進成熟、經濟適用的基本原則。主要有如下特點：

　　1.貫徹安全優先原則，強調可持續發展。將安全設計的理念貫穿到規範編制工作的全過程中，進一步提高主體結構、信號設施、行車設備安全可靠性，體現安全優先原則，明確了耐久性和“四新”設計要求，強調了節能、節地、節水、節材和環境保護等綠色建設理念，適應國家可持續發展戰略的要求。

　　2.與國際標準接軌，堅持自主創新。重載鐵路定義採用了國際重載協會標準，與國際標準接軌，並結合我國重載運輸實際合理確定規範適用範圍，總結吸納我國大秦、朔黃、山西中南部等重載鐵路工程建設及運營實踐經驗和有關研究成果，系統提煉和發展重載鐵路技術，強化重大科研、試驗成果對規範關鍵技術的理論支撐與驗證，體現了中國重載鐵路特色。

　　3.強化系統設計，細化專業介面。結合我國國情、經濟社會發展水準、運輸需求和環境條件等因素，合理優化設備配套和各專業主要設計參數，使技術標準更符合系統性、先進性、成熟性及經濟合理性要求。

　　4.體現鐵路政企分開改革要求，適應市場需求。通過強化鐵路品質安全、節能環保等方面的基本要求，強調政府在行業標準制定中的政策導向，對一些涉及組織機構、管理模式等屬於企業管理的內容、或針對特定情況需要由企業自主決定的內容，做了原則性要求，以防止規定過嚴、過死，不利於發揮市場在資源配置中的決定性作用。

　　5.突出重載鐵路運輸特點，體現適用性和經濟性。規範針對體現重載鐵路運量大、軸重大、牽引品質大的三大技術特點，注重牽引品質、行車密度、運作速度合理匹配，科學確定各專業設施技術標準，以提高運輸效率，注重全生命週期成本，更好地體現了規範的適用性和經濟性。

　　◆《重載鐵路設計規範》主要技術標準在適用性和經濟性方面有哪些體現？

　　與普速客貨共線鐵路相比，重載鐵路在功能定位需求、內在技術特點和運輸組織模式等方面存在顯著差異，規範編制在總結工程實踐和運營經驗及有關研究成果的基礎上，從以下幾個方面提高主要技術標準的適用性和經濟性:

　　1.規定了重載鐵路分級技術標準

　　設計軸重按250kN、270kN、300kN三級劃分；設計速度劃分為80、100km/h兩個等級；規範中根據不同牽引品質和運量水準,分別確定相關標準。重載鐵路分級技術標準的劃分，滿足了不同等級重載鐵路設計需要，提高了標準的經濟適用性。

　　2.注重全生命週期成本

　　為了提高運輸效率，降低運營成本，提出了列車編組可採用單元、組合等形式；列車開行方式可根據大宗貨物運量和流向，組織開行始發直達列車；集疏運系統滿足直通運輸、整列到發要求，列車運作可按行車方式辦理。在滿足運營維護要求的基礎上，規定了線路平面、路基、軌道等技術標準以及大型養路機械作業的有關要求，充分體現了注重全生命週期成本的理念。

　　3.在突出品質安全的基礎上，條文規定更加靈活，體現經濟適用的原則。

　　在貫徹安全品質優先的基礎上，為適應不同類型重載鐵路設計需要，條文規定更加靈活。部分條文正文僅做原則性規定，在條文説明中進行詳細案例分析，例如到發線有效長度、車站分佈、列車追蹤間隔、車站佈置圖型、維修設施配備等；部分條文正文規定了可供選擇的內容，例如牽引變電所外部電壓等級規定宜採用220kV及以上電壓等級，困難情況下可採用110kV電壓等級，又如運輸調度指揮系統宜採用調度集中系統，也可採用列車調度指揮系統等。

　　4.規定了按輕重車流分方向確定技術標準原則

　　重載鐵路往往重輕車方向明顯，由於重車方向較輕車方向對線下工程和平縱斷面標準要求高，輕車方向採用相對重車方向較低的技術標準，既能滿足運輸需要，又能節省大量工程投資。規範規定了輕重車流方向明顯的重載鐵路可分方向確定技術標準，例如輕、重車方向貨流顯著不平衡，遠期也不致發生巨大變化，且分方向採用不同限制坡度有顯著經濟價值時，可分方向選擇限制坡度；又如雙線鐵路輕、重車方向的年通過總品質有顯著差別時，輕、重車線應按年通過總品質及設計軸重分別確定軌道技術標準。

　　5.橋梁結構選擇適用的梁型

　　重載鐵路軸重大，設計速度低，對橋梁的剛度及動力性能比高速鐵路低，重載鐵路常用跨度簡支梁可採用T梁，以節省工程投資。

　　6.合理確定路基填料、沉降控制、過渡段標準

　　通過深入研究，軸重300kN的基床表層材料可採用A組填料、沉降控制、過渡段標準可採用現行客貨共線鐵路標準，體現了經濟性。

　　◆《重載鐵路設計規範》在技術創新方面有哪些內容？

　　1.針對我國區域經濟社會發展、産業政策和自然環境特徵，以及促進重載運輸發展和適應市場需求，形成了涵蓋不同軸重等級、不同牽引品質的重載鐵路設計標準，是世界上首部系統完整、內容全面的重載鐵路設計規範。

　　2.針對既有中-活載圖式難以適應更大軸重和載重等級的貨運發展的問題，根據重載運輸特徵，研究提出了ZH荷載圖式，以及不同設計軸重的荷載系數，既滿足了重載鐵路運輸現狀，也兼顧了今後發展需要。

　　3.研究確定了重載鐵路線路平縱斷面設計標準。規定最小平面曲線半徑不應小于800m，困難條件下不應小于600m，不宜設置2個以上連續反向的曲線，節省了全生命週期成本，減少了換軌施工對運營的干擾。結合長大隧道坡度折減研究有關成果，提出了“單洞雙線鐵路隧道內線路最大坡度減緩值”標準，有效降低投資。

　　4.研究確定了重載鐵路路基面寬度、基床結構、填料及壓實、工後沉降等設計標準。結合近年來大秦、朔黃、山西中南部等重載鐵路相關研究成果，確定軸重300kN的基床表層厚度0.7m，基床深度3.0m，軸重270kN的基床表層厚度0.6m，基床深度2.5m；確定基床表層材料可採用級配碎石或級配砂礫石或A組填料等。為了保證路基填料具有良好的使用性能，基床表層採用A組填料時，規定不均勻系數，最大粒徑等參數取值範圍；為了減少運營期間路基變形，有效減少路基病害和運營期間的養護維修成本，規定重載鐵路路基基床表層、底層及以下部分壓實系數取值範圍。

　　5.研究確定了重載鐵路橋梁離心力、橫向搖擺力、制動力、結構變形、變位和自振頻率限值、列車運作安全性指標。根據我國新型車輛發展，離心力作用位置調整為軌頂以上2.4m；考慮重載鐵路雖然運作速度相對較低，但列車參振品質大，例如我國大秦等重載線路在實營中，仍有部分橋梁結構出現振動響應較大的現象，研究提出了列車運作安全性指標,以保證橋梁足夠的強度、剛度、穩定性和耐久性，確保重載鐵路橋梁安全可靠。

　　6.研究確定了重載鐵路隧道內輪廓、襯砌等設計標準。為滿足重載列車運作，提出了襯砌仰拱結構加強措施，明確了隧道內鋪設有砟軌道時，內輪廓應滿足大型機械養護維修作業要求的規定，以改善重載鐵路隧道線路養護維修條件。

　　7.研究確定了重載鐵路有砟軌道、無砟軌道設計標準。規定了重車線採用與設計軸重匹配的混凝土軌枕、扣件；年通過總品質大於100Mt小于250Mt、設計軸重大於等於300kN時，重車線宜採用75kg/m鋼軌；設計軸重為250kN的線路動載系數取值為2.5，其他情況下取值為3.0。明確了橋梁、隧道等剛性基礎地段宜根據年通過總品質和設計軸重採取減緩道砟破碎、粉化的技術措施，長度1km及以上的隧道內和隧道群地段經技術經濟比選後可採用無砟軌道，減少維修工作量，節省全生命週期成本。

　　8.研究提出了組合分解站、裝卸車站等圖型佈置及設備配備標準。根據重載列車的作業特點，車站的分類增加了組合分解站，規定了組合分解站股道宜採用在兩條重車線或兩條空車線的中間夾一條機走線的佈置形式，重車線或空車線與機走線之間設置渡線的位置根據組合分解列車的長度確定；裝車站裝車方式及設備配置應根據作業量及地形、地物條件確定；卸車站宜設翻車機，處於港口的卸車站宜採用重空車場橫列、咽喉區環線連接的佈置型式，專為電廠等企業服務的卸車站宜採用重車線及空車線中間夾機走線的佈置型式。組合分解站、裝卸車站等圖型佈置有利於提高作業效率。

　　9.研究確定了重載鐵路外部電源電壓等級、供電方式、牽引變電所分佈、接觸網設計等要求。規定了新建牽引變電所宜採用220kV及以上電壓等級供電，以增大電網對諧波、負序的承受力，減小對其他負荷的諧波、負序影響，減小牽引變電所母線電壓的波動，降低輸電線路損耗，保證輸電線路的動態、靜態穩定，降低運營成本低。

　　10.研究確定了重載鐵路通信網構成、通信線路、各通信系統、機車同步操控系統及可控列尾資訊傳送等主要設計標準。規定當重載鐵路通信系統需要傳送機車同步操控資訊時，GSM-R系統無線覆蓋應採用冗余設計，長途光纜應採用雙光纜設計，以避免傳輸通道出現問題時，造成前後2台機車不能同步操控，危及行車安全，體現安全性。

　　11．研究確定了重載鐵路地面固定信號、運輸調度指揮、閉塞、聯鎖、電源、接地等技術要求。雙線重載鐵路應採用自動閉塞，單線重載鐵路宜採用自動站間閉塞，提高了運輸效率。自動閉塞應採用ZPW－2000系列無絕緣軌道電路四顯示移頻自動閉塞；自動站間閉塞進站信號機應設置第一接近和第二接近兩段接近區段、並在第一接近區段和第二接近區段分界處設置進站接近信號機採用3燈位機構，確保重載列車安全降速和停車。

　　12．研究確定了重載鐵路牽引計算和能力計算原則。根據重載鐵路運輸組織特點，規範規定了多機牽引時，列車採用機車同步操控系統後，每台機車的牽引力均取全值，重連線車牽引力按《列車牽引計算規程》TB/T 1407規定取值；制動空走時間及緩解時間按照列車編組中的連續車輛數計算；列車配置可控列尾裝置時，計算制動空走時間的列車編組輛數按連續輛數的一半取值。明確了貨物列車追蹤間隔、起停車附加時分、車站作業間隔均應結合線路技術條件、列車編組、車站佈置形式和信聯閉設備類型，通過牽引計算確定。

　　◆ 重載鐵路與客貨共線鐵路網能互聯互通嗎？

　　重載鐵路服務於大宗貨物運輸，當貨物來源和去向相對固定且集中時，可採用獨立運營的運輸組織模式。當重載鐵路集疏運量來自客貨共線鐵路網時，需考慮與客貨共線鐵路聯通，重載鐵路在軌距、限界標準等與客貨共線鐵路一致，在機車車輛軸重、牽引品質等方面有較大不同，此時，重載鐵路設計軸重、牽引品質、到發線有效長度等主要技術標準要與既有路網相協調，運輸組織和輸送能力要匹配，達到工程經濟、運輸組織合理、車流順暢、運輸效率高、能力均衡的效果。因此，規範明確了重載鐵路與客貨共線鐵路網銜接時，主要技術標準、建設方案等要與相關線相協調。

　　◆《重載鐵路設計規範》與國外的重載鐵路設計標準有哪些不同？

　　國外重載鐵路運輸組織比較簡單，一般都是專線運輸，沒有其他路網銜接，採用固定車底迴圈的運輸模式，根據運輸貨物為礦石、煤炭等品類特徵確定軸重，軸重達到250-300kN，最大達到375kN；牽引品質達到10000-30000t；運作速度不高，大部分在50～70km/h；行車密度低，一般不超過20對/天；運量較小，基本在150Mt以內。

　　我國重載運輸貨物主要為煤炭，一般利用路網集疏運，貨流的來源與去向多樣、車流組織複雜。為適應重載貨物的運輸需求和路網條件，我國重載鐵路軸重既有線為250kN，發展270kN，新建線300kN；牽引品質達到20000t，並成功進行了30000t列車試驗；運作速度高，既有線重車80km/h、空車90km/h，設計速度不超過100km/h；行車密度大，運量大，例如大秦線開行列車近90對/天，已經實現了年運量450Mt。大秦線的運量、運作速度、運輸密度等居世界首位，體現了投資少，效益高，安全性好的特點。

　　我國重載鐵路的建設和運營實踐經驗、以及科研和試驗成果為標準的制定提供了強有力的技術支撐。《重載鐵路設計規範》系統完整、內容全面，符合規模化建設要求，滿足重載運輸對於大軸重、大牽引品質、高行車密度、高運作速度、大運量等多種需求，並能適應多種氣候條件、多類地形地質等工程要求，具有系統性、綜合性、經濟性和靈活的可操作性。