作者 | 天地交通，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。
