【毕业学位论文】超限超重货物专列运输组织相关问题的研究-交通运输规划与管理

分类号 密级 U D C 编号 论 文 题 目 超限超重货物专列运输组织 相关问题的研究 学科、专业 交通运输规划与管理 研究生姓名 吴琼 导师姓名及 专业技术职务 陈治亚 教授 2007 年 4 月 y 007 近年来，我国加快了电力、化工、冶金等重点工程和国防建设的步伐，越来越多的特大型工程设备需要通过铁路运输。这些货物具有超限、超大等特征，其装载、加固、运行都需要采取有别于一般超限货物运输组织方案，而通常需要采用超限超重货物专列这一特殊的运输组织方式，对铁路运能的影响很大。因此，为降低超限超重货物专列运输对铁路运能的损耗，对其运输组织相关问题进行研究具有十分重要的理论与现实意义。 本文运用超限货物与铁路运输组织等相关理论，分析了超限超重货物专列货流的特点，比较了超限专列运输与一般的超限货物运输的异同。以此为基础，着重研究了超限超重货物专列运输的开行条件、运输作业及运行组织等内容。 针对超限超重货物运输组织的特 点，分析了超限超重货物专列开行方案的影响因素，构建了超限超重货物专列开行方案的评价指标体系。根据评价体系的特点设计了模糊综合评价模型，首次对超限超重货物专列方案的安全性、便利性和经济性进行综合评价，并给出了计算实例，为铁路部门进行超限超重货物专列开行方案的决策提供了有效参考。 详细分析了限速和禁会情况下， 超限超重货物专列对铁路区间通过能力的影响。借鉴旅客列车扣除系数的计算 方法,分析计算超限超重货物专列的扣除系数，并给出实例进行计算分析。在此基础上，提出降低超限专列运输对运能的损耗的相关措施，以便最大程度地降低超限专列对铁路通过能力的影响，有效 缓解铁路运能紧张的局面。 最后,本文根据现行铁路安全运输相关法规的要求，在“做好安全预想”的思想指导下，总结了超限超重货物专列一般性突发事件的应急措施，构建了超限超重货物专列应急预案的基本框架和应急响应体系，对铁路运输企业提高超限超重货物专列事故应急处理能力有一定的指导作用。 关键词： 运输组织，超限超重货物专列，模糊综合评价，通过能力，应急预案 n of of in by to of in It an on so on of of of on of on of of of of of of on of of to of of of to of of of an It to of of of of of in of on of of of an In in to of by of of to of of in of of of of of of of It of 目 录 第一章 绪论 . 1 题背景及意义 .内外研究现状. 2 文的主要研究内容. 2 第二章 超限超重货物专列运输组织 . 6 限超重货物专列货源构成. 6 限超重货物专列运输特点. 8 限超重货物专列运输开行条件. 9 限超重货物专列运输组织领导. 14 限超重货物专列运输组织的基本任务. 15 限超重货物专列运输作业流程. 16 限超重专列货物的受理 . 16 限超重专列货物的测量 . 17 限超重专列货物的装运批复 . 18 限超重专列货物的装载加固 . 18 限超重货物专列运输特殊情况处理. 20 际联运及海运进出口超限超重货物专列的办理. 22 第三章 超限超重货物专列开行方案模糊综合评价 . 24 限超重货物专列开行方案编制原理. 24 限超重货物专列开行方案影响因素分析. 26 物基本数据 . 26 物承运车辆 . 26 限货物运输路网 . 27 路限界 . 27 限超重货物专列开行方案评价指标. 29 限超重货物专列开行方案评价指标确立的原则 . 29 限超重货物专列开行方案评价指标 . 29 限超重货物专列开行方案综合评价 . 30 限超重货物专列运输综合评价方法的确定 . 30 价指标体系的确立及数学描述 . 31 级评价指标的评价标准及权重的确立 . 32 糊综合总评价 . 36 价实例. 36 第四章超限超重货物专列对铁路区间通过能力的影响 . 41 限超重货物专列对铁路区间通过能力的影响分析. 41 速条件下超限超重货物专列对铁路区间通过能力的影响. 42 自动闭塞区段超限专列限速运行时扣除系数分析 . 42 动闭塞区段超限专列限速运行时扣除系数分析 . 44 会条件下超限超重货物专列对铁路区间通过能力的影响. 46 线非自动闭塞区段超限专列禁会时扣除系数分析 . 47 线自动闭塞区段超限专列禁会时扣除系数分析 . 47 证分析. 49 海局超限超重货物专列运输实例 . 49 除系数的分析与计算 . 50 段通过能力损耗分析 . 51 第五章 超限超重货物运输专列组织优化 . 53 术优化 . 53 加区间行车密度，减少占用区间时分 . 53 取集中挂运的办法 . 55 气化区段运送优化技术 . 56 大货物车的发展及关键技术 . 57 化铁路信息数据的管理 . 59 理优化 . 59 整相关的规章 . 60 用现代管理手段 . 61 新动力机制 . 61 高综合服务质量 . 62 产布局优化 . 64 整体优化角度加强路网通过能力 . 64 立和完善超限超重货物运输通道 . 64 忙干线扩建第三、四线及分流线 . 64 第六章 超限超重货物专列事故应急预案 . 65 限超重货物专列事故应急预案体系. 65 限超重货物专列事故应急预案总则. 67 急预案制定目的 . 67 急预案制定依据 . 67 急预案制定原则 . 68 急预案适用范围 . 69 限超重货物专列事故应急组织结构及职责任务. 69 限超重货物专列事故预防. 70 保超限专列相关运输设备正常 . 70 格执行超限专列运输相关规定 . 71 限专列一般性突发事件应急措施 . 74 限超重货物专列事故应急响应. 75 应急响应 . 77 应急响应 . 77 应急响应 . 78 限专列事故应急救援响应 . 79 限超重货物专列事故应急保障. 82 限超重货物专列事故应急预案管理与评审改进. 83 第七章 结论与展望 . 84 论. 84 续工作及其展望. 85 参考文献 . 86 致 谢 . 91 攻读学位期间主要的研究成果 . 92 硕士学位论文 第一章 绪论 1第一章 绪论 题背景及意义 本学位论文选题来自中铁特货大件运输责任有限公司科研课题铁路超限超重货物运输组织技术研究 。 在铁路货物运输中，有一类特殊的货物运输，那就是超限超重货物运输，而其中更为特殊的一种就是超限超重货物专列运输。在本文中，超限超重货物运输专列（以下简称“超限专列” ）定义为：为保障一件或多件超限货物（特种车）的安全运送而特别增开的列车（超限专列车次 7000170998） ，事前制定相应的装载加固、运行及应急方案，并严格按照开行方案组织专列运行，并有相应的运输领导小组全程监控并指挥其运行。由于超限货物具有超长、超限或者超重的特性1，因此，超限专列的运输比普通货物运输要复杂的多。 为实施开发西部战略、振兴民族工业，我国加快了电力、化工、冶金等国家重点工程和国防建设的步伐，通过铁路运送的超限超重货物运量日益增加。003 年间，铁路共安全运送 25 万多件超限货物，其中特大超限货物近 7000件。 2003 年至 2005 年， 铁路部门每年分别完成超限货物运送 19153、 16999、 24933件，完成装车数 20885、19876、32097 车2而超限专列装载的货物多为大型变压器、发电机、轧钢设备、锅炉、反应塔等特大超限货物，这些货物大都是大型设备和机械，很多属于国家重点工程的关键设备，价值昂贵。尽管这些特大型货物的运量在铁路总运量中所占比例很小，但它们多属于国家重点工程项目的关键设备，这些货物能否安全、迅速地运到目的地，不仅对整个国民经济的发展有重大影响，也直接关系到铁路在整个运输市场的竞争力，甚至影响铁路的形象和声誉。因此，为保证超限专列的安全运行，铁路运输部门不仅要严格执行装载加固方案，运输途中往往还要采取限速和禁止会车等措施，增加了区间占用时间，影响了区间通过能力5。 建国以来，特别是改革开放以来，铁路建设有很大的发展，到 2005 年末，铁路总营业里程已突破 公里。其中，复线铁路 公里，复线率为 4。到 2006 年 9 月，我国电气化铁路达到 公里，电气化率为 27，即使经历了铁路提速以及“八横八纵”的路网规划，铁路运输能力的发展速度仍远远落后于运输需求的增长速度，运输网络仍不够完善，并未完成从“限制型”向“适用性”的转变，运输能力仍然紧张。目前，全国每天货运装车的需求接近 16 万车，铁路硕士学位论文 第一章 绪论 2只能满足 60%左右。既要保证优先煤炭运输，又要保证其他重点物质运输，还要考虑运输效益， 兼顾运价率高的高附加值物质，即使在铁路主要干线运输能力已经处于高负荷状态（有的已达到 100%）的情况下，仍然要优先保证煤炭、粮食、油品、化肥等重点物质运输，铁路部门已经陷入了两难境地，在主要通道上，运输能力与运量之间的矛盾显得尤为突出。 党的十六大提出全面建设小康社会的奋斗目标，到 2020 年，国内生产总值（ 力争比 2000 年翻两番， 这意味着在这 20 年中， 我国经济至少保持 增长速度，也就意味着中国铁路承担这些大型、特大型国家重点工程设备的运输在未来的 14 年中， 会呈稳步上升的趋势。 超限专列装载的货物多为大型变压器、发电机、轧钢设备、锅炉、反应塔等特大超限货物，这些超限货物往往是从上海等发达地区向中西部不发达地区或者广东惠州、安顺等经济发展地区输送，货流的发源地和聚集地都具有鲜明的地域性，因此超限专列的开行对繁忙干线的影响就更大了。 超限货物运输是一项复杂的系统工程，几乎牵涉到铁路所有部门，其制约因素也非常多，如装载、加固方案；装载车型的选择；运行径路的选择；运行时刻的选择；中间停靠站的选择等等。一旦中间的任何一个环节出现差错，哪怕是一个小小的失误，也会带来不可估量的后果。因为专列装载的超限货物重量往往都在 300t 及其以上，一旦发生货车脱轨，几百吨的货物堵塞线路，那么目前起重量最大的 160t 铁路救援起重机也无法使其复位，对运输造成的损失将无法估量。因此把它们安全、迅速、经济、便利的运送到目的地，是保障国家经济建设事业的需要，也是铁路企业的一项重要工作。在当前运能紧张、投资不足的情况下，如何通过改善铁路超限超重货物安全运输组织技术，寻找合理的运输组织方案，以降低超限超重货物运输对运能的影响，提高其运输效率和综合服务水平，满足新的市场特征和需求，已经成为当前刻不容缓的重要任务。 内外研究现状 由于铁路在世界各国的综合交通网络中所处的地位不同，各国铁路的运输组织方式各异，以及铁路建筑限界和机车车辆限界尺寸不同，车辆、线路的特征和超限货物数量、特点也不相同，且国外大多数的铁路网由于不存在运量和运能的紧张矛盾（特别是发达国家，如欧美国家） ，运输组织采用客货分离的组织形式，因此各地区研究问题的方法存在较大的差异7。 文献 8,9中给出了国际联运动力车的动态 限界、国际联运客车和行李车的动态限界和国际铁路运输中使用的货车动态限界的确定方法。其中比较详细系统地硕士学位论文 第一章 绪论 3分析了车辆结构和线路状况对车辆运行所需空间限界的影响，对于由车辆走行部横向游间而产生的横向偏移量，给出了具体计算公式和表格。对于车辆运行中产生的横向振动偏移量则考虑在安全预量中，具体数值由各个国家自己确定。 文献 10述了德国在铁路超限货物运输方面的研究成果。在超限货物分级方面，德国铁路采用与前苏联及东欧各国相似的统一分级办法，只是在区域划分方面，分成三个区域，由于两者采用的建筑限界尺寸不同，每一区域内的超限轮廓的数量、间隔、尺寸也不相同。德国铁路为缩短超限货物运送时间，采用多种办法进行超限货物的运输组织工作，可以概括如下： (1)代码法。它的基本作法是：将铁路的承载车辆、货物和线路都编成各种不同的代码，其中车辆代码按车型确定，货物代码以其断面轮廓尺寸来表示，线路代码表示允许通过的最大断面，并通过预先规定的三者之间的搭配关系，选择运输径路和判定超限货物运输的可能性。 (2)新的超限限界法。它的基本作法是 :绘出各种超限限界图，并标以代号，同时绘出哪些路径容许运送不同代号的超限货物的线路图，这样便能清楚地看出哪些线路可以运送哪些代号的超限货物。 (3)重型车辆法。将各种重型车辆分类，并规定出相应的运送条件，如运送的货物重量、可以跨越的桥梁及运行的线路等，从而方便超限货物运输组织。 (4)计算机技术支持下的超限货物运输处理系统。以上各种方法都需要计算机技术的支持，从货物超限等级的计算到运行径路的选择及运行条件的确定等各个方面都要借助计算机网络系统辅助完成。由于建立这样的计算机网络系统需要大量的资金和人力，还需建立相关配套措施，因此目前德国铁路尚未完成超限货物运输管理的计算机化。 有关布局问题的文献始见于 1930 年 俄文文章，后来该文在1960 年译为英语刊登在 4上。从理论进展看，布局优化问题的奠基性工作是由 在 60 年代完成的15 研究的重点则是建立特定问题的数学模型和寻求有效的求解途径，文献 14综述性文章主要是针对与应用相关的布局问题， 其中 次依据问题的维数和目标要求给出了布局问题较为详尽的分类。 新中国成立后，我国铁路科技工作者对超限货物运输进行了大量的科学研究和科学试验，其研究成果集中体现在现行的铁路超限货物运输规则 (简称超规 )和铁路货物装载加固规则简称加规等规章中30 超规对超限货物运输组织的各个环节和操作程序做出了明确细致的规定，对于安全迅速地运送超限货物起到了积极作用。 超规制定的依据就是超限货物运输基本理论，其中给出了超限货物的定义、超限货物计算宽度的计算公式、货物超限等级的划分、硕士学位论文 第一章 绪论 4超限货物的各级超限限界、超限车的运行条件等。 近年来在超限货物运输理论研究有：郭维鸿 (1999)、韩梅 (2005)针对现行规章中超限货物计算宽度不能反映货物超限程度和运行条件的问题，给出了货物在直线上和曲线上的四种典型状态，并推导出新的计算宽度公式，对于建立科学的超限货物运输理论具有重要意义：分析了我国铁路机车限界和建筑限界的内在联系和特点，对计算宽度的计算公式进行了系统研究，力图使它更加全面、科学、合理；鞠殿铭39根据随机振动和系统理论，建立计算车辆横向振动最大偏移量的数学模型，通过实例计算了超限车横振动最大偏移量，并分析它对超限运输的影响。 张瑛、李心田和郭宝忠40阐述了旅客列车提速和货物列车重载都将引起铁路设备更新改造；它对铁路运输组织与行车安全提出更高的要求，也给超限货物运输带来诸多困难和问题，对此提出了相应的对策。另有一篇来自基层调度员秦魁臣的文章41，初步指出了超限列车限速及禁会时对铁路运输能力的影响，主要从区间运行时分和普通货物车辆 2 个方面来讨论，但是没有系统的阐述，没有理论化、公式化。 全面介绍中国长大货物车的研究历程是中国铁路长大货物运输一书42，此书系统介绍了 50 年来中国铁路长大货物运输管理与设备的研究成果， 中国铁路长大货物车使用手册43对国产长大货物车的结构，技术性能等特点做了详细介绍了。 在超限货物运输优化方面，文献 44货物超限等级的判定，降低货物超限等级，超长货物装载的车辆选择，掩木、横垫木或货物转向架合理高度计算等优化设计进行了探讨。超限货物运输信息化方面有文献54主要进行了以下工作 :分析中国铁路超限货物运输的优势、特点和现状；如何利用计算机选择合理的运输车辆，怎样确定最佳运输径路，测算货物运输的各项费用，确定货物运输条件。这些论文对超限货物运输信息化建设提出了许多好的想法，但总体上不够切合实际和不够成熟，其表现为这些论文没有公开发表，开发出的系统也没有投入实际运用。这个方面实际投入使用的系统是由成都铁路局开发的超限货物运输调度微机辅助管理系统 (于 1991 年 11 月鉴定 )。它是全路在超限调度工作中使用的计算机第一个系统。系统不仅提高了超限货物的计算精度及工作质量，而且还大减轻了工作人员的劳动强度，缩短了超限货物的审批时间56。但该系统由于智能化程度不高和维护性差等原因，没有得到推广，现在已弃用。文献 60析讨论了电气化铁路运送超限货物的相关问题。文献 65建立了阔大货物运输决策的评价指标，对装载和径路的决策进行优化，并对超限货物运输信息化建设提供了作了有益的探索。文献 66铁路大件货物运输的相关运输组织问题进行了探讨，值得借鉴。 硕士学位论文 第一章 绪论 5可以看出，大部分研究文献都是针对一般超限货物的装载、加固方案进行优化，而对超限货物调度运输优化方面的几乎很少，而超限专列运输的研究几乎没有。如前所述，超限专列的开行是随着社会的发展而逐步形成的，它引起货物运输组织与管理的变化，因此加强对超限专列货物运输组织的研究有利于帮助我们安全、正确、高效地组织超限货物运输。 文的主要研究内容 专列运输是新形势下超限货物运输的一种新的方式，虽然它只占货物运输的一小部分，但是却有十分重要的应用价值。然而现有的运输组织相关研究却甚少。结合问题的实际背景，首先分析了超限货物专列运输的基本情况，运用组织理论，着重分析了超限超重货物专列运输组织的相关问题。总结提出了关于超限货物专列应急预案，分析了运输过程中可能遇到的突发事故以及解决措施，并在对通过能力造成的影响进行分析，提出了相关组织优化措施。 论文的具体内容按照如下章节对超限超重货物专列运输组织问题进行描述。 第一章论述了选题背景、研究意义及国内外研究的现状及存在的问题。 第二章在分析了超限专列运输的货流的相关特点，阐述了超限专列运输与一般的超限货物运输的异同，并以此为基础重点研究了超限专列的开行条件、专列运输的运输作业及运行组织等。 第三章介绍了超限专列开行方案的影响因素，针对超限货物运输问题的特点构建了超限专列开行方案的评价指标体系，提出评价模型和评价方法，并给出实例进行评价。 第四章借鉴旅客列车扣除系数的计算方法，详细分析了不同情况下超限专列对铁路区间通过能力的影响，并用扣除系数来表示它们对铁路区间通过能力的影响。通过计算，确定超限专列对铁路输送能力的影响，并给出实例进行演算。 第五章在前一章分析的基础上，提出降低超限专列运输对运能的损耗的相关措施：通过规范管理、技术优化，长远规划的一些硬件设施的修建或改造等，最大程度地降低超限专列对铁路通过能力的影响，有效缓解铁路运能紧张的局面。 第六章指出建立和完善超限货物专列应急预案是运输安全的一项及其重要的基础工作，结合相关法规和超限专列实际运输中所遇到的问题，建立了超限专列应急预案的基本框架和应急响应体系， 提出了超限专列一般性突发事件应急措施，并对超限专列应急预案的编制与实施进行管理和评审， 从而实现持续改进的机制。 第七章总结本文的研究内容，并就超限超重货物专列运输组织的后续研究提出展望。 硕士学位论文 第二章 超限超重货物专列运输组织 6第二章 超限超重货物专列运输组织 在铁路货物运输中，有一类特殊的货物运输，那就是超限超重货物运输，而其中更为特殊的一种运输就是超限超重货物专列运输，如图 2 图 2限超重专列运输与普通货物运输关系示意图 随着市场经济的不断发展，铁路运输事业的改革也在不断深化，铁路超限货物运输工作经历了前所未有的变革。铁路超限货物运输组织，无论在理论上还是在实践上都有了许多新的发展和进步。本章将在分析超限超重货物专列运输基本情况的基础上，提出新形势下铁路超限货物专列的运输组织模式。 超限超重货物专列运输的组织原则是：全力支持国家重点工程建设，充分论证运输方案，精心组织运输，确保安全万无一失。 限超重货物专列货源构成 (1)特大型设备运输 近年来，为实施开发西部战略、振兴民族工业，我国加快了电力、化工、冶金等国家重点工程和国防建设的步伐。党的十六大提出全面建设小康社会的奋斗目标，到 2020 年，国内生产总值（ 争比 2000 年翻两番，这意味着在这20 年中，我国经济至少保持 增长速度。就电力行业而言，到 2020 年，我国的电力装机容量将再增加 是全球最大的电力建设市场。通过铁道部运输局每年的统计数据，可以发现，电厂的大型发电机组设备的运输已经成为超限超重货物专列的主要货源，近五年来，大型发电机组设备的运输已占全部大型设备专列运输的 85%以上份额。 2001 年由西安发往上海闵行站的三峡特大型设备运输平波电抗器以及换流硕士学位论文 第二章 超限超重货物专列运输组织 7变压器； 2002 年完成了托克多电厂等大型设备运输； 20032004 年分批完成了托克托、定曲、鲁能河曲、沁北电厂 60 万发电机组和安顺、惠州换流站及南京钢铁厂等大型设备运输； 2004 年完成了大同、韩城、王滩、岱海、盘南电厂等 60 万发电机组； 2005 年则完成了岱海、锦界、丰镇、武乡、包头电厂等 60 万发电机组和三沪滞留工程换流站等特大型设备运输。 自 2003 年 3 月起至 2004 年 7 月，广铁集团承担的 2 项国家“西电东输”工程大型设备运输任务（三峡计 32 台大型输变电设备（ 2003 年运输 16 台， 2004年运输 16 台） ，开行超限超重货物专列共计 11 列（其中 2004 年共开行 5 列） 。上海电机厂，地处上海闵行区，其主要产品就是大型发电机组，如气包、定子等。近三年每年向上海铁路局申报要求专列运输大型发电设备就达 10 列及其以上。 上海局仅 2005 年一年就开行超限超重货物运输专列 10 列，运送大型、特大型设备共计 14 件。 （ 2)由流向径路相同的超限、超重摘挂车集中挂运而成 由于受到铁路限界的影响，为了保障货物的安全运输，根据不同的线路及设备条件，超限、超重车辆在运输过程中可能会采取限速、禁会等措施，如果采取原来的超限货物运输办法，即挂运在普通货物列车中，那么对铁路区间通过能力及输送能力的影响是非常大的。原因就在于，普通货物列车在干线区段其运行速度一般在 80h，而挂运了一节装有超限货物的车辆后，其运行速度可