（交通运输规划与管理专业论文）超重货物运输安全相关理论及对策研究.pdf

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摘要：超重货物是近些年来随着铁路大件货物运输量增加而提出的一个新概念。 由于这一概念提出较晚，使得很多从业人员不清楚它的由来，误将超载、超限、 重载、集重等概念混淆。再加上目前我国铁路对超重货物运输管理规定不健全， 基本理论研究较少，这为超重货物运输工作的开展带来了很多难题，造成了近些 年来铁路在大件货物运输市场中的份额逐年下滑。 本文先是从超重货物概念入手，将铁路运输中常常容易混淆的几个概念进行 了对比和区分，然后阐述了超重货物运输的现状及存在问题。将超重货物运输所 涉及到的设施设备，超重等级计算中的基本原理进行了简单的介绍。在分析了铁 路简支梁和长大货物车辆的特点后，总结出了长大货物车通过各种跨径简支梁下 最不利荷载位置的判断方法，并得出了车辆偏载对超重等级影响的偏载系数。为 了解决因货物超重带来的一系列问题和提高超重货物运输安全，文章对影响超重 的因素进行了分析，特别是对影响车辆偏载的因素进行了深入的研究。在此基础 上，文章从运输组织、基础设施设备管理等方面提出了对超重货物运输管理的合 理建议。 文中关于长大货物车辆通过不同跨径简支梁时的最不利荷载判别方法解决了 超重货物车辆超重等级计算的难题；车辆偏载影响偏载系数解决了现行规定中没 有考虑车辆偏载情况的超重等级判别的问题。另外，关于超重影响因素的分析以 及超重货物运输管理建议为运输管理部门决策管理提供依据。 关键词：超重货物；长大货物车；过桥性能；货物运输 分类号：u 2 9 4 8 北京交通大学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t a b s t r a c t ：o v e rw e i g h tf r e i g h ti san e wc o n c e p tw h i c hw a sp r o p o s e dw i t ht h e v o l u m eo ft h el a r g eg o o d si n c r e a s e di nr e c e n ty e a r s t h ec o n c e p tw a sp u tf o r w a r ds o l a t e t h a tm a n yp r a c t i t i o n e r sd on o tk n o wi t so r i g i na n dm i xi tu pw i t ho v e r l o a d ， o u t o f - g a u g e ，h e a v yh a u la n dc o n c e n t r a t e dw e i g h t a tp r e s e n tt h er a i l w a yf r e i g h t t r a n s p o r t a t i o nr e g u l a t i o n sf o ro v e rw e i g h tf r e i g h ta r en o ts o u n da n db a s i ct h e o r e t i c a l r e s e a r c hl e s s ，w h i c hh a sb r o u g h tm a n yp r o b l e m so nc a r r y i n go u tt h el a r g eg o o d sw o r k ， c a u s e di nr e c e n ty e a r sr a i lf r e i g h tt r a n s p o r ti nt h el a r g ef r e i g h ts h a r eo ft h em a r k e tb e e n d e c l i n i n g t h i sp a p e rf i r s ts t a r t sf r o mt h ec o n c e p to fo v e r w e i g h tf r e i g h to ft h er a i l w a yt o c o m p a r ea n dd i s t i n g u i s hs e v e r a lc o n c e p t sw h i c ha r ee a s yt ob ec o n f u s e di nr a i l w a y f r e i g h tt r a n s p o r t a t i o n a n dt h e nt h es t a t u sa n dp r o b l e m so ft h eo v e r w e i g h tt r a n s p o r t a t i o n a r ed e s c r i b e d t h ef a c i l i t ye q u i p m e n t sr e l a t e dt oo v e r w e i g h tf r e i g h tt r a n s p o r t a t i o na n d t h eb a s i cp r i n c i p l eo ft h ec a l c u l a t i o nf o rg r a d eo fo v e r w e i g h tf r e i g h ta r ei n t r o d u c e d s i m p l y a f t e ra n a l y z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs i m p l ys u p p o r t e db e a m so fr a i l w a ya n dc a r s f o rl a r g ea n dl o n gg o o d s ，t h ew a yt oj u d g et h ew o r s tl o a dp o s i t i o nw h e nt h ec a r sf o r l a r g ea n dl o n gg o o d st r a n s p o r tv a r i e t ys p a n ss i m p l ys u p p o r t e db e a m si ss u m m e d ，a n d t h eo v e r w e i g h ts i d ee f f e c t so fb i a sl e v e ll o a df a c t o rc a nb er e a c h e d i no r d e rt oa d d r e s s t h es e r i e so fp r o b l e m sc a u s e db yo v e r w e i g h tc a ra n di m p r o v ef r e i g h tt r a n s p o r t a t i o n s e c u r i t y , a r t i c l eo v e r w e i g h tf a c t o r sa r ea n a l y z e d ，e s p e c i a l l yp a r t i a ls e to ff a c t o r st h a t a f f e c tc a rc o n d u c t e da r er e s e a r c h e dd e e p l y t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r ds o m er e a s o n a b l e s u g g e s t i o n st oo v e r w e i g h tf r e i g h tt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n t ，f r o mt h eo r g a n i z a t i o no f t h et r a n s p o r t a t i o n ，i n f r a s t r u c t u r e , e q u i p m e n tm a n a g e m e n ta n do t h e ra s p e c t s t h ew a yt oj u d g et h ew o r s tl o a dp o s i t i o nw h e nt h ec a r sf o rl a r g ea n dl o n gg o o d s t r a n s p o r tv a r i e t ys p a n ss i m p l ys u p p o r t e db e a m si nt h i sp a p e rc a l lb eu s e dt os o l v et ot h e o v e r w e i g h tr a t i n gc a l c u l a t i o np r o b l e m s ；c a rp a r t i a ll o a df a c t o rc a ns o l v et h ep m b l e mt o c a l c u l a t et h eo v e r w e i g h tg r a d ee x i s t i n gi nt h er u l e sw h i c hd on o tc o n s i d e rt h el o a d i n g s i t u a t i o no ft h ec a r s ；o nt h eo t h e rh a n d ，a n a l y s i so fi n f l u e n c i n gf a c t o r so no v e r w e i g h t a n dr e c o m m e n d a t i o n so fo v e r w e i g h tc a r g ot r a n s p o r tm a n a g e m e n tc a np r o v i d eb a s i sf o r t h em a n a g e m e n to ft h et r a n s p o r tm a n a g e m e n tt om a k ed e c i s i o n s k e yw o r d s ：o v e r w e i g h tf r e i g h t ；l a r g ea n dl o n gg o o d sc a r ：b r i d g ep e r f o r m a n c e ； f r e i g h tt r a n s p o r t a t i o n c i a s s n 0 ：i j 2 9 4 8 北京交通大学硕士学位论文序 序 超重这一概念我们在货物运输中是经常遇到的，但铁路超重货物很多人却感 到陌生，甚至很多从业人员不清楚它的由来，误将超载、超限、重载、集重等概 念混淆。目前我国铁路对超重货物运输管理规定不健全，基本理论研究较少，这 为超重货物运输工作的开展带来了很多难题。在国外，由于其桥梁设计标准荷载 较高并且考虑了大件货物运输问题，因此国外的铁路货物运输中很少出现超重货 物，对铁路超重货物运输的研究也很少。 本人通过对超重货物运输相关规定及理论的学习和在中铁特货大件运输公司 一段时间的实践，发现了超重货物运输中存在的较为突出的一些问题。在现有的 铁路货物运输管理规定中仅对超重货物进行了定义和简单的分级，并且在车辆超 重等级分级表中没有明确超重等级计算方法，没有考虑车辆货物偏载问题。而随 着大件货物运输的需要一些新型的长大车辆投入使用和现实大件货物装载时出现 的偏载现象，使得一些从业人员对超重等级判定感到无从下手。这在一定程度上 影响了超重货物运输组织和运输安全。而运输安全是铁路超重货物运输的生命线， 也是铁路运输优越性的体现，但是现有的管理规定对于超重货物运输安全的具体 措施并没有具体的规定。 本文针对以上问题对超重等级和过桥限速计算基本原理进行了研究，并解决 长大车辆出现偏载时超重等级判断的问题。为了提高超重货物运输安全，本文对 造成货物超重原因进行了分析，尤其对造成车辆偏载进行了定量研究并附以算例。 通过对造成货物超重原因的分析，最后对超重货物运输提出的相关建议希望 能够为铁路运输管理部门决策管理提供一定的依据。 北京交通大学硕+ 学位论文 目录 目录 中文摘要i i i a b s t r a c t i v 序1 0 r 1 绪论1 1 1 超重货物概述1 1 1 1 超重货物概念解释。1 1 1 2 超重与超载、超限、重载、集重的区别2 1 1 3 超重的影响3 1 2 超重货物运输组织国内外现状及问题3 1 2 1 超重货物运输组织现状3 1 2 2 超重货物运输存在的问题5 1 2 3 研究意义7 2 超重货物运输设施设备8 2 1 铁路桥梁简介8 2 1 1 铁路桥梁的结构分类8 2 1 2 铁路混凝土简支梁简介。9 2 2铁路超重货物运输车辆综述1 1 2 2 1 铁路长大货物车辆分类及特点1 1 2 2 2 铁路长大货物车辆发展趋势1 6 3 超重货物车过桥性能分析1 8 3 1 影响线及其应用18 3 1 1 影响线的概念1 8 3 1 2 简支梁的影响线l9 3 1 3 移动荷载最不利荷载位置的确定2 1 3 1 4 多个集中荷载的换算均布荷载的计算2 4 3 2 铁路混凝土简支梁横向力分布计算2 5 3 2 1 杠杆原理法2 5 3 2 2 偏心受压法2 6 北京交通大学硕士学位论文 目录 3 3 超重货物车辆过桥检算2 7 3 3 1换算均布荷载算式介绍2 8 3 3 2 冲击系数的确定2 8 3 3 3 简支梁跨中弯矩最不利荷载位置的确定2 9 3 3 4 超重车辆过桥限速计算3 2 3 3 5d 2 型车检算算例3 3 4 长大货物车超重影响因素分析3 5 4 1 铁路桥梁设计活载标准3 5 4 1 1我国铁路桥梁设计活载标准3 5 4 1 2 我国铁路桥梁设计活载标准的特点3 6 4 1 3我国铁路桥梁设计活载标准的缺陷3 6 4 2 铁路长大货物车问题分析3 8 4 3 车辆偏载3 9 4 3 1 车辆偏载的原因概述4 0 4 3 2 静态偏移量确定及影响因素4 0 4 3 3 结构随机偏差量及影响因素4 2 4 3 4 车辆动态偏移量4 8 4 3 5 大件货物装载条件算例分析5 8 5 超重货物运输建议6 2 5 1 完善运输组织6 2 5 1 1 完善超重运输管理规定6 2 5 1 2 优化运输路径提高效率6 2 5 1 3 制定科学装载加固方案6 3 5 1 4 进一步强化途中安全检查工作6 3 5 1 5 完善应急预案6 3 5 1 6 提高从业人员素质6 3 5 1 7 超重车提速建议6 4 5 2 提高桥梁承载能力。6 4 5 2 1 修改现行设计标准6 4 5 2 2 加强对线路、桥梁的日常维护和保养6 4 5 3 改善、完备运输装备6 5 5 3 1 科学设计长大货物车6 5 北京交通大学硕士学位论文 目录 5 3 2 强化车辆的日常维修和保养6 5 5 3 3 改造现役部分车辆6 6 5 3 4 改进长大车转向架6 6 5 4 建立、健全线桥信息系统6 6 5 4 1 建立现有桥梁数据档案6 6 5 4 2 完善线路、桥梁限界资料6 7 6 结论及展望6 8 6 1 结论。6 8 6 2 展望6 8 参考文献6 8 作者简介6 8 独创声明7 0 学位论文数据集7 2 北京交通人学硕士学位论文 绪论 1 绪论 随着国民经济的发展，尤其是我国近些年对基础设施投资的加大，实现工业 和国防现代化步伐的加快，工业产品呈现逐渐向轻型化、结构复杂化，外形复杂 化发展的趋势，而机械工业加工构件像轧机牌坊、发电机定子、大型变压器等向 重型化、结构复杂化、体积庞大化发展。 随着我国公路网建设的逐步完善，公路运输近些年发展迅速并占领很大货物 运输市场份额，由于铁路运输组织制度相对滞后其市场份额呈现下滑趋势。1 9 9 6 至2 0 0 2 年全路每年大件运量基本保持在8 0 0 8 8 0 车的水平，而近些年随着公路运 输进入大件货物运输市场，其形式更为严峻【l 】。2 0 世纪9 0 年代以来，公路专业大 件运输行业及生产厂家自设的大件汽车运输队伍迅速崛起，抢占了部分铁路货源， 如2 0 0 0 年哈尔滨锅炉厂为天津蓟县盘山电厂生产的水冷壁、集中下降管、水箱 等设备，如果通过铁路运输，可以使用6 0 辆d 型大车，但却被公路运输所承担。 再如，2 0 0 9 年由齐齐哈尔第一重工机械厂生产出口韩国的3 1 5 吨轧机牌坊，从富 拉尔基运往大连金州海港厂家就选择了公路运输。但由于这些货物大多涉及国家 重要战略意义的项目建设，其战略意义重大、附加值高，确保这些货物安全、快 速、便捷地运达目的地尤为重要。虽然公路运输办理手续便捷，可以实现货运的 “门到门的服务，但铁路运输具备相对成熟的运输安全管理措施，对于中长距 离的运输相对公路运输更具有安全保障，很多厂家最终还是选择铁路运输。 1 1 超重货物概述 1 1 1 超重货物概念解释 超重货物的概念：超重货物是指凡货物装载后，车辆及所装货物总重( 包括 装载附件、加固设备) 对桥梁的作用超过按铁路桥涵设计列车活载标准中华 人民共和国铁路标准活载( 下称：中活载) 设计的桥梁承载能力者均为超重 货物。 装载超重货物列车所经线路的桥涵必须进行承载能力检算。列车通过桥梁的 检算是根据铁路桥梁检定规范进行的。该规范用两个基本公式表达桥梁承载 能力和列车对桥梁的作用【2 j 。 桥梁检定承载系数：k = k k 中 北京交通人学硕十学位论文绪论 运行活载的活载系数：q = k o & 中 式中：k _ 桥梁结构部件的容许换算均布活载； b 一运行活载的换算均布活载，计入相应的冲击系数； k 中标准活载( “中活载 ) 的换算均布活载，计入相应的冲击 系数 承载系数k 表示桥梁所能承受的活载( 即桥梁承载能力) 相当于标准活载“中 活载”对桥梁作用的倍数。当险1 ，表示桥梁承载能力满足设计要求。当k i ，表示 运行活载的作用超过了“中活载 对桥梁作用，即超重。 1 1 2 超重与超载、超限、重载、集重的区别 铁路超重、超限、超载和重载是几个完全不同的概念，但我们在很多的著作 还是看到关于这几个概念混淆的情况【3 “5 】。弄清它们的不同之处要从其基本概念 入手，主要因为它们定义所指的对象不同。 从前面关于超重定义的介绍我们可以明白，超重是针对铁路桥梁核定承载能 力而言的。 ( 1 ) 超载是指车辆载重量超过车辆核定的可承载货物质量。表现为两个方面： 车辆总质量超过具体规定值，车辆轴载超过具体规定值。可见，超载是运输管理 规定中针对载运工具( 车辆) 承载能力而言的。 ( 2 ) 超限是指货物装车后，车辆停留在水平线上，车辆纵向中心线与铁路中 心线处于同一垂直平面上时，货物的任何部位超出了机车车辆的限界或特定区段 装载限界的情况，或者车辆停在直线上不超限，但当车辆经过半径为3 0 0 m 曲线时， 货物的内侧或外侧计算宽度仍然超过机车车辆限界的情况。由此我们明白，货物 超限与否是根据铁路机车车辆的限界或特定区段的限界来加以区别的。 ( 3 ) 重载运输是指在先进的铁路技术装备条件下，扩大列车编组，提高列车 重量的运输方式。重载运输是除高速铁路以外，铁路现代化的又一个标志。 国际重载协会认为，重载铁路必须满足以下三条标准中的至少两条：经常、 定期开行或准备开行总重至少为5 0 0 0 吨的单元列车或组合列车；在长度至少为1 5 0 公里的线路区段上，年计费货运量至少达2 0 0 0 万吨；经常、正常开行或准备开行 轴重2 5 吨以上( 含2 5 吨) 的列车。 2 i a 北京交通人学硕+ 学位论文绪论 从重载的定义我们明白，重载是以开行的列车运量为判定标准的，而与车辆 超重有着本质的区别。 ( 4 ) 集重是指货物重量大于所装车辆负重面长度的最大容许载重量。可见集 重是针对车辆承载底板部分负重能力而言的。另外，在货物装载时可以通过合理 的装载方案避免集重发生。 1 1 3 超重的影响 超重货物对运输安全的影响主要体现在对运输设备的破坏，其中对桥梁的损 坏是最突出的。而桥梁是整个线路的咽喉，一旦破坏重新加固或修建成本高，时 间长，直接影响路网的正常运行。 超重货物运输曾多次造成桥梁的破坏，如：1 9 9 4 年9 月某电厂运送的6 0 0 m w 发电机定子，采用d 3 5 大车，途径京广线、陇海线时造成有关桥梁梁端支座上方混 凝土掉块、支座压裂等损坏桥梁的事故。再如，1 9 9 6 年冬季，另一电厂大件运输， 由于未经相关部门审查，运行至哈局伊敏线伊敏河桥时，造成该桥多孔梁体严重 开裂，梁体整体性严重丧失1 2 4 j 。 1 2 超重货物运输组织国内外现状及问题 铁路超重货物一般体积也比较庞大，结构较为复杂，因此，超重货物一般也 是超限大件货物。 造成超重的主要原因是由于桥梁承载能力不足。在国外，由于铁路桥梁设计 标准较高，并且考虑长大车运输大件货物的情况，因此极少出现货物超重的问题， 对这方面的研究也很少。 目前我国铁路超限超重货物运输规则( 下称超规) 对超限货物运输条 件管理相对比较全面。在一般运行工况条件下超重对铁路线路设施的破坏比较小， 在现行运行条件下经检算是满足超重货物运输安全要求的，但需对桥涵进行必要 的检算和采取相应的安全措施。因此，大件超重货物运输主要依附于现行超规 中的相关规定进行组织运输的。 1 2 1 超重货物运输组织现状 铁路超重货物运输组织不同于一般普通货物运输，其运输组织和技术难度明 显区别于普通货物。 - 北京交通大学硕十学位论文 绪论 铁路长大货物运输也是通过货源组织、装车卸车、交付等运输过程实现的。 按现行管理制度，长大货物装载要严格按照铁路货物装载加固规则( 下文简称 加规) 执行。 1 2 1 1 货物的受理和承运 托运超重货物时除按一般货物办理手续外，托运人还应向承运人提供必要的 技术资料。对于既超重又超限的货物托运人应提供以下技术资料： ( i ) 托运超限货物说明书、货物外形三视图，并标明货物重心。 ( 2 ) 必要时，应附加有计划装载、加固计算根据的图纸及说明。 托运人应按照车站的要求配齐必要的装载加固材料和装置。发站接到申请后， 应按照规定的技术作业程序审查资料、测量数据、研究装车方案；承运人还应及 时搜集相关线路、桥梁资料，确定合理的运输径路。对于线路中的桥梁要根据装 载编组后列车情况确定是否可以安全通过。若采取必要措施后可以安全通过的超 限超重货物计算和确定超限超重等级、确定运行条件，并以电报的方式向上级领 导请示。 承运人对于大件超限超重货物的成型装载加固方案则不必向上级领导请示； 否则，必须请示装载加固方案。 铁道部或各个路局接到请示文电后，应及时向各个有关单位指示装运办法， 并以文电形式批示眨1 。 1 2 1 2 超重货物检查及装车 超重货物装车前的检查包括货物和车辆检查。承运人要正确检查测量货物各 部分外形尺寸，正确确定装车装载方案和运输条件。同时，要检查挑选的车辆做 好装车准备。 装车前，要按照计划的装载状态测量货物的长度、高度和宽度。高度和宽度 包括：中心高度、宽度和测高度、侧宽度。同时对车辆要进行安全性检查，包括 车辆探伤，关键设备运行性能测试等。 在装车时，要严格按照装载加固方案要求装车。先标注清楚车辆横纵向中心 线。对于落下孔车，要按照装载加固要求调整承载梁宽度；钳夹车要根据具体的 装载方案调整好装载加固设备装置。 装车后，承运人及发站工作人员应进行装车后的车辆尺寸测量复合，按照实 际装载尺寸填写超限超重货物运输记录。在货物或车辆两侧明显处，以显色油漆 书写或刷印“x 级超重x 级超限 字样。同时对于复测后尺寸符合要求的车辆要 标注检查线以便途中对货物装载状态进行检查。 1 2 1 3 装运超重超限货物车辆的途中检查 装运超限超重货物的车辆运行在不同线路工况的条件下，由于车辆侧滚、点 4 北京交通大学硕士学位论文绪论 头振动，车辆加速、制动、通过纵坡等情况时可能造成货物的装载状态变化。为 保证超限超重货物运输安全，因此在途经停靠站设置必要的检查站。途中检查主 要是对装载状态变化状态进行检查，主要包括： ( 1 ) 装载加固是否牢靠，货物是否有移动。 ( 2 ) 车辆技术状态以及车辆转向架左右旁承游间是否符合规定。 ( 3 ) 各部位尺寸是否与批注文电尺寸相符，检查线的标划是否符合要求等。 1 2 1 4 装载超重货物列车的运行 超重货物一般都会不同程度的超限，因此超重货物列车运行除按照超限等级 要求运行外，在通过桥涵时应按照桥梁检定中计算的安全速度通过桥梁。因此装 载超重货物的列车运行条件更为复杂。 根据桥检规中关于桥梁设计荷载要求可知，超重货物列车在通过桥梁时， 禁止会车或其他车辆停靠；禁止超重列车制动、加速，必须以计算要求的速度运 输通过桥梁。必要时要对桥梁关键部位进行实时检测，以确保万无一失。 1 2 1 5 长大车辆的检修和保养 长大货物车是是由铁道部指定的车辆厂、车辆段进行定期的维修保养。根据 每种车型的不同，各种车辆厂修、段修的时间间隔各异。 为使长大货物车辆保持良好的技术状态，由固定专业人员负责检修及日常保 养。在运输中，由于车辆载重量大、重心高，一些零部件发生磨耗、松弛、变形、 裂纹、折损等现象。这些故障可能导致车辆在运行中状态不稳定，侧滚、点头振 动加剧，进而使重车重心动态偏移加剧，车辆轮重分布不均。这有可能进一步导 致重车超重等级加大，严重时影响车辆的运行安全，因此，在停车检查时，必须 严格执行标准化作业要求，及时发现故障并妥善处理，以确保车辆技术状态良好。 运输结束后，长大车辆应及时送回指定的存放地点进行保养。 1 2 2 超重货物运输存在的问题 一直以来铁路运输部门以铁老大自居，虽然近些年受到公路运输的冲击很大， 铁路运输部门也有了一定的调整，但一些涉及运输市场竞争的根本性问题依然没 有得到解决。 ( 1 ) 运输时效性差 随着我国融入世界经济一体化的步伐加快和社会主义市场经济的完善，许多 企业之间的竞争也日趋激烈。而相对于一些企业来说，时间就是金钱，效率就是 生命线在这里得到很好的诠释。例如：国内l 台6 0 万k w 发电机组提前一天投产发 电，可为电厂节约银行贷款利息3 0 万元，增加销售收入2 2 9 8 万元。l 台6o 万k w 发 5 北京交通人学硕十学位论文绪论 电机组每度电上网价格约为0 2 7 元，年发电量4 0 亿度，其产值为1 0 8 亿元，延误1 天电厂的损失达2 9 6 万元，延误一个月电厂的损失近9 0 0 0 万元l l 】。 但是目前，铁路超重货物运输办理手续相对于公路运输依然是十分繁琐，环 节较多，整个运输时问较长。例如，有沈阳变压器厂运往甘肃永登发电厂的2 8 0 t 变压器，从开始调车到编组完成专列用将近一周的时间；从沈阳站发车到终点站 途中用时1 2 天；从中堡车站换装公路运输时，由于没能很好协调各方关系，本应 一天可以将该变压器运达发电厂的却费时了将近一周的时间，这给用户带来了很 大的损失。而公路运输签订完合同后，装车便可实现“f l n f q 的运输，方便快 捷。因此，很多用户在可以选择公路运输的情况下大都放弃选用铁路运输。 ( 2 ) 经营观念滞后 尽管我国改革开放3 0 余年来在交通运输领域取得了举世瞩目的成就，但铁路 制度改革一直滞后。相对其他行业，铁路运输是目前唯一政企不分，改革步伐较 慢的行业。长期计划经济条条框框的约束，运输市场的不景气，使得铁路运输缺 乏市场竞争的意识，职工积极性没能很好的调动起来。这很大程度上阻碍了铁路 运输业的发展。 ( 3 ) 相关规章制度相对滞后 目前约束我国铁路大件超重货物运输相关规定主要是超规中关于货物超 限安全对策，以及加规重车重心高限速的规定。而在超规针对货物超重 运输的管理仅只是对其定义和简单的分级，相应的运输安全管理措施匮乏。 对于超重货物来说，一般多为超限大件货物，并且装车后重车重心超过 2 0 0 0 m m 。因此要解决超重货物运输效率和运输安全问题首先应解决超限和重车重 心高限速的管理规定的限制。而这些规定很多是上世纪五十年代借鉴前苏联的相 关规定，因此有必要根据我国的实际情况制定符合我国国情的铁路运输制度。目 前，铁道部针对货车重心高限速问题已经委托相关科研院校进行研究，并取得阶 段性的成果。目前我国铁路货物超限等级划分和对应的各级限界依然是按照1 9 5 9 年以前采用的旧限界标准划分的，而近些年铁路设施进行现代化改造在原有的建 筑限界内又增加了不少新的临时和固定设施，这些设施占用了原有的限界。这些 问题有必要在全路的统一规章和规定中解决，以便为大件超重运输货物运输提供 便利条件。 另外，超规中关于车辆超重等级分级情况没有考虑货物装载偏心问题，实 际大件货物装载时由于多种因素的影响货物重心很难和车辆重心重合；随着一些 新型长大货物车的投入使用超规中并没有体现这些车辆超重等级情况；车辆 超重等级分级表中关于车辆超重的分级是按照车辆在通过控制跨径的简支梁时来 确定的超重等级，但实际运输中超重车辆可能不通过该跨径的梁，这就造成了超 6 北京交通大学硕士学位论文 绪论 重等级增大，运输收费不合理；由于相关人员对超重等级计算原理和影响因素了 解不足，在制定货物装载加固方案时对超重因素考虑较少，因此造成一些大件货 物超重或超重等级变大。 1 2 3 研究意义 本文对超重货物基本理论的研究意义在于： 首先，通过对超重车辆过桥性能的分析，可以有助于解决由于现实操作中由 于相关管理规定、理论不足带来的操作不便，为相关承运部门提供理论支撑。 其次，通过对超重的影响因素分析，可以有针对性的采取措施降低超重等级， 减少超重车辆对桥梁的破坏提高超重货物的运输安全。 第三，有利于提高大件货物的运输效率，降低运输成本赢得顾客，提高铁路 运输在大件货物运输的市场份额，满足具有大型战略意义的工程的需要，真正发 挥铁路运输在国民经济中的作用。 7 北京交通大学硕士学位论文 超重货物运输设施设备 2 超重货物运输设施设备 研究货物超重首先要了解与超重货物运输相关的设施设备。本章就涉及超重 货物运输中桥梁和装载设备进行分类和特点总结。正是对铁路简支梁和长大货物 车的结构、外形尺寸的特点总结才对后面长大货物车过桥性能分析提供了方便， 也使得车辆偏载时超重等级计算有规律可循。 2 1 铁路桥梁简介 桥梁是供铁路、公路、渠道、管线等跨越河流、山谷或其他障碍并具有承载 能力的架空建筑 6 1 。跨越河流或山谷的桥梁称为跨河桥或跨谷桥。这些桥的高度和 长大由地形和经济条件决定，建成的高而长的桥梁称为高架桥。跨越铁路或公路 的桥梁称为跨线桥或高架桥。线路通过城市区、工业区或农业区，保留线路通过 地点的空间或少占用耕地。不修路堤而以桥梁通过，称这种桥为旱桥或栈桥。用 于城市交通的铁道高架桥称为轻轨铁道桥。 2 1 1 铁路桥梁的结构分类 桥梁型式很多，根据其受力情况分：梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、组合 体系桥等。 为反应桥梁的建筑规模的大小，桥梁按桥长或跨长分为，大、中、小桥。铁 路桥梁设计规范规定：桥长之5 0 0 m ( 或跨径l o o m ) 称为特大桥；桥长之l o o m ( 或 跨径4 0 m ) 称为大桥；桥长芝2 0 m ( 或跨径2 0 m ) 称为中桥；桥长52 0 m ( 或跨径 8 m 的 9 北京交通大学硕士学位论文超重货物运输没施设备 梁，由于跨度增大，梁高也增大，若再用板式截面，则受拉区混凝土截面显著增 加。为了节省材料和减轻梁重，便于架设和提高跨越能力，必须改用肋式截面如t 形或n 形截面。n 形梁每片有两个肋，两肋之间设有横隔板以保证共同力。n 形 梁稳定性较好，故在运送时不需要临时支撑，梁安装就位后，两片梁不用连接就 可铺轨通车，减少现场工作量，加快铺架速度，但兀形梁与t 梁相比，制造较麻 烦，且单片梁有四个支点，容易出现“三条腿”现象，使结使结构产生附加内力， 故现已不再采用。t 形粱则可克服这些缺点。t 形梁在运输过程中需要临时支撑， 安装就位后，必须把横隔板连接起来，使两片梁形成整体，才可架设下一孑l 梁， 因此增加现场工作量，并影响架桥进度。但由于t 形梁的两端各有一个支座，支 座受力均匀，没有三支点的现象，且模板安装、拆除均方便，材料又省，因此， 它是目前广泛采用的一种形式。 ( a ) ( b ) ( 图2 2 不同截面形式的梁 f i g 2 - 2d i f f e r e n tf o r m so fb e a me r o s $ - s e c t i o n 在梁体的主要尺寸方面，主梁高度是主梁尺寸中最主要的一项，它取决于使 用条件和经济条件。在建筑高度受限的桥梁中，建筑高度控制梁高。一般梁的设 计中，梁高取决于经济条件，梁高增高用钢量较省，但混凝土用量大。反之，钢 材用量多，其他材料就少一些。从我国情况看，在符合架桥机起吊能力和运输限 界要求的前提下，宜采用较大的梁高。我国1 9 7 5 年的标准设计对普通高度梁，梁 高与跨度之比约为1 6 , - , 1 9 ；对受建筑高度控制而设计的低高度梁则约为l 1 1 1 1 5 。 1 0 北京交通大学硕十学位论文超重货物运输设施设备 梁肋厚度取决于梁内最大主拉应力和主筋布置的要求。简支梁支座处剪力比 跨中为大，故跨中区段可以减薄。在t 形梁的标准设计中，把肋做成两端厚中间 薄的形式。梁肋厚度还必须考虑到主筋按规定距离能够布置得开。为此，在t 形 梁构造上，常将梁肋的下缘扩大以适应主筋布置需要，而把梁肋的上部减薄，这 样可节约混凝土并减轻梁重。梁肋下加厚还有利于移梁时的稳定。 梁肋间距的确定，应考虑梁在运输及架设过程中有较好的稳定性，每片梁的 重心应尽量使之位于梁肋中心附近。因此，梁肋两侧的内外道碴槽板的悬臂弯矩 应大体相近，道碴槽板的钢筋布置也较有利。在标准设计中，为使结构尺寸标准 化，各种跨度的梁肋间距1 8 m ，如图2 1 所示。 2 2 铁路超重货物运输车辆综述 目前，运输超重货物的车辆一般都是长大货物车辆。我国长大货物车辆发展 是随着我国工业化进程发展的需要而不断发展的。尤其是自上世纪8 0 年代改革开 放，使我国经济进入高速发展时期，我国运输超重货物量也随之不断增长，我国 长大货物车辆技术也得以快速发展。可以这样说，我国现有长大车的产生是由特 定时期运输特定货物需要而产生的沙1 2 1 。 2 2 1 铁路长大货物车辆分类及特点【1 0 l 按照车体结构形式的不同，我国长大货物车可分为长大平车、凹底平车、落 下孔车、双联平车、嵌夹车。根据2 0 0 8 年对全路长大车辆统计，截至2 0 0 7 年底 我国共有长大车1 5 6 6 辆，共计4 7 种车型。近两年，又相继有载重3 6 0 t 和载重4 5 0 t 的落下孔车投入使用，很好的满足了长大货物运输市场的需求。 ( 1 ) 长大平车长大平车主要的结构特点是有一个长大的承载平面，主要用 于装载高度不是很高而长度较长的货物，如桥梁长钢轨，锅筒等，如图2 。3 所示。 目前我国主要有d 2 2 型载重1 2 0 t ，d 2 3 型载重1 5 0 t ，d 2 3 g 型载重2 6 5 t ，d 2 6 a 型载重2 6 0 t 等车型。 ( 2 ) 凹底平车凹底平车主要的结构特点是在最上层底架有一个凹下的承载 平面，主要用于装运断面尺寸大而长度适中的货物，另外在将货物放在鹅颈梁上 部可以运输细长的货物，如变压器、发电机定子以及其他的货物。凹底平车载重 北京交通人学硕士学位论文超重货物运输设施设备 越大，凹底平面长大越长，凹底距轨面的距离越低。凹底平车车型在在长大车中 占的比重最大，并已经形成系列，以3 0 4 0 t 为级差，可以运输5 0 - - 3 2 0 t 的大型货 物【1 3 】。目前凹底平车有2 0 多种车型，它们有：d 5 型载重6 0 t ，d 2 ( d 2 g ) 型载重 2 1 0 t 、d 1 2 型载重1 2 0 t 、d 1 5 型载重1 5 0 t 、d 1 8 型 图2 4 载重1 8 0 t 、d 2 6 型载重2 6 0 t 、 d 2 8 型载重2 8 0 t 、d 3 2 型载重3 2 0