（交通运输规划与管理专业论文）铁路阔大货物装载加固计算机辅助决策系统的研究.pdf

摘要 y3 9 s 6 8 ，铁路阔大货物运输对于满足国家人型工程项目和国防建设的运输需求 具科一分重要的意义，它存铁路运输中占有重要位置，随着社会主义市场经 济的发展，要求铁路令面参与市场竞争。阔大货物一般具有重量大，体积或 长度较大及外形复杂等特点，这些货物能否安全迅速地交给用户，小仪对收 货单位是举足轻重的，而且对于整个国民经济的发展都会产生重大影响，同 时也关系到铁路在运输市场中的地位和形象。 阔大货物从装载、加固到途中运行指挥和检查，均需严格遵守有关规 定，否则很容易造成车辆、货物及沿线设备的损坏，甚至导致车辆脱轨、颠 覆等重大行车事故。因此，保证阔大货物运输安全一向是铁路运输的关键之 一。炮 阔大货物装载加固方案是保证其安全装载和运行的重要文件，利用计 算机制定装载加固方案可以提高其科学性、严密性，可以进行多方案比选， 减轻人工工作强度，为此丌发装载加固计算机辅助决策系统具有十分重要的 意义。 本文在深入研究阔大货物装载加固理论的基础上，提出了用一辆普通 平车装两件货物时，避免集重装载的条件，补充了平车避免集重装载的理论： 对用普通平车装载阔大货物判定超限等级时，提出了简便算法。并丌发了阔 大货物装载加固计算机辅助决策系统。 阔大货物装载加固计算机辅助决策系统就是在装载加固理论基础之上 开发研制的。该系统的基本运行环境为w i n d o w s 9 5 平台上的v i s u a l f o x p r 0 5 0 。该系统主要包括用普通平车和长大货物车获装载阔大货物的装 载方案设计、超限等级计算、加固力值计算及加固强度计算。 关键词 铁路运输装载加固计算机辅助决策系统 a b s t r a c t r a i l w a yo u t o f - g a u g eg o o d st r a n s p o r t a t i o np l a y s a n i m p o r t a n t r o l ei n m e e t i n gt h et r a n s p o r t a t i o nd e m a n d s o ft h en a t i o n a lk e ye n g i n e e r i n gp r o j e c ta n d t h eb u i l d i n gu po ft h en a t i o n a ld e f e n s e i tt a k e sa ni m p o r t a n tp l a c ei nt h er a i l w a y t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m a l o n gw i t ht h ed e v e l o p i n go fs o c i a l i s tm a r k e te c o n o m y , r a i l w a yi st o t a l l yp u s h e dt ot h em a r k e tt of a c ec o m p e t i t i o n o u t o f - g a u g eg o o d s g e n e r a l l ya r eh e a v y ，b i go rl o n g i ti si m p o r t a n tn o to n l yt ot h er e c e i v e r s ，b u ta l s o t ot h en a t i o n a le c o n o m yw h e t h e rt h eg o o d sc a l lb es a f e l yt r a n s p o r t e dt ot h eu s e r s a tt h es a n l et i m et h es a f e t yi si n v o l v e di nt h ep o s i t i o na n di m a g i n eo ft h er a i l w a y i nt h et r a n s p o r t a t i o nm a r k e t o u t o f - g a u g eg o o d ss h o u l da b i d eb yr e l a t i v er u l e sf o rl o a d i n g ，r e i n f o r c i n g ， c o n d u c t i n ga n dc h e c k i n go n t h e i rm o v i n g w a y ，o rt h e yw i l lr e s u l ti nt h ed a m a g e s o ft h ec a r g o ，g o o d sa n dt h el i n ef a c i l i t i e s ，e v e nb r i n ga b o u tt h ev i t a la c c i d e n ts u c h a st h ec a r g ob e i n go u to ft h el i n e s ，o v e r t h r o w i n g s ot h eg u a r a n t e eo ft h es a f e t r a n s p o r t a t i o no f t h eo u t o f - g a u g eg o o d s i st h ek e yo f t h e r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n t h ep l a no ft h el o a d i n ga n dr e i n f o r c i n go ft h eo u t - o f - g a u g eg o o d si st h e i m p o r t a n tf i l e o fg u a r a n t e e i n gi t ss a f el o a d i n ga n dm o v i n g m a k i n gt h ep l a nb y c o m p u t e r c a nr a i s et h es c i e n t i f i c p r i n c i p l e a n ds t r i c t n e s s ；a l s oi tc a nm a k e c o m p a r i s o na m o n gt h em a n yp l a n sa n dr e d u c et h el a b o r s i n t e n s i t y s o i th a s i m p o r t a n tm e a n i n go fd e v e l o p i n gt h ec o m p u t e r - a i d e ds y s t e m f o rl o a d i n ga n d r e i n f o r c i n go f o u t o f - g a u g eg o o d s o nt h eb a s eo fs t u d y i n gt h et h e o r yo fl o a d i n ga n dr e i n f o r c i n go fo u t o f - g a u g eg o o d s ，t h et h e s i sp u t sf o r w a r dt h ec o n d i t i o no fa v o i d i n gc e n t r a l i z i n go f l o a d i n g t w o g o o d s i naf i a tc a r ；m a k e s u p t h e t h e o r ya v o i d i n gc e n t r a l i z i n gl o a d i n g o ff i a tc a r ；r a i s e sa s i m p l ec a l c u l a t i n gm e t h o do f j u d g i n gt h eg r a d eo fo u t o f - g a u g e g o o d sl o a d i n go nag e n e r a lf l a tc a r i na d d i t i o n ，i ta l s os u m su pas i m p l em e t h o d o n d e c i d i n ga r a t i o n a lp l a c eo fac h e c k e dh o r i z o n t a lc r o s s s e c t i o na n dc o m p l e t e s t h ec a l c u l a t i n gt h e o r yo f o u t o f - g a u g eg o o d s t h ef o rl o a d i n ga n dr e i n f o r c i n go f o u t - o f - g a u g eg o o d si sd e v e l o p e do nt h e b a s eo fl o a d i n ga n dr e i n f o r c i n gt h e o r yo fo u t o f - g a u g eg o o d s i t sb a s i cr u n n i n g e n v i r o n m e n ti sv i s u a lf o x p r 0 5 0o nt h e p l a t f o r m o fw i n d o w s 9 5 i t m a i n l y i n c l u d e sc a l c u l a t i o no fl o a d i n gp l a n ，c a l c u l a t i o no ft h eg r a d eo fo u t o f - g a u g e g o o d s ，c a l c u l a t i o no f t h ef o r c ea n dr e i n f o r c i n gi n t e n s i t yo f o u t o f - g a u g eg o o d s k e yw o r d s ：r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n ，l o a d i n g a n d r e i n f o r c i n g ，c o m p u t e r a i d e d s y s t e m ；f ；一节1 硼人货物被救的坫夺拙术条刊 第一章阔大货物的装载的基本技术条件 第一节阔大货物装载的基本技术条件 一、货物的装载与重车运行稳定性的关系1 重车运行稳定性与货物装载情况有着密切的关系，货物在车辆上 的装载位置不合适可能会导致重车脱轨或倾覆。 装载时，货物重心在车辆上的纵向偏移量过大会引起车辆的一个 转向架严重减载，可能导致该转向架脱轨系数增大到超过危险限度， 造成重车脱轨；货物重心在车辆横向上的偏移也会导致偏载，即左、 右侧车轮轮重不相等，造成一侧车轮减载，可能导致该侧车轮的脱轨 系数增大到超过危险限度，从而造成重车脱轨。 车辆在运行过程中，货物和车体的侧滚振动将导致两侧车轮的交 替减载。如果重车重心过高，则侧滚振动的幅度较大，车轮的交替减 载现象会很严重。在某一瞬间，由于侧滚振动导致侧车轮的轮压很 小，从而使该侧车轮的脱轨系数达到较大的数值，甚至超过危险限度， 导致重车脱轨。 因此，货物重心在车辆上的纵、横向偏移量过大以及重车重心过 高均可能导致重车脱轨。为保证重车运行稳定性，货物装车后其重心 的纵向偏移量要能保证每个转向架承受的货物重量均不超过货车标记 载重的二分之一，同时还要保证车辆两转向架负重之差不大于1 0 t ； 装载时应尽量避免货物重心的横向偏移，必须偏移时，应使偏移量不 大于1 0 0 m m ，否则应采取配重措施：重车重心高不得大于2 0 0 0 r a m ， 否则应配重或采用凹底平车装载，以降低重车重心高，无法降低时须 限速运行。 二、阔大货物装载的基本技术条件2 为保证重车运行安全，阔大货物装载必须遵守下列技术条件： 在一般情况下，货物装车后其重心或总重心( 一车装几件货物 时) 的投影，应位于车地板纵、横中心线的交叉点上( 即落到车辆中 央) ： 阔人货物运输，郭维鸿，1 9 8 6 2 关午阏火赁物运输若干理论致运用问题探讨 ，韩 蟮。| 9 9 7 i 笫一节阔人货物装蛾的坫奉技术条件 在特殊情况下，货物重心不可能落到车辆中央时，重心的横向 偏移量不得超过l o o m m ，超过时须采取配重措施，使配重后货物总重 心能落到车辆纵中心线上：货物重心的纵向偏移量要能保证每个转向 架承受的货物重量均不超过货车标记载重的二分之一，同时还要保证 车辆两转向架负重之差不大于1 0 t ： 一车装载两件或多件货物时，不得沿对角线装载； 重车重心高度从钢轨面起算，一般不得超过2 0 0 0 m m 。超过时， 应采取配重措施，以降低重车重心高度，否则应限速运行。 在装车时，遵守上述条件的关键是确定货物的重心或总重心在车 辆上的合理位置。 1 货物重心在车辆纵向上的合理位置 为了保证车辆不受损伤，货车的装载重量不得超过其标记载重量。 为了使车辆两转向架承担的货物重量相等，保证重车运行平稳，在一 般情况下应使货物重心( 或总重心) 落到车辆中央。但在某些特殊情 况下，要求货物重心产生纵向位移，即偏离车辆横中心线，例如： ( 1 ) 超长均重货物装载时，为了节省一辆游车，采用一端突出车 端的装载方案时； ( 2 ) 非均重货物装载时，如果使货物重心落到车辆中央，则可能 出现货物一端突出车端，需使用游车，而另一端车地板长度尚有空余 的情况，为了节省一辆游车采用不突出车端的装载方案时； ( 3 ) 一车装载两件或两件以上货物，而每件货物重量及外形又互 不相同时。 在上述情况下，允许货物重心在车辆上有纵向偏移量，但应根据 货物装载基本技术条件的要求，使货物重，1 1 , 偏移后货车任一转向架的 承载重量不超过货车标记载重的二分之一，同时两转向架的负重之差 不得大于l o t 。货物重心在车辆纵向上的最大容许偏移距离可按下列 公式确定。 当珞一q a 需，因此方案i i 可行。采用方案i i 既可节省一辆游车， 节约垫木，又能满足货物装载的基本技术条件，可以保证重车运行稳 定。因此方案i i 不仅合理，而且经济。 假如上述货物重量为5 2 t ，仍采用一辆n 。型平车装载，由于尸标 一q 6 0 5 2 8 t ，小于1 0 t ，因此货物重心在车辆纵向上的最大容许 偏移距离为： 铲c 毫一o s ， 6 0 2 ( 两i - 0 5 ) 。9 3 0 0 第一章阔人货物驶找的捧奉技术条件 = 7 1 5 m m 因此如果仅用一辆n ，。型平车装运，则需使距货物重心较远的货 端超出车辆端部8 0 0 7 1 5 = 8 5 m m ，小于3 0 0 m m ，不必使用游车，该方 案经济可行。 一车装载几件货物( 特别是两件) 时，如果两件货物的重心分别 落在车辆纵中心线两侧的斜对角范围内，称为对角线装载。出于车体 的扭曲刚度较小，对角线装载时，可能造成车底架扭曲变形，且容易 压死车辆对角旁承，不利于重车通过曲线，影响重车运行安全，因此 应注意避免对角线装载。 2 货物重心在车辆横向上的合理位置 当有一件货物，从货物重心所在纵向垂直平面起算，货物两侧宽 度不等，如果装载时使货物重心落到车辆纵中心线上，则宽度较大的 一侧可能超出机车车辆限界，甚至无法通过建筑限界。为了避免货物 超限或缩小超限等级以及使货物能够经铁路运输，有时需采用使货物 重心偏离车辆纵中心线的装载方案。 货物重心偏离车辆纵中心线时，称为横向上偏载。当货物重心的 横向偏移量过大时，由于车辆一侧负重过大，可能压死一侧旁承，影 响车辆转向架通过曲线时的转向；车辆的横向偏载量过大还会导致一 侧车轮严重减载，从而使脱轨系数和轮重减载率大大增加，超出危险 限度，影响熏车运行稳定。另外，货物重心的横向偏移量过大时，由 于车辆偏载过于严重以及在运行中侧滚振动产生的垂向力的作用，可 能导致转向架弹簧装置周期性短时间压死，造成车辆垂直载荷的刚性 传递，产生相当大的垂直作用力，而车辆和线路在设计时均无法考虑 到如此大的作用力，因此可能导致车辆与线路的损坏，并造成重车倾 覆事故。 为保证重车运行安全，铁路货物装载加固规则中规定：“货物 重心的投影应位于车地板的纵、横中心线的交叉点上。必须位移时， 横向位移不得超过1 0 0 m m ，超过时，应采取配重措施。”3 即货物重心 的横向偏移量不超过1 0 0 m m 时，不致影响运行安全。特殊情况下，横 向偏移量超过1 0 0 m m 时，须采取配重措施，使配重后的货物总重心落 在车辆纵中心线上，至少应使总重心的横向偏移量不超过1 0 0 r a m 。 要求配重后的货物总重心不产生横向偏移量，则配重货物的重量 3 铁路货物装载加同规则 中华人民共和国铁道部1 9 9 5 4 第一章阔人货物裴载的璀夺投术条俐 或重心位置，可按下式确定： 。 q 6 一i 2 斧 式中：o 配配重货物的重量，t ： b 。配重货物的重心至车辆纵中心线所在垂直平面的 距离，m m ； q 配重前车辆上所装货物重量，t ： b 配熏前车辆上所装货物的重心至车辆纵中心线所在 垂直平面的距离，m m ； 如果a 能满足公式( 1 一1 ) 及( 1 - 2 ) 的要求，说明货物重心在车辆上的 实际纵向偏移量不大于纵向最大容许偏移量，不会影响重车运行安全。 有以上的分析可知，制定货物装载方案时，确定货车装载货物重 量q 在一定的情况下，货物的重心或总重心的允许偏移的距离： 妒m i n f ( 老0 5 ) ，言n 6 窖2 l o o m m 可行方案必须满足如下条件： i a i 口容a n d i b i 1 0 0 3 重车重心高 货物装车后，车辆与所装货物的总重心( 即重车重心) 距钢轨面 的高度称为重车重心高度。 一车负重装载时，重车重心高度可按下式计算： h ：譬g 掣( r a m ) ( 1 - 3 ) q $ + q i + q 7 、 式中：q 。货车自重，t 。 k 空车重心自钢轨面起算的高度，m m ； q 1 、q 每件货物的重量，t ； 啊、吃每件货物的重心自钢轨面起算的高度，m m 。 跨装时，重车组( 只计算两负重车) 的重车重心高度可按下式计 算： h ：堕窘娶笔娑( r a m ) ( 1 - 4 ) q 车l + q 车2 + q 第一币阔人货物装载的培奉技术条佴 式中：q 4 、q 4 ：一一分别为两负重车自重，t ； h 。、h 。一分别为两负重车空车重心自钢轨面起算的高 度，m m ； p 货物重量，t ； h 装车后货物重心自钢轨面起算的高度，m m 。 重车重心高度是重车运行平稳性的主要条件之一。重车在运行过 程中，货物的侧滚振动会引起车辆两侧车轮的交替增减载。如果重车 重心高度过大，则由于侧滚振动及车辆所受横向力的作用将导致车轮 严重减载，使车轮的减载量过大，以致于轮重减载率超过危险限度， 引起重车脱轨；另外，由于侧滚振动导致一侧车轮的轮压过小，从而 使该侧车轮的脱轨系数增大到超过危险限度值也会引起重车脱轨。 为保证重车运行安全，现行铁路货物装载加固规则中规定：“重 车重心高度从钢轨面起算，一般不得超过2 0 0 0 m m ，超过时，可采取 配重措施，以降低重车重心高度，否则应限速运行。”如欲使重车重心 降至2 0 0 0 m m 或以下，配重货物的起码重量可按下式计算： d ；f h 一2 0 0 0 ) 2 芎群( m m ) ( 1 - 5 ) 式中：q n 货车自重与主货重量之和，t ： h 未配重前重车重心高度，m m ： h 。配重货物装车后，其重心自钢轨面起算的高度， 采用配重措施降低重车重心高度的条件是：车辆载重力有富裕： 有到达同一到站且重心又较低的货物可以配装：车地板上尚有可供配 装的位置且符合装载基本技术条件。在不具备这些条件时，应选用重 心和地板高度较低( 如凹底平车) 或自重较大的货车装载。 由于受到车辆载重量的限制，所以配种货物的重量应满足如下条 件： 觜线嘞 在无法降低重车的重心高度时，应按表1 1 的规定限速运行，以 保证重车运行安全。 第一帝阔人货物址找的墒小技术条件 表1 i 重车重心高度区问限速通过侧向道翁限速 ( m m )( k m h ) ( k m h ) 2 0 0 1 2 4 0 05 0l5 2 4 0 l 2 8 0 04 015 2 8 0 l 3 0 0 03 0l5 货物重心高度的限制为h 2 0 0 0 m m 。如果超过2 0 0 0 m m 就要按照 表l 一1 所示的限速要求办理运输。由于货车重心超高而使货物运行条 件有所限制。 铁路货物装载加固规则中规定重车重心高一般不得超过 2 0 0 0 m m ，否则应配重或限速。但是实际上，部分油罐车及高边敞车装 载轻质货物( 如木材、棉花等) 的货车的重车重心高多数都大于 2 0 0 0 m m ，在运行中并未限速，却没有危及运行安全。如果限速规定过 于保守，必然降低列车速度，造成运输能力的极大浪费。如果对于该 限速的不限速，那么将会危及行车安全。多年的铁路运输实践证明， 现行2 0 0 0 m m 的规定可能过于保守，对重车重心高的限制还可以考虑 适当放宽一些，提高重车重心高度标准在理论上和实践上都是可行的。 根据重车倾覆稳定性的要求，重车重心高度可以提高到2 4 0 0 m m ，根 据重车脱轨稳定性的要求，重车重心高度可以达到2 6 0 0 m m ；根据我 国铁路普通车流中普遍存在着重车重心在2 0 0 0 2 3 0 0 m m 的实际情况， 重车重心高度可以提高到2 3 0 0 m m ，取三种情况最小者，重车重心高 度可以定为2 3 0 0 m m ，如果考虑安全裕量，我国重车重心高度标准可 以定为2 2 0 0 m m ，可以改善这个标准脱离实际的情况，显著减少限速 运行车的车数，从而提高线路输送能力，又有利于通过提高装载高度， 在不增大列车长度或少增加列车长度条件下，实现列车重载。 第一章阔人货物皴找的桀奉挫术条抖 第二节避免平车集重装载的技术条件 所谓集重装载是指货物装车后车底架的工作应力超过其许用应力 或者说车辆的工作弯曲力矩大于其最大容许弯曲力矩4 。为了保证车 辆不受损伤，在确定货车的装载方案时应避免集重装载。 一、一辆平车装载一件货物时避免集重装载的理论及方法 ( 一) 货物直接装在车地板上如何避免集重装载 i k 山 + a c l p db i 一 。f li q + 图1 - l 如图t l 所示，将平车底架作为一个整体，可以把它看作是支承在 车辆转向架上的一个简支梁。设有一件重量为q 的均重货物，直接装 在车地板上，支重面长度为k ，货物重心在车辆上的纵向偏移量为d 时，在货物支承面长度c d 范围内，车底架在距货物c 端距离为z 的i i 断面的工作弯曲力矩： m = r 。( ；一口一等+ x ) 一旦k x z ： 一q x2十rax+也(坐一口)2k2 、 ， 蟛= r a - 罢x 叫，= 一譬 4 阔大货物运输。郭维鸿，1 9 8 6 第一带阔人货物技找的林奉拙术条件 m ： 0 ，既明m 有极大值。 令警- o ，可得：x = 和烈u 这表明，在车底架c d 范围内，距货物c 端距离为吾r 。的断面上 的2 1 2 作弯曲力矩最大。其值为： 帆。= 一甜q 弘x ) 2 + r a ( q r a ) + r a ( 半刊 = 一面kr 一2 + 西kr 。2 + 互1r 。一i k r 。一r ， = 2 k f f q _ r 2 + 1 2r 一一筹r 一。尺。 由于心= ( o _ 5 + 孚) q ，将r a 代入上式得： m m 。x = 洲；一等m c 斋一扣 设车底架的最大容许弯曲力矩为 m i ，并令m m 。= 【m 】，即： 鲰；一譬m c 蔷一扣m 解上式可得，货物直接装在车地板上，货物重心在车辆上的纵向 偏移量为a ，平车负重面长度为k 时，所装货物的最大容许重量为： 9 = 器南 ( t )( 1 _ 6 ) 当货物重量q 一定时，需要的支重面长度( 即平车的负重面长度) 至少应为： ”警南) ( m ) ( 1 - 7 ) 第一章阔人货物裟裁的摧奉技术条件 式中： m 1 一一车底架的最大容许弯曲力矩，t f n l ； ，一一车辆销距，i l l ； q 货物重量，t ； k 货物支重面长度，m ； 口货物重心在车辆上的纵向偏移量，i l l 。 当货物重心在车辆上的纵向偏移量n = o 时，货物支重面的最小 需要长度，或容许装载货物的最大重量可分别由下式计算得出： k - 2 ( ，一警) (m)(1-8) q = 筹 (t)(1-9) 公式( 1 - 6 ) 及( 卜7 ) 中，货物重心在车辆上的纵向偏移量0 罢，即心一i q o 。由此可知，c d 间 工作弯曲力矩m 随x 的增大而增大。 车底槊存r k 的断而r t 作蛮曲由镇柏 m = r a ( ；一g i 呐x 一譬x q ( x - k , ) 刈。+ 严l q ) x r a 一扣孕 。( r 一+ ( 了一日一寻) + 等 ac 卜 + ! 一口卜d b 、l4 z _ 艮f 一 仁 犯 、k f 图l 一2 由于r 。 k i 断面上的工作弯曲力矩随x 的增 大而减小。此时车底架所受力矩情况如图卜3 所示。 图1 3 因此，当货物下面横垫木位置在货物重心所在横向垂直平面两侧 对称时，车底架上距车辆横中心线较近的横垫木中心线所在断面的工 作弯曲力矩最大，其值为： 墨 字学 烈 第一帝阔人货物黻找的某奉技术条件 令m = m 】，可以得出使用横挚木时，若货物重心在车辆上的 纵向偏移量为a ，当货物重量q 一定时，两横垫木间最小需要距离为： 足。：，+ 2 a - 掣去( m ) ( 1 _ 1 1 ) 。 0，一2 d 。 当两横挚木间距k 一定时，所装货物的最大容许重量为： q ：黑。去( t ) ( 1 - 1 2 ) 。 ，+ 2 口一尼，一2 口 。 在公式( 1 1 1 ) 和( 卜1 2 ) 中，当a = 0 时，横垫木中心线问的最小需 要长度以及所装货物的最大容许重量分别为： k ；l 一! 幽 q o ：! 塑 。 ，一k ( m )( 1 一1 3 ) ( t )( 1 1 4 ) 分析公式卜1 2 可知，当a 0 ，且墨一定时，车辆容许装载的货 物重量与( ，+ 2 a k ) ( ，一2 a ) 成反比。进一步分析可以证明，加横垫木 时，容许装载的货物重量随货物重心纵r n 偏移量a 的变化规律如图卜4 i 所示。 图卜4 由图中可见，当0 口 k 4 时，容许载重量随a 的增大而减小； 当k l 4 口 k 2 时，容许载重量随a 的增大而增大；当a = k 2 时，计算得出的容许载重量与口= 0 时的计算结果完全一致。因此，在 5 关于阔大货物运输若干理论及运用问题探讨) 韩梅1 9 9 7 1 3 蚺一章阔人货物裟拔的垠奉挫术条件 货物下加横热木，或者货物本身带有横挚木时，若横挚木在货物重一心 所在的横向垂直平面两侧对称，则当货物重心在车辆上的纵向偏移量 a k ，2 时，容许装载的货物重量比a = 0 时有所增加，但货物 重心在车辆上的位置往往会受到纵向最大容许偏移量的限制。因此， 在加有横垫木或货物带有横垫木时，如果横挚木关于货物重心所在横 向垂直平面对称，一般应避免d o 的装载方案，即装车时，货物重心 应落在车辆横中心线上。若采用重心偏移装载时，偏移量a 应满足下 面的要求即 z 一4 m _ _ a is 口a n q 。 比较公式( 2 一1 3 ) 和( 2 8 ) 可知，使用加横垫木的方法避免集重装载 时，横垫木的间距只需直接装载时所需支重面长度的二分之一。 必须明确，此时避免集重装载需满足的条件是：两横挚木中心线 至货物重心所在横向垂直平面的距离相等( 即两横垫木在货物重心两 侧对称) ：装车时，货物重心必须落在车辆横中心线上。 2 横垫木非对称放置时，如何避免集重装载6 在实际工作中，往往遇到横垫木在货物重心所在横向垂直平面两 侧不对称的情况，以下探讨在这种情况下，如何避免集重装载。 有些货物自身固定有两根横垫木，由于某种原因，如货物支重面 状况特殊或货物重心偏于一端等，使两横垫木在货物重心两侧不对称。 设货物重量为q ，货物下面加垫两根横垫木，两横垫木中心线至货物 重心所在横向垂直平面的距离分别为“1 2 ( ， ，：) 。装载车销距为， 车底架的最大容许弯曲力矩为【m 】。以下分两种情况讨论在这种情况 下，如何避免集重装载。 ( 1 ) 当货物重心落在车辆横中心线所在垂直平面上，即a = o 时， 如何避免集重装载 6 荣文竽。匡敏韩梅横垫木非对称放置时避免集重装载的条件，铁道货运 1 9 9 8 ，第六期 1 4 第一章阔人货物皴载的壮奉技术条t 图 l 一5 如图1 5 所示。由于货物重心落在车辆横中心线上，所以r = r 。 因为， t ，所以车底架上c 点所在断面的工作弯曲力矩坂最大。 心= r 。( i l 一7 ) = qi t 一 为避免集重装载，要求坼【m 】，令心【m 】，可得： 忙扣掣，= 等 m 1 5 ) 将( 1 1 3 ) 式与( 1 - 1 5 ) 式比较可知：货物带有两根非对称横垫木时， 如果装车时货物重心落在车辆中央，距货物重心较近横垫木与货物重 心所在横向垂直平面的距离 不得小于横垫木对称放置时所需车地板 支重面长度k 的二分之一。 ( 2 ) 当货物重心偏离车辆横中心线，即货物重心在车辆纵向上的偏 移量为a 时，如何避免集重装载 如图1 - 6 所示，要避免集重装载，则必须要求心及均不大于 m 】。 7 i 、 7 j i f + ic _ i 图1 6 1 5 第一幸阔人货物狄找的壮奉拙术条件 1口， m c 2 q ( i + 了) ( i a f 1 ) = 署州_ ) 2 _ ( 2 n “) 2 】 帆随的变化关系可通过图1 7 说明 m 【m 】 “ 鲁 0 图1 一 一 当a 为正值时( 此时货物重心向负重较大的横垫木一侧偏移) ，m c 随口的增大而减小。口为负值时( 此时货物重心向负重较小的横垫木 一侧偏移) ，m c 先随的增大而增大 当h = j i i 时胁达到最大，而后 m c 随圳的增大而减小。当h = 1 时m c 与口- - - - 0 时相等。 令m c 【m 】，口j 得为邂免c 点所在断回集重所需重心偏移距离 为： 啦j 144 m i 一鲁 或 q 一甜1 扩2 警一鲁 由图1 - 6 可见，当a 0 时，在口2 = 1 2 一口2 时才能避免集重，此时 同理应舍去a 2 7 。 第一章阔人货物裟我的璀小 支术条r 图1 - 9 只有当曲线心( 口) 与曲线m 。 ) 的交点p 不大于 m 】时，爿。能得 到使得收及均不大于【m 】的a 值，从而避免集重装载。 解方程m a a ) = m 。0 ) + 翱( h 1 ) 2 _ ( 2 州1 ) 2 】= 翱( h ：) 2 _ ( 2 a - f 2 ) 2 】 碍a = 粼 此时啪) 2 帅) 2 知卅2 一 科圳2 一垡业二! ! ! 生卫 一 ( ，l + 1 2 ) 2 则p 点的坐跏粼，紫p 点不矧m 时，即要求望型渺【m 】时，才能通过调整口的大小来避免集 重，a 的取值范围为图1 9 上的m a ，即： 口l a s a 2 a n d 口口容。 需要注意的是，若e 点处m 。( 口) 的值小于【m 】，即当 第一章阔人货物浆城的拈水技术条刊 里盟吾芷 m i 时，a 的取值范围在玎口n 择即可。同理，若f 点处 m 。( 口) 的值小于【m 】，即当垡与笋蔓 【m 】时，a 的取值范围在 日r a i n a 2 ，口弃 即口j 。 综上所述，可以将带有非对称横垫木的货物避免集重的装载要求 归纳如下： 、当口= 0 ，i ，2 时，要求： 忙扣掣，：等 、当。， 【吖】，无法采用重心 偏移的方法避免集重若紫驯，黥 a l a 口2 且口口= 陴。( 1 1 6 ) 式中：铲j 1 i 4 m l 一兰 铲珏1 2 1 f 一警 a 容按公式( 1 1 ) 和( 1 2 ) 确定。 例，货物重量q = 5 5 t ，l = 2 4 m ，2 = 2 5 5 m ，用n l6 装载，试确 定装载方案。 查表可知，重5 5 t 货物装车时，为避免集重，两横垫木中心线间 距不得小于k = 5 m ，而例中两横垫木中心线间距4 9 5m ，且f 1 ，：， i k i = 2 5 m ，则当重心落在车辆中央时集重。此时便可以根据上述的 笫一帝阔人货物犍找的捧奉技术条 公式和结论，判断是否能利用重心偏移的万法避免集重装载，并求出 所需偏移量。 先判断望型舻【m 】是否成立： q f i f 2 【f 一( ，i + 1 2 ) 】5 5 2 4 2 5 5 9 3 一( 2 4 + 2 5 5 ) 】 ( f + 1 2 ) 2 一 ( 2 4 + 2 5 5 ) 2 = 5 9 7 6 m 】= 6 0 1 4 这说明可以利用重心偏移的方法来避免集重，再确定d 的取值范 围： 铲讣l 扩2 半一鲁 = ：1 2 4 。6 0 1 4x 9 3 1 2 = 0 1 1 6 6 ( m ) 口，等_ 1 ( 1 _ 1 2 ) 2 4 m i ， = 丁2 5 5 一批，制) 2 一学- 0 1 6 9 8 ( m ) d 窖= ( 聂6 0 石一o 5 ) 9 3 = o 4 2 2 7 ( m ) 则d 的取值范围为：a l 口a 2 且口口样，即o 1 1 6 6 m ! 堕 2 下面看货物装车后是否集重 一 d 容= 三等= 2 2 5 米 d 实= 1 8 2 米 e 释= ；黼= z 米 e 实= o s s 米 通过验算可以知道货物装车后不会发生集重 附带说明的是：一车装两件货物时，如果货物外形尺寸较小，一般可 做到总重心落在车辆中央。为了不集重最好把轻件货物与车端比齐装 载，或把轻件货物对准枕梁中央( 轻件货物长度小于枕外长度两倍时) 例2 重量为4 0 吨，长度为3 米及重量为1 0 吨，长度为5 米的 均重货物各一件，用n 。装运。 装载办法： 按总重心落在车辆中央考虑，轻件货物与车端比齐 a 2 = 4 米 旷鲁2 等销 d 实= i l ( 口j + 粤) = 2 1 5 米 峪等茅2 等乩s 米 第一章阔人货物黻救的堆小技术祭h e 徉掣辫 4 * 6 0 - 3 0 * 5 ：09 米 2 + ( 4 0 + 1 0 、 妒等一半观5 正s s _ o s 5 米 因为d 尘 d 择，故m d m 】 该式表明在d = o 条件下，必然集重。那么采用总重心偏移是否会 集重昵? 偏移多少可行呢? 下面就讨论这个问题。 2 ) 两件货物的总重心偏移车辆横中心线即d o 在装载货物时，我们把重件货物远离车辆横中心线，以利于避免 集重，但又必须保证总重心偏移量不大于如图1 - 1 1 。 咿c 志棚圭 或 2 焘7 首先确定轻件货物装载位置，设将其重心对准枕梁中心线或比齐 车端( 或者距离车端有一段距离) 则口，已知，设重件置于使总重心偏 离量为处，则轻件货物重心至总重心的距离为口：+ 强 设重件重心至车辆横中心线的距离为x ，则重件重心至总重心的 距离为x 一“容 有 ( z 一口窖) q i = ( 口2 + 口容) 奶 为了保证实际总重心偏移量口牛口容 蔗叫h 鲁d ： 为了保证总重心偏移量牛“群 鹕带阔人货物姨栽的堆奉 土术条 妒；一( 等州 为了避免集重装载要求m ， m 即 蹦d 蝎) 号k m d 粹掣徽飞 ” ( q l + q 2 ) ( ，+ 2 a ) 1 为了避免集重装载 同时要求m ， m 即 姒e 呜) 一等瞵 m 8 a i ( 2 m i + q 2 k 2 ) 一一k 2 ” ( q 1 + q 2 ) ( z 一2 a ) 2 当d 。或e 。为负值时，表明c 点或轻件货物重心在枕外 r q i ! r b 图1 1 1 例如：q l = 4 0 吨，足。= 3 米，q ：= 1 0 吨，如= 5 米，拟用n 。装载。 装载办法： 轻件货物与车端比齐 口容= 了二i + 9 3 = o 9 3 米仟 4 0 + l o 旷等a 米 2 4 第一章阔人货物址找的璀水 虫术条 a 2 + a 锌2 4 9 3 米 设重件重心至车辆横中心线阳j 距为x 蔗州+ 鲁h 鲁a ： = o 9 3 ( 1 + 1 0 4 0 ) + 1 0 * 4 4 0 = 2 1 6 米 氐；一( 等+ x ) = 4 6 5 ( 2 1 6 + 1 5 ) = 0 9 9 米 蟠掣舞叫 如：! ：! 里：业竺! 蔓一3 1 米 ”( 1 0 + 4 0