（安全技术及工程专业论文）铁路正线（区段）开办超限超重货物运输综合评价研究.pdf

j e 夏窑煎太亟堂僮i 盆塞垦盟! a b s t r a c t a b s t r a c t ：o u t o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to f r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n t h es a f e t yo fo u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o n n o to n l yr e d u c e st h ei m p a c to nr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n c a p a c i t y , b u ta l s o i so f s i g n i f i c a n c et ol a r g e s t y l ee n g i n e e r i n gp r o j e e ta n dt h ec o n s t r u c t i o no fn a t i o n a ld e f e n s e w i t ht h e q u i c kd e v e l o p m e n to fi n d u s t r y a n ds o c i a l e e o n o m y ，t h ea m o u n t o f o u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st h a tn e e dt ob et r a n s p o r t e db yr a i l w a yi sm u c h l a r g e rt h a nb e f o r e ，a sw e l la st h es i z ea n dw e i g h to fg o o d si sb i g g e ra n dh e a v i e r a tt h e s a m et i m e t h er a i l w a yt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ss u c h 豁s p e e d i n ga n de l e c t r i f i c a t i o n b r i n gs o m ed i f f i c u l t i e s t o o u t - o f - g a u g e a n do v e r w e i g h t g o o d st r a n s p o r t a t i o n i m p l e m e n t i n gr m l w a yo u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o nq u a l i f i c a t i o n c a nm a k er a i l w a yo u t o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o nm o r ec o n v e n i e n t ， s a f ea n dt i m e l y n o w , i ti sb e c o m i n gah o tr e s e a r c hi s s u et h a th o wt oe v a l u a t et h e c o n d i t i o n so f t h ep r o p o s e rt oc o n f i r mi t sq u a l i f i c a t i o n r a i l w a yo u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o ni st h ew o r kt h a tn e e d s h i g ht e c h n i q u e t h e r ea r el o t so ff a c t o r st h a ta f f e c tr a i l w a yo u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h t g o o d st r a n s p o r t a t i o n i no r d e rt oe v a l u a t et h em a i nl i n ec o n d i t i o n sc o m p r e h e n s i v e l y , t h e f o l l o w i n gt a s k sh a v e b e e n d o n ei nt h i st h e s i s ： t h es i t u a t i o nt h a to u t o l g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o ni nr a i l w a y f a c e su pa n d t r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n t s a r ed e s c r i b e da n da n a l y z e d t h ef a c t o r sa f f e c t i n go u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o ni n r a i l w a ya r ea n a l y z e d ；f u r t h e r m o r et h e ya r ec l a s s i f i e di n t od i f f e r e n t s o r t s a c c o r d i n g t oi t si m p a c t so nr u n n i n gc o n d i t i o n t h eq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o ns t a n d a r df o re v e r ys o r tf a c t o ri sd e t e r m i n e d a c c o r d i n gt ot h er e l a t i o n sb e t w e e nt h ef a c t o r sa n dr u n n i n gc o n d i t i o n s ，a n d d i f f e r e n tm a t h e m a t i cm e t h o d st h a ta d a p t e dt oe a c hs o r tf a c t o r sa r ea p p l i e d r a i l w a yo u t o l g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d st r a n s p o r t a t i o nm u l t i l a y e rf u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e li se s t a b l i s h e d i nt h em o d e l ，t h em e t h o dt o w e i g h td e t e r m i n a t i o nt a k e sp e r s o n sf u z z yd e c i s i o n m a k i n ga n dm u l t i - e x p e r t s p r o b l e mi n t oc o n s i d e r a t i o n ，a n ds u b j e c tf u n c t i o n st oe a c ha f f e c t i n gf a c t o ra l e j e 塞窑煎厶亟主堂僮监窑 旦s 卫坠! c r e a t e di no r d e rt om a k ee v a l u a t i o nm o l er e a s o n a b l e 1 h em o d e la n dm e t h o d sa b o v ea r eu s e dt oe v a l u a t et h ec o n d i t i o no fd a z h u n r a i l w a y ( f e n g z h e n j i u s u m u ) t ol a u n c ht h eo u t o f - g a u g ea n do v e r w e i g h t g o o d st r a n s p o r t a t i o n a n ds o m ea d v i e e sa r eg i v e na c c o r d i n gt ot h ee v a l u a t e d r e s u l t s k e y w o r d s ：r a i l w a y ；o u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d s ；f r e i g h tt r a n s p o r t a t i o n ； c l e a r a n c e ；b r i 电e ；f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n c l a s s n o ：u 2 9 4 6 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：牛械旋 签字日期：w 曰年坛月d 只 导师签名：1 编导师签名：彪易刁功为 签字日期：砂0 年，明，日 韭塞銮迢盔堂亟堂焦盈塞蕉剑建芭塑 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：皋诽诵l 签字日期： w 刁年7 明。日 6 1 致谢 本论文的工作是在我的导师韩梅副教授的悉心指导下完成的，韩梅副教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来 韩梅老师对我的关心和指导。 郭维鸿教授、黄艳春老师、韩延慧老师悉心指导我们完成了实验室的科研工 作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向郭维鸿教授、黄艳 春老师、韩延慧老师表示衷心的谢意。 武旭老师和郑州局李敏( 高级工程师) 对于我的科研工作和论文都提出了许 多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，师姐王艳玲，师弟陈超、张明春、王金宝， 师妹邢建荣，以及赵勇钢、孙苑等同学对我的论文写作给予了热情帮助，在此向 他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人和朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我 的学业。 j e 塞銮道太堂亟堂僮论塞!i宣 1 1 选题背景及意义 1 引言 随着我国国民经济和现代化工业的发展，特别是电力、钥铁及化工工业的发 展，工程设备日益大型化，一些大型设备如发电机定子、主变压器、轧钢机牌坊、 合成塔、桥梁等的运输需求月益增加。这些货物大多为超限超重货物，制造周期 长、价值高，其安全运输关系到国家重点工程和国防建设的顺利进行，具有特殊 的政治、经济意义。与公路、水运相比，铁路货物运输具有运输成本低、运输距 离远的优势，因此超限超重货物大多经铁路运输。 由于超限超重货物长、大、笨重的特点，装载技术含量高，安全要求高，作 业环节多，需要各部门间协调合作，运输组织较普通货物复杂。在大型设备运输 前，应根据货物外形尺寸选用合适的货车，并制定经济、合理的货物装载加固方 案。对于复杂的超限超重货物，甚至需要由铁道部组织召开运输协调会，由货物 运输途经的路局相关部门以及科研院校参加，共同审定货物装载加固方案，确定 合理可行的运输径路。 超限超重货物运输较普通货物占用的空间大，对桥梁的冲击荷载也较大，因 此其运输过程中要综合考虑沿线建筑物限界尺寸、桥梁的承载能力、曲线半径等 一系列因素，并依据具体情况确定挂有超限超重车的列车运行条件，在必要时采 取限速、限会、禁会、临时拆除附近设备或建筑物、加固桥梁、绕行等措施确保 运输安全。若有一个环节考虑不周，就有可能造成事故。如超限货物通过限界较 小的隧道时，困于隧道内部进退不能，不但对运输秩序带来很大干扰，而且也给 救援工作带来很大的难度。当超重车通过承载能力不满足其要求的桥梁时，会在 一定程度上对桥梁造成损害，更严重者会使桥梁断裂，造成重大事故。如某电厂 曾运送的6 0 0 m w 发电机定子，采用d 3 5 型长大货物车运输，途经京广线、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【l l 。因此超限 超重货物运输前，必须准确掌握沿线设施、设备的技术特征，并制定安全、合理 的运行条件，确保运输安全。 若每次超限超重货物运输都需要收集线路建筑、桥梁、线路技术条件等资料， 确定合理的运输径路，这就进一步延长了超限超重货物运输时间。但超限超重货 物往往都是关系国家重点工程的关键设备，为了加快工程建设，创造较大的经济 和社会效益，其对超限超重货物运输的安全性、及时性要求较高。因此，建立完 善的超限超重货物运输通道，将会简化一系列复杂的程序，提高超限超重货物运 拙赢銮遵友堂强堂焦论塞 li 宣 输时效。但目前有资格办理超限超重货物运输的线路、车站数目并不多，尚未形 成系统的超限超重货物运输通道。多数超限超重货物运输前，需要讨论确定其运 输径路，必要时会绕道运输，这将延长超限超重货物运输时间。 随着超限超重货物运输需求及运量的日益增大，铁路各部门软、硬件水平的 不断提高，申请办理超限超重货物运输的铁路正线和车站不断增多。对于申请办 理超限超重货物运输的铁路正线( 区段) 和车站应具备的条件，2 0 0 5 年4 月1 日起 实施的中华人民共和国铁道部第1 6 号令铁路超限超长超重集重货物承运人资质 许可办法对此做了规定，同时对申请办理该业务的承运人应提交的资料进行了 规范。但如何确定申请人已具备1 6 号令要求的条件，需要从哪些方面对其进行评 价，以及达到什么要求才能办理超限超重货物运输，目前还处于定性阶段，缺乏 系统、深入的研究，对铁路超限超重货物运输开办条件及风险性缺乏定量的分析。 正是在这种背景下，我选题为“铁路正线( 区段) 开办超限超重货物运输综 合评价研究”。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 铁路运输在不同国家的交通运输网络中所处的地位不同，因此不同国家对铁 路超限超重货物运输研究及实践的重视程度也有很大差别。 美国的公路基础设旌条件、公路运输车辆的技术性能都较好，公路大件货物 运输较发达，因此美国在铁路超限超重货物运输领域的研究很少；日本的铁路货 物运输线路里程较短，货运量较少，对超限超重货物运输的研究也很少。 前苏联在铁路运输领域的研究较深入，对我国铁路运输理论及实践产生了较 大影响，我国在铁路超限货物运输领域的部分理论及运输要求都借鉴于前苏联。 为了便于铁路超限货物运输组织工作，前苏联及东欧等国根据铁路机车车辆限界、 铁路建筑限界，确定了超限货物的最小和最大允许轮廓尺寸，并将两者之间的空 间用三个轮廓线划分为四个超限等级。这对我国铁路超限货物等级的划分具有很 大的借鉴意义。英国根据列车运行速度的不同确定超限车运行需要不同的限界距 离和会车距离，这对我国确定铁路超限车运行条件具有参考意义。国际铁路联盟 ( u i c ) 对超限货物运输研究也较多，其对铁路限界的规定较详细 2 1 。 在超限超重货物运输组织方面，独联体国家、拉脱维亚、立陶宛、爱沙尼亚 共和国联合制定了铁路超限和超重货物运输规则，该规则对在上述国家1 5 2 0 m m 轨 距铁路线路上的超限货物的运输方法和条件，以及往第三国铁路运输超限、超重 2 拙塞奎适友堂亟圭堂焦论塞!l壹 和超长货物的申请受理及组织方法都作了详细规定。该规则还规定了列车以不同 速度运行时建筑物或设备与装载限界、超限等级廓线、以及车辆或货物之间最小 允许间隙，超限货物在双线相邻线路上的运行条件等，但对于超重货物的定义和 我国有所不同，其规定“重量和长度、或对车辆框架( 地板) 的荷载超过货车 及集装箱运输货物的装载和加固技术条件规定使用通用型货车运输允许值的制 品( 货物) ，都属于超重货物( 在国际联运运输时) ”( 引。 综观国外超限超重货物运输的研究，多侧重于运输基本理论、技术条件的研 究，以及对超限超重货物运输组织定性的分析，这对制定铁路超限货物运输条件 具有一定的指导意义，但对超限超重货物运输组织、办理超限超重货物运输的铁 路线路进行综合评估还缺乏深入研究。 1 2 2 国内研究现状 我国铁路超限货物运输起步于2 0 世纪5 0 年代。随着第一个五年计划建设时期 国家重点经济建设项目的开始，产生了超限货物运输。之后我国工业迅速发展， 铁路车辆、线桥隧技术水平的不断提高，进一步促进了铁路超限货物运输事业的 发展。 、 为了满足铁路超限货物运输的需要并保证运输安全，我国在总结研究国内超 限货物运输实践经验的基础上，同时借鉴国外的经验，在超限货物运输领域的研 究不断深入，取得了巨大的进步，逐步建立了铁路超限货物运输规章，对运输组 织管理进行指导和规范。1 9 5 2 年7 月1 日开始实施的阔大货物装运暂行规则是 新中国成立后第一本与超限货物相关的规章。从此规则起，与超限货物运输相关 的规章经过了不断的修订和完善。1 9 7 9 年铁道部以( 7 9 ) 铁运字1 9 0 0 号令公布了 铁路超限货物运输规则，一直沿用至2 0 0 7 年3 月。其间 1 9 9 9 1 5 8 号文关于加 强和规范超限货物运输管理工作的规定提出了超重货物的概念。因此在新修订 实施的铁j 医_ 2 0 0 7 6 2 号文铁路超限超重货物运输规则( 以下简称超规) 中增 加了超重货物运输组织的要求，但对超重车的运行条件尚未做具体规定。 在超限货物运输方面，文献 4 】分析了目前超限货物运输组织存在的问题，并 提出了解决方案：文献【5 】对电气化区段超限货物停电或不停电的运输条件进行了 研究。在超重货物运输方面的研究较少，文献【l 】分析了超重货物对运输安全的影 响及原因，并从运输组织、基础设施加强以及管理等方面提出了应对措施。文献 6 】 对长大货物车过桥进行了研究，同时用实例给予说明。 上述研究均从不同的出发点分析了超限超重货物运输条件，对影响超限超重 货物运输的因素多是定性地分析、归纳和总结，对于超重货物运输条件还有待进 韭塞交通太堂亟堂焦论塞 ! | 直 一步深入研究。目前国内对于铁路超限超重货物运输开办条件及风险性分析多是 依据经验分析、判断，还停留在定性地分析阶段，缺乏定量分析和系统、综合的 研究。 1 3 本论文主要研究内容 本文将从铁路运输大环境入手，分析铁路超限超重货物运输面临的形势，从 铁路提速、电气化等方面具体分析铁路技术的发展对超限超重货物运输条件的影 响。在此基础上从铁路正线( 区段) 开办超限超重货物运输的角度，分析影响超 限超重货物运输的相关因素，并依据各因素在确定超限超重货物运输条件时所起 作用的不同，在评价时分类考虑，依据起决定性作用的因素确定申请单位能够开 办的超限超重货物运输级别，在此基础上，通过建立其他影响因素的综合评价指 标体系，选用合理的数学模型对其进行综合评判，并根据评价结果提出建议、措 施。最后运用此数学模型对大准线( 丰镇一九苏木) 开办超限超重货物运输进行 模糊综合评价。 本文的主要研究工作包括： ( 1 ) 确定了在对铁路正线( 区段) 开办超限超重货物运输进行评判时需要考 虑的影响因素，并依据各因素影响作用的不同划分为不同类别，在评价时分别考 虑。 ( 2 ) 依据各因素与超限超重货物运输条件的关系确定了各影响因素的评价标 准，并针对不同的评价因素选用不同的隶属函数以使评判更为准确合理。 ( 3 ) 在确定各影响因素权重时，在传统赋权方法基础上综合考虑思维判断的 模糊性以及多个专家的问题，以使结果更为符合实际。 ( 4 ) 结合超限超重货物运输的特点，建立铁路j 下线( 区段) 开办超限超重货 物运输综合评价模型。 ( 5 ) 应用上述模型进行实例验证。 4 丝塞銮逼叁璺亟论塞2 堡蹬超醒超重蟹物运输概超 2 铁路超限超重货物运输概况 2 1 超限、超重货物定义 2 1 1 超限货物定义、等级划分 超限货物，顾名思义，就是超过限界的货物，2 0 0 7 年初新修订的超规对 超限货物的定义及等级的划分进一步作了详细的定义。 超限货物指货物装车后，车辆停留在水平直线上，货物的任何部位超出机车 车辆限界基本轮廓者或车辆行经半径为3 0 0 米的曲线时，货物的计算宽度超出机车 车辆限界基本轮廓者f 7 l o 机车车辆限界f 8 】如图2 1 所示。 一 机车车辆跟羿基本轮廓 电气化铁路干线 ：运用的电力机车 - _ -列车信号装置限界轮廓 电力机车在距轨面商3 5 0 姗1 2 卯m m 范甩内为1 6 7 5 = = 。 图2 - 1 机车车辆限界 f i g u r e 2 - 1r o l l i n gs t o c kc l e a r a n c e 单位：m 韭哀窑逼左堂亟j 盆塞2珐堕趋匪超重蟹物垂输援湿 超限货物运输就是在保证运输安全的前提下，合理利用限界空间( 即机车车 辆限界与建筑限界之间的空间) 运输超限货物。我国目前采用的建筑限界是标 准轨距铁路建筑限界( g b l 4 6 2 8 3 ) 的基本建筑限界1 9 1 ，如图2 2 所示。 _ 卜争卜佰e 机建飒限羿l 拽小埴用， 呻o 一 站音鲤筑阻羿( i 线币j 舌玎j 一 备种建筑物的垫丰阻界 适用r 屯力牵引区段的跨线桥、天桥及雨棚等建筑物 一 电力本q l 区段的跨线桥在凼难餐件下的最小高度 图2 - 2 基本建筑限界 f i g u r e 2 - 2f u n d a m e n t a ls t r u c t u r ec l e a r a n c e 为了表明超限货物超出机车车辆限界的程度，确定不同超限程度下的运行条 件，划分了超限货物等级。同时超限等级的划分也是在发站核收超限货物运输费 用的主要依据。 根据货物超限部位超出机车车辆限界的程度，超限货物分为三个等级；一级 超限、二级超限和超级超限。 ( 1 ) 一级超限：自轨面起高度在1 2 5 0 毫米及其以上超限但未超出一级超限限 界者，如图2 3 所示； 6 单位：r m l 图2 - 3 一级超限限界 f i g u r e 2 3g r a d eo n eo u t - o f g a u g ec l e a r a n c e ( 2 ) 二级超限：超出一级超限限界而未超出二级超限限界者，以及自轨面起 高度在1 5 0 毫米至未满1 2 5 0 毫米间超限但未超出二级超限限界者，如图2 4 所示； 级超限限界 建筑限界罐 糍、 m l 粤 1 慕l 除 7i 机车车辆限界 基本轮廓 景 。蝌 l l 昌 州螈兰 j 剐口轨面 图2 - 4 二级超限限界 f i g u r e 2 - 4g r a d et w oo u t - o f - g a u g ee l e a r a