（交通运输规划与管理专业论文）确定铁路综合限界的方法研究.pdf

摘要 超限货物具有笨重，长大，价格昂贵等特点，多数为工农业和军 用的大型设备，对国民经济的发展，特别是对国家基础建设和国防建 设具有特别重要意义。随着我国国民经济的发展，超限货物日渐增多。 超限货物运输是超机车车辆限界的运输，特别是某些特大型货物还是 超国标限界的运输，所以对铁路限界的研究，具有理论意义和实际应 用价值。限界资料就是线路上隧道、桥梁、天桥、站台、雨棚、煤台、 水鹤、通讯设备、检测装置、接触网和建筑物等控制点的数据，桥隧 限界资料是采用限界检查车测量和绘制所得，其他设备限界资料是人 工测量和绘制所得。本文在充分利用现有限界资料的基础上，从不同 的角度，采用不同的方法，探讨区段综合限界和历史综合限界的问题。 论文给出了区段综合限界的定义，对建筑限界尺寸数据进行分 析，在此基础上，分直线、曲线、左侧、右侧，按区段限界的不同高 度进行计算和综合，提出了区段综合限界的算法。对历史综合限界， 分析了已运超限货物装载外形轮廓的特征，描述了货物运输轮廓的概 念，并对其作用进行分析，进而提出历史综合限界的定义，在对区段 和线路两种情况进行论述和分析的基础上，提出了确定区段和线路历 史综合限界的算法，并给出应用实例。最后探讨了限界管理信息系统 的开发问题，对限界管理信息系统进行了需求分析和总体设计。 关键词交通运输，铁路限界，区段综合限界，历史综合限界， 超限货物 a b s t r a c t o u t o f - g a u g eg o o d sh a v et h ef e a t u r e so fu n w i e l d y , l o n g ，l a r g e ，a n d e x p e n s i v e m o s to ft h e ma r eu s e di ni n d u s t r y , a g r i c u l t u r ea n dm i l i t a r y , w h i c hm a k es p e c i a ls i g n i f i c a n c et ot h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m y p a r t ic u la r l yo nn a t io n a li n f r a s t r u c t u r ea n dt h en a t io n a ld e f e n s e t h e n u m b e ro fo u t - o f - g a u g eg o o d si n c r e a s e sg r a d u a l l yw i t ht h ed e v e l o p m e n t o fn a t i o n a le c o n o m y o 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 ni sak i n do f t r a n s p o r t a t i o nb e y o n dc l e a r a n c eo fl o c o m o t i v ea n dv e h i c l e ，i np a r t i c u l a r , s o m el a r g ec a r g oa r eu l t r a g bg a u g et r a n s p o r t a t i o n ，t h e r e f o r e ，t h es t u d y o ft h er a i l w a yg a u g eh a st h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lv a l u es y n c h r o n o u s l y r a i l w a yc l e a r a n c ei st h ed a t eo nc o n t r o lp o i n to ft u n n e l s 、b r i d g e s 、 f l y o v e r s 、o v e r p a s s 、p l a t f o r me t c ，b r i d g ea n dt u n n e lg a u g ei n f o r m a t i o ni s m e a s u r e da n dd r a w nb yc l e a r a n c em e a s u r e m e n tc a r , o t h e re q u i p m e n t g a u g ei n f o r m a t i o ni sm e a s u r e da n dd r a w nb ym a n u a lm e a s u r e m e n t t h i s p a p e ru s e st h ee x i s t i n gi n f o r m a t i o no fg a u g e ，f r o md i f f e r e n ta n g l e sa n d d i f f e r e n tm e t h o d s ，s t u d yt h ep r o b l e mo fs e c t i o nc o m p r e h e n s i v e g a u g ea n d h i s t o r yc o m p r e h e n s i v eg a u g e t h i sp a p e rp r e s e n t st h ed e f i n i t i o no fs e c t i o nc o m p r e h e n s i v eg a u g e ， a n a l y s e st h es i z ed a t ao fc o n s t r u c t i o nc l e a r a n c e ，b a s eo nt h i s ，c a l c u l a t e s a n ds y n t h e s i z e sg a u g eo nt h ed i f f e r e n th e i g h t so fs e c t i o n g a u g e ，i n d i f f e r e n ts i t u a t i o n ，s u c ha s s t r a i g h tl i n e s ，c u r v e s ，l e f t , r i g h t ，p r o p o s e s a l g o r i t h mo fs e c t i o nc o m p r e h e n s i v eg a u g e t oh i s t o r yc o m p r e h e n s i v e g a u g e ，t h ep a p e ra n a l y s e sc h a r a c t e r i s t i c so ft h eg o o d ss h a p ew h i c hh a d b e e nt r a n s p o r t e d ，d e s c r i b e sc o n c e p to ff r e i g h tt r a n s p o r t a t i o nc o n t o u r a n d a n a l y s e si t se f f e c t ，p r o p o s e st h ed e f i n i t i o no fh is t o r yc o m p r e h e n s i v e g a u g e ，o nt h eb a s i so fa n a l y s i so nt w os i t u a t i o n s ，p r o p o s e sa l g o r i t h mo f h i s t o r yc o m p r e h e n s i v eg a u g e ，a n dg i v e se x a m p l e s f i n a ll y , t h ep r o b l e m o fd e v e l o p m e n tg a u g em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m si ss t u d i e d t o t a l d e s i g na n dt h en e e da n a l y s i so ft h es y s t e ma r ep r e s e n t e d k e yw o r d s t r a n s p o r t a t i o n ，r a i l w a yc l e a r a n c e ，s e c t i o nc o m p r e h e n s i v e g a u g e ，h i s t o r yc o m p r e h e n s i v eg a u g e ，o u t o f - g a u g eg o o d s i i 原创性声明 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 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特另t l d l ：i 以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：这墓： 日期：珥年止月墨日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 ：幽年旦月够日 硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 超限货物具有笨重、长大和价格昂贵等特征，多数是工农业和军用的大型设 备。超限货物的运输国民经济的发展，特别是对国家基础建设和国防建设具有特 别重要意义。为了保证行车安全，特别是超限货物运输的安全，接近铁路线路 的各种建筑物和设备，必须与铁路线路保持一定的距离，所以铁路规定了各种专 门的限界，如机车车辆限界、基本建筑限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界等。 铁路限界作为铁路超限货物运输组织的基本资料，是超限货物运输安全的根本前 提和保证，所以对铁路限界的研究，具有理论意义和实际应用价值。 1 1 国内研究现状 在我国，许多专家和学者对铁路限界进行了不同程度的研究。 自新中国成立以后，广大铁路工作者在铁路限界方面做了很多艰苦细致的工 作。从我国铁路实际情况出发，逐步建立、完善了我国铁路限界标准，为我国铁 路事业的健康发展打下了良好基础。我国铁路限界的形成和发展可以概括为三个 阶段嘲。 第一阶段：整顿统一阶段 旧中国铁路的各种建筑物及设备没有统一的国家标准，各种技术设备式样复 杂、互不统一。解放后经大力整顿，制定了统一的铁路限界，于1 9 5 0 年颁布了 中国铁路第一次统一的铁路限界。该限界包括五种：机车车辆限界；直线建筑限 界；站场建筑限界；隧道建筑限界；钢梁建筑限界。 该限界的主要缺点是： 直线建筑限界太小( 宽4 2 0 0 m m ，高5 1 5 0 m m ) ，桥梁隧道建筑限界虽大( 宽 4 8 8 0 m m ，高6 0 0 0 m m ) ，但未充分利用( 规定在桥、隧建筑限界与基本建筑限界之 间3 4 0 m m 的间隙内装设信号、照明等设备) ，大大地限制了运送超限货物的能力， 是不合理的； 建筑限界高度未考虑电气化铁路的要求。 第二阶段：形成基础阶段 第二次修订的铁路限界，颁发于1 9 5 9 年，其主要修订内容有： 扩大了建筑限界：将直线建筑限界最大宽度扩大到4 8 0 0 m m ，最大高度扩 大到5 5 0 0 m m ，并与站场建筑限界合并； 制定了最大级超限货物装载限界，其高度为5 3 0 0 m m ，宽度为4 4 5 0 m m ： 增加了电气化铁路一般设备( 跨线桥、天桥、雨棚等) 及桥、隧建筑限界， 硕士学位论文第一章绪论 其限界高度为6 5 5 0 m m 。 这次修订的铁路限界，经中华人民共和国科学技术委员会批准，定为 g b l 4 6 5 9 国家标准。 第三阶段：提高完善阶段 国标g b l 4 6 - 5 9 铁路限界的批准颁发，对于提高超限货物的运输能力，促进 铁路事业的发展起了巨大的作用。随着经济建设的发展和铁路技术的进步，该标 准不断出现一些问题，主要是机车车辆限界存在较多问题( 仍沿用1 9 5 0 年的标 准) 。为此在铁道部科技委员会的领导下，由专业设计院、铁道科学研究院等单 位组成限界修订小组，于1 9 6 6 年至1 9 6 7 年问对铁路限界运用情况进行了调查， 并提出了修订意见。此后，铁道部标准计量研究所自1 9 7 3 年开始对机车车辆限 界进行研究与修订工作，提出了“标准轨距机车车辆限界”标准，并于1 9 8 3 年 1 1 月7 日由国家标准局批准，以g b l 4 6 卜8 3 和g b l 4 6 2 - 8 3 颁布，自1 9 8 4 年1 0 月1 日实施。新的铁路限界和原铁路限界( g b l 4 6 - 5 9 ) 相比主要是机车车辆限界 有了较大改进，主要表现如下： 内容更加完整，包括定义、适用范围、计算车辆等；增加了机车车辆最大允 许制造宽度的计算方法；在距轨面3 5 0 m m 处，将机车车辆限界分为上部限界和下 部限界；将上部限界在距轨面3 6 0 0 m m 的两肩部扩宽使电力机车设计能够利用更 大的限界净空；对下部限界进行了简化，统一了各轮廓线，采用了适应于机车车 辆高速运行的弹簧振动参数；制定了通过自动化、机械化驼峰车辆减速器的货车 下部限界和调车机车下部限界；制定了机车车辆限界使用方法，避免在使用机车 车辆限界时出现解释上地谬误和差错。 近年来，国内铁路科技工作者对铁路限界进行了大量的科学研究和科学试 验，在相关文献中，研究的问题主要集中在以下几个方面： ( 1 ) 对限界理论的研究 文献e 3 - 8 中对机车车辆限界和限界加宽等问题进行了研究，而文献 9 - 1 1 中对计算宽度和偏差量的计算方法进行了研究。 其中陈志华在文献 5 中就线路曲线部分限界需要加宽，但直线段的加宽问 题未引起重视这一情况，进行探讨。根据对外侧加宽值和内侧加宽值的计算进行 详细的分析，得出实际采用的加宽值，进而探讨了铁路线路直线段加宽的问题。 尚琦在文献 6 中指出，由于近几年来，我国铁路大提速，线路和设施不断改 进。机车车辆更是迅猛发展，其长度、宽度和高度不断增加，车底悬吊物也越来越 多，有的机车车辆两侧下部增设了裙板，转向架也在不断更新。因此作者针对 g b l 4 6 8 3 限界在实际工作中发生的使用问题和一些矛盾现象，提出了具体修订建 议。 2 硕十学位论文 第一章绪论 鞠殿铭、郭维鸿和胡安洲口3 则对有关机车车辆静态限界若干问题进行了讨 论。针对超限货物判定标准中存在的问题，提出了机车车辆静态限界的概念，分 析了机车车辆静态限界的形成机理和影响因素；探讨了机车车辆静态限界的分类 和确定方法，分别计算了直线和曲线上( 曲线分为新线和旧线) 的静态限界半宽， 在此基础上给出了超限货物的判定标准。 在文献 8 中，崔可夫对曲线地段建筑接近限界内侧加宽量确定方法进行了 探讨。 ( 2 ) 对确定货物超限程度的方法研究 李笑红和王久梗n 2 3 对圆柱体货物超限位置及超限程度确定方法进行了仔细 的研究。经由铁路运输的超限货物必须准确确定其超限等级，以确保货物及行车 安全，圆柱体货物超限计算点的选取至今缺乏相应的理论依据。文献通过实例说 明目前在判断货物超限程度上存在的问题，并且在对圆柱体货物外形与各限界之 间关系的进一步分析的基础上，给出了圆柱体货物超限程度及其位置的判定原则 及实现方法。 韩梅在文献 1 3 中，对直线上圆柱体货物超限等级的判定方法进行了探讨。 针对现行圆柱体货物超限等级的判定方法不能如实反映货物的实际超限程度的 情况，在对各级限界分析的基础上，提出了新的判定圆柱体货物超限等级的方法， 为确定装有圆柱体货物的超限车运行条件提供了可靠的依据。 而在文献 1 4 中，王久梗分析了单件大直径圆形货物依据限界内接圆确定其 超限程度的方法，并对该类货物超限等级及运行条件的确定提供了简便方法，具 有较大应用价值。 ( 3 ) 铁路限界管理信息系统的研究 当前的铁路建筑限界管理不够规范，手段落后、资料陈旧，新建、改建的限界 资料更新不及时，给超限货物运输组织工作带来很大的困难，对行车安全也构成 重大安全隐患。构建铁路建筑限界管理信息系统的框架，最终实现铁路实际限界 管理标准化、电子化、实时化的目的，将对避免建筑限界管理中的漏洞，消除安全 隐患，保证超限货物运输安全具有重要意义。 王友双和郭丽娜在文献 1 5 中，详细介绍了铁路建筑限界管理信息系统的总 体设计思路、数据库设计以及应用系统功能设计。作者将系统划分为三个子系统， 分别为用户管理子系统、限界管理子系统和超限货物运行条件管理子系统，并对 每一子系统的功能进行详细的说明。 刘国泰在文献 1 6 中，分析了铁路建筑接近限界管理工作的现状和需求，介 绍了“铁路限界综合管理信息系统”的设计功能、数据流程及关键技术，该系统 改变了传统的限界检测信息管理方式，提出将超限货物运输管理与限界检测综合 硕十学位论文第一章绪论 管理融为一体的理念，实现了运用计算机的科学化管理。刘国泰将系统划分为四 个子系统，分别为限界监测管理、限界综合管理、超限运输管理和参数维护管理， 不仅扩充了系统的功能，而且细化了系统的结构。 阳庆萍，刘国泰n 7 1 介绍了铁路限界综合管理信息系统的数据模块、数据流程、 实现功能等内容。此系统对铁路传统的限界检测、综合、超限运输管理提出新的 管理理念，提供微机化管理模式。 ( 4 ) 铁路隧道限界检测仪的研究和设计。 文献 1 8 - 2 0 对隧道限界检测仪进行了研究，采用不同的方法和原理，基于 不同的检测方法，对隧道检测问题进行了深入研究。 从上面的分析中可以看出，目前大部分研究文献都是针对限界在实际应用中 的问题进行探讨，而对区段综合限界和历史综合限界问题的研究很少。 1 2 研究的主要内容 综合限界在铁路超限货物运输中具有较大的应用价值，然而现有的相关研究 却很少。本文在充分利用现有限界资料的基础上，运用限界理论和相关数学理论， 从不同的角度，采用不同的方法，探讨区段综合限界和历史综合限界的问题。 论文给出了区段综合限界的定义，对建筑限界尺寸数据进行分析，在此基础 上，分直线、曲线、左侧、右侧，按区段限界的不同高度进行计算和综合，提出 了区段综合限界的算法。对历史综合限界，分析了已运超限货物装载外形轮廓的 特征，描述了货物运输轮廓的概念，并对其作用进行分析，进而提出历史综合限 界的定义，在对区段和线路两种情况进行论述和分析的基础上，提出了确定区段 和线路历史综合限界的算法，并给出应用实例。最后探讨了限界管理信息系统的 开发问题，对限界管理信息系统进行了需求分析和总体设计。 论文的具体内容按如下章节对综合限界问题进行描述。 第一章给出论文研究背景和意义，在介绍国内研究现状的基础上，给出论文 的主要研究内容。 第二章论述了标准限界和建筑限界的相关基础理论；运用凸集理论对铁路限 界进行凸性分析，并以国标限界为例进行论证。 第三章分析了综合区段上各建筑限界的必要性，从而提出区段综合限界的定 义。在分析超限货物装载后外形投影特性的基础上，提出货物运输轮廓的定义， 并对其作用进行分析，从而提出历史综合限界的定义。 第四章将建筑限界尺寸数据绘制在建立的坐标系中，在对其结构特点进行分 析的基础上，将区段综合限界的计算按线路左侧、右侧、直线和曲线情况，以及 检测高度是否相同，分为三种情况进行讨论，对应不同的情况构造了不同的计算 4 硕士学位论文第一章绪论 方法，并举算例说明。 第五章在对区段历史综合限界和线路历史综合限界进行分拆的基础上，可知 区段历史综合限界是由在此区段上已经安全运输过的超限货物的货物运输轮廓 组成的最大轮廓，而线路历史综合限界是由在此线路上备区段的区段历史综合限 雾构成的最小轮廓。在此基础上，对货物运输轮廓是直线段的情况，分别提出区 段和线路历史综合限界的计算方法，详述了这两种方法的基本思路和步骤，并给 出应用算例。最后对货物运输轮廓含有圆弧曲线的情况，提出了计算方法。 第六章在对区段综合限界和历史综合限界分析和研究的基础上，探讨了限界 管理信息系统的开发问题，对限界管理信息系统进行了需求分析和总体设计。 第七章总结本文的研究内容，并就综合限界的后续研究提出展望。 5 硕十学位论文第二章铁路限界 第二章铁路限界 为了确保行车安全，铁路沿线的建筑物和设备，必须与线路保持一定的距离， 以防止机车车辆( 包括装载的货物) 与建筑物或其他设备相互撞击而发生事故，因 而对建筑物和设备必须规定一个不得侵入的轮廓尺寸线，而对机车车辆也必须规 定一个不得超出的轮廓尺寸线，这种轮廓尺寸线称为铁路限界。 铁路限界是一个与线路中心线垂直的横断面，其横向尺寸系指水平宽度，由 线路中心起算：其高度尺寸为垂直高度，自钢轨面起算，单位均为m m 。铁路有 各种专门的限界，超限货物运输条件就是根据各种限界的情况确定的，所以研究 超限货物必须熟悉各种限界心。 2 1 铁路限界 为规范铁路超限、超重货物运输管理，确保运输安全，2 0 0 7 年3 月铁道部 颁布了重新修订的铁路超限超重货物运输规则性别。铁道部之前颁发的铁 路超限货物运输规则( 7 9 铁运字1 9 0 0 号) 同时废止。在最新的铁路超限超 重货物运输规则中，铁路限界的定义和各限界距离线路中心线尺寸表等部分有 稍微改动。 2 1 1 机车车辆限界 机车车辆限界是机车车辆横断面的最大轮廓尺寸。也就是机车车辆在设计制 造时，各部位距钢轨平面最高和距线路中心线所在垂直平面最宽尺寸的轮廓图。 机车车辆无论是空车或重车，无论是具有最大标准公差的新车，或是具有最大标 准公差和磨损限度的旧车，停放在水平直线上，无侧向倾斜与偏移，除电力机车 升起的集电弓外，其他任何部位应容纳在限界轮廓之内，不得超越。使用敞车或 平车装载货物时，除超限货物，以及特殊情况外，一般货物不得超出此轮廓线， 所以机车车辆限界又是货物的装载限界。 我国新实行的铁路超限超重货物运输规则中机车车辆限界图如图2 - 1 所 示。 6 硕士学位论文第二章铁路限界 7 5 07 5 0 l 主马| | 严 ll ，f 歹 | 、 ， 1 1 6 0 ) 1 6 0x 、 ? 惜o l 、 1 5 5 0 i 、口1 4 0 01 4 0 0 6 0 0 6 0 0 一 f 1 0 0 1 0 0 弋1 1 7 0 01 7 0 0 oo ooo o oo卜 c o t t 3 o甘 寸 o i mn寸 on 寸 峙 o o n o n o n 一 1 6 0 0 +1 6 0 0 n 1 5 2 01 5 2 0 o n 之。 2 7 0 l 2 7 0 瀣霞口鞔巍 单位：舢 誊k 牮车辆限界基本轮麟 嗽气亿铁路于线，t 遮辩l 鲶窀力税车 一 列车信号装置限界轮廓 电力机车磁距轨面高3 5 0 衄1 2 5 0 衄范围内为1 6 7 5 籼 图2 - 1 机车车辆限爨图 2 1 2 各级超限限界 l 、超限货物定义 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 本轮廓者或车辆霉亍经半径为3 0 0 米的益线时，货物的计算宽度超出机车车辆限界 基本轮廓者，均为超限货物。 2 、超限货物等级划分 搬据货物的超限程度，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： ( 2 ) 二级超限：超出一级超限限界丽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； ( 3 ) 超级超限：超出二级超限限界者。 各级超限的限界图如下所示。 7 硕士学位论文第二章铁路限界 一级超限限界 图2 - 2 一级超限限界图 单位：m m 二级超限限界 图2 - 3 二级超限限界图 8 硕士学位论文第二章铁路限赛 根据货物超限部位所在的高度，超限货物分为三种类型：上部超限、中部超 限和下部超限。 ( 1 ) 上部超限：自轨面起高度超过3 6 0 0 毫米，任何部位超限者； ( 2 ) 中部超限：自轨面起高度在1 2 5 0 毫米至3 6 0 0 毫米之间，任何部位超限 者； ( 3 ) 下部超限：自轨面起离度在1 5 0 毫米至未满1 2 5 0 毫米之间，任何部位超 限者。 3 、确定超限货物等级的方法 确定超限货物等级，首先怒要寻找检定断蟊。所谓检定断面，就是角以确定 超限等级的断面，是根据各种因素确定出的货物超限程度最大的垂直横断面。在 检定断面上，各个部位的尺寸并不都与确定超限等级有关，与确定超限等级有关 的是检定断面外轮廓上的一些超限程度最大的点，这些点称之为计算点。正确选 择超限货物的计算点，是正确确定超限货物等级的前提。 确定一件货物是否超限，不仅要看其装车后停在平直路线上是否超限，还要 看其行径半径3 0 0 m 的曲线线路上是否超限。在平直线路上，判别所装货物是否 超限及超限等级，其方法缀简单，可根据计算点的实测宽度和计算点距鞔面的高 度，查阅超规附件四即可确定。所谓实测宽度是指在检定断面上由车辆纵中 心线至计算点直接测量所得的宽度。当车辆行经曲线线路时，车辆的纵中心线将 偏离线路中心线，从而使装在车上的货物，相对于线路中心线产生了偏差，且在 一定条件下，会产生附加偏差。偏差量的大小与检定断面的位置有关。因此，货 物装车后，行经曲线线路时，要确定所装货物是否超限及超限等级则较为复杂， 必须计算出计算点的计算宽度，跟据计算点的计算宽度以及计算点距轨面的高 度，确定超限货物的等级。 铁路超限超重货物运输规则中，对超限货物计算宽度的计算方法规定如下： 、用一辆六轴及以下货车装载时 1 、当货物的检定断面位于车辆两心盘中心之间时，其计算公式为： x 次= b g 一3 6 ( 瓣) ( 2 - 1 ) 式中卜实测宽度，即，货物检定断面的计算点至车辆纵中心线所在垂直平 面的距离，m m ； f 内货物检定断面处的内偏差量，即，车辆纵中心线在货物检定断面 处偏离线路中心线的距离，i i i m ；其计算公式为： q 燃笔脬1 0 0 0 ( m m ) 防2 ) 式中卜车辆转向架中心距，m ： r 货物检定断面至车辆横中心线的距离，蕊； 卜曲线半径，m 。 2 、当货物的检定断面位于车辆两心盘中心外方时，其计算公式为： 9 硕十学位论文第二章铁路限界 x 钋= b + c 外+ k 一3 6 ( 姗) ( 2 3 ) 式中f 外货物检定断面处的外偏差量，即，车辆纵中心线在货物检定断面 处偏离线路中心线的距离，m m ；其计算公式为： c 圹鼍川o o c m m )浯4 ， 卜货物检定断面处的附加偏差量，m m ；其计算公式为： k - - 7 5 ( 二 一1 4 )( 姗) ( 2 5 ) 注：当= 1 4 时不计算。 二、用普通平车跨装时 1 、当货物的检定断面位于两货物转向架中心销之间时，其计算公式为： x 内= b + c 内一3 6 ( 舯) ( 2 - 6 ) 其中，f 内的计算公式为： = 垒掣1 0 0 0 ( 咖) 防7 ) 州 8 r ”“7 一 式中卜跨装支距，m ； 卜- 负重车的转向架中心距，m ； r 货物检定断面至跨装支距中心线的距离，m 。 2 、当货物的检定断面位于两货物转向架中心销外方时，其计算公式为： x 外= b + c 琳+ k 一3 6 ( n 1 1 1 1 ) ( 2 8 ) 其中，f 外的计算公式为： c 。= 羔三学1 0 。( m m ) ； ( 2 9 ) 的计算公式为： k = 7 5 ( 等一1 4 ) ( 嗍)( 2 1 0 注：当等1 4 时不计算。 三、用六轴以上长大货物车装载时 1 、当货物的检定断面位于大底架两心盘中心之间时，其计算公式为： x 内= b + c 内一3 6 ( 舢) ( 2 1 1 ) 其中，计算公式为： q = 望掣川o o ( 咖) ( 2 - 1 2 ) 式中厶、厶分别为长大货物车由上向下各层底架心盘中心距，m ： 其中，7 为长大货物车底架层数； r 货物检定断面至车辆横中心线的距离，m 。 注：用具有导向装置的长大货物车装载时，f 内根据车辆使用说明书计算。 2 、当货物的检定断面位于大底架两心盘中心外方时，其计算公式为： l o 硕士学位论文第二章铁路限界 x 外糌b + c 鼻+ k 一3 6 ( m m ) 其中，f 捧的计算公式为： c a r 燮生掣l o o o ( 咖) 一函一削w u ( 咖) k 的计算公式为： ( 2 - 1 3 ) ( 2 - 1 4 ) k = 7 5 ( 等一l 。4 ) ( 鳓) ( 2 一1 5 ) 己l ，) 一 注：当等墨1 4 时不计算。 l l 2 。1 。3 超规建筑限界 我国1 9 6 0 年以前修建的铁路建筑标准不一，虽然经过技术改造，但由于具 体条件限制，还不能全部达到国家标准。1 9 8 0 年颁布实行的超规采用的建 筑限界尺寸眈图家标准要小，萁最高点距轨面为5 1 5 0 m m ，由轨面超在 l1 0 0 3 0 9 0 m m 高度之间是最大宽度，每侧宽为2 1 0 0 m m 。现行铁路超限超重货物 运输规则采用的建筑限界系引用标准轨距铁路建筑限界( g b1 4 6 2 8 3 ) 的基本建筑限界，其最高点距轨西为5 5 0 0 m e ，由轨面起在1 2 1 0 3 0 0 0 m m 高度之 间是最大宽度，每侧宽为2 4 4 0 m m 。 2 2 建筑限界 2 。2 ， 建筑限界的含义及构成 l 、建筑限界的含义 建筑限界是指为了保证机车车辆安全运行，线路附近的建筑物和设备在修建 安装时，规定距轨面最低和距线路中心线最窄的标准。除机车车辆和与机车车辆 有相互作用的设备( 车辆减速器、路签授受器、接触电线及其他) 外，其他设备或 建筑物不得侵入该限界。 由于列车在曲线上行驶时，车辆转向架可以沿曲线转动，而车体则不能弯曲， 因此，车体两端偏离于蓝线外侧，车体中部偏予曲线内侧，使相邻魏线车辆闻距 减小。另外，由于曲线外轨超离，车体向内侧倾斜，也影响净空。所以在曲线线 路上，两相邻线路中心线的距离及线路中心线至建筑物之间的距离，均需按计算 加宽。 铁路建筑限界的基本作用是保证所有机车车辆包括超限车在线路上安全行 驶。规定的建筑限界标准是铁路各业务部门必须共同遵守的基础技术标准，直接 关系到机车车辆、牵引动力和建筑物、设备的发展和投资，行车速度和列车质量 的提高以及铁路运输的经济效果。同时对国民经济各工业部门和国防工业部f 了运 送超限货物也有密切关系。 硕十学位论文第二章铁路限界 2 、建筑限界的构成 根据需要，铁路沿线布置了许多设备并建造了各种建筑物，包括桥梁( 半穿 式、下承式桁梁) 、隧道、天桥、立体交叉的下层线路、站台、雨棚、煤台、水 鹤、信号机、通信、电力、安装在线路上的各种安全检测装置和靠近建筑限界的 其他建筑物、设备等。这些设备和建筑物的靠近线路- n 与线路中心线垂直面所 形成的横断面轮廓构成了设备和建筑物的建筑限界，它们是实际的建筑限界，这 些实际的建筑限界的轮廓尺寸大小决定了客货运列车尤其是装有超限货物的列 车能否顺利地通过。 2 2 2 建筑限界的种类及制定的依据 l 、建筑限界的种类 根据中华人民共和国国家标准标准轨距铁路建筑限界( g b l 4 6 2 8 3 ) ， 我国铁路建筑限界分为基本建筑限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界。隧道、桥 梁建筑限界包括新建及改建蒸汽及内燃牵引的单线及双线铁路、新建及改建电力 牵引的单线及双线铁路建筑限界。上述建筑限界又可分为直线建筑限界及曲线建 筑限界。此外，建筑限界还与线间距有着密切的联系。 2 、建筑限界制定的依据 建筑限界的尺寸，是以水平直道上的线路制定的。不同的建筑限界是依据不 同的考虑而制定的。 基本建筑限界是依据机车车辆运行中的偏移量及超限货物运输，并考虑一定 的安全裕量而确定的。 桥、隧限界制定的依据是，根据基本建筑限界尺寸，并考虑下列因素： ( 1 ) 在基本建筑限界的顶部与桥、隧建筑限界之间，电气化铁路需考虑安装 接触网及必要的绝缘距离，非电气化铁路需考虑排烟等； ( 2 ) 在基本建筑限界的两侧与桥、隧建筑限界之间，需考虑装设照明、通信、 色灯信号等设备，并考虑所需电缆的通过。 最小线间距的制定依据是，直线上、复线区间线间距要保证列车安全会车， 除考虑机车车辆限界尺寸外，还应考虑下列因素： ( 1 ) 最小线间距应能保证计算车辆不限速安全会车，即考虑机车车辆横向振 动偏移量； ( 2 ) 考虑高速度列车运行，当两列车相遇时，产生强大风压的问题，最小线 间距应能保证车窗玻璃等不被破坏； ( 3 ) 为充分保障行车安全和超限货物运输而预留一定的裕量。 3 、曲线上的建筑限界 在曲线上，建筑限界必须进行必要的加宽，以保持车辆在曲线上和在直线上 1 2 硕士学位论文第二章铁路限界 与建筑限界之间有相同的距离。曲线建筑限界的加宽，是在直线建筑限界的基础 上，将曲线内侧建筑限赛加大个车辆中都的内偏差量，曲线癸侧建筑限界加大 一个车端的外偏差量。建筑限界的加宽值与车辆长度、销距大小、曲线半径相关。 我国规定建筑限界在曲线上的加宽值按照车长为2 6 m ，销距为1 8 m 的车辆( 称计 算车辆) 和曲线的实际半径进彳亍计算。同时要考虑由于曲线外轨超高弓| 起的车辆 倾斜量。 建筑限界在曲线上的加宽值的计算公式如下。 在曲线内侧的加宽值： 甄：4 0 5 0 0 1 - 旦h ( 硼) ( 2 1 6 ) ” 天1 5 0 0 在曲线外侧的加宽值： ：4 4 0 0 0 ( 哪) ( 2 1 7 ) “ 尺 其中，r 蘸线半径，mo 卜计算点自轨丽起算的高度，m m ； h 外轨超高，m m 。 在曲线地段，最小线间距同建筑限界类似，也要进行曲线加宽。加宽公式为： 彩：4 0 5 0 0 t4 4 0 0 0 t - 旦h 嚣：8 4 5 0 _ _ _ 竺0 + 旦h 馘( 2 1 8 )= 一= + 【z 一 灭 震 1 5 0 0 2 r1 5 0 0 “ 其中，卜曲线半径，m ； 卜计算点高度，耿3 6 0 0 m m ： 红外侧线路与内侧线路外轨超高差，i l u l l 。 2 2 。3 建筑限界的基本尺寸 我国铁路的基本建筑限界，最大高度从轨面算起为5 5 0 0 m m ，最大半宽从线 路中心线所在垂直平面算起为2 4 4 0 m m 。 隧道、桥梁的建筑限界除在距辘面高度王2 1 0 3 0 0 0 黝的范围蠹与基本建筑 限界相同外( 为最大宽度处，均为4 8 8 0 m m ) ，在下部及上部区域内均大于基本建 筑限界。适用于新建及改建蒸汽及内燃牵引的单线及双线铁路桥隧建筑限界的最 大半宽为2 4 4 0 m m 、最大高度6 0 0 0 m m ；适用于薪建及改建电力牵引的单线及双线 铁路桥隧建筑限界的最大半宽菊2 4 4 0 m m 、最大高度6 5 5 0 m m 。 标准轨距铁路建筑限界中规定的具体尺寸如下所示削。 l 、基本建筑限界 图2 4 为建限i ，是全国铁路的基本建筑限界，适用于： ( 1 ) 1 9 5 9 年以后的新建铁路。 ( 2 ) 营业铁路技术改造。修筑复线时至少有一线符合建限一l ；铁道部指定进 行技术改造的铁路。 ( 3 ) 装载限界为4 4 5 0 x5 3 0 0 毫米的货物列车。各级超限货物列车在单线或复 线上运行时，应依照超限货物运送办法办理。 1 3 堡堂篁堡苎 一一 第二章铁路限界 一 ：= ：= = ：! = ：! 建限一2 ，适用于新建及改建蒸汽及内燃机车，车辆使用之车库门，转车盘， 洗车架，专用煤水线、洗灌线、加冰线、机车走行线上各种建筑物。亦适用于旅 客列车到发线及超限货车不进人的线路上的雨棚。 船一 嚣鞫置玷内燕绞 i ) 、i 、1 l l 一嘲一| | 7 脯 ，脚入 l 獭 匕- _ a - 。|l 妻 t m 1 r 蓦 耋 鲥t m 墓 i 嘲i 聃 墓 。l 。一l 蛳 柚讳 薹 鞴 k嘲_ i m1 i 蜀。一j 撕 一 il l l i 飘i ,。 i ， 曼l 蚕l 譬 潮i 椭 i 刈 一 【少l碣tl纛譬 。 一。l 图2 - 4 建限一1 2 、隧道建筑限界 在基本建筑限界与隧道建筑限界之间可以装设照明、通信、警告信号及色灯 信号等设备。 图2 5 为隧限一1 a 及隧限一1 b ，适用于新建及改建蒸气及内燃牵引的单线及 双线铁路，其货物列车的装载高度应不超过5 3 0 0 m m 。 隧限一2 a 及隧限一2 b 。在基本建筑限界与隧道建筑限界之间可以装设照明、 通信、警告信号及色灯信号等设备。 隧限一2 a 及隧限一2 b 适用于新建及改建电力牵引的单线及双线铁路，采用这 些限界时，货物列车的装载高度应不超过5 3 0 0 m m 。 1 4 堡主堂壁鲨奎第二章铁路限界 一一一一一 ：= ： 鼬继咐 _ - _ 虚劳 i 冬 f 。0 。令 、 薅鼙 ；f t j 差 篓 ， _ _ _ | 缸 j 蝴 冀麓 一 妻 薹 薹 补蕊溉 f - 一 羹 i - ， l l 1k二 ；羲瘴移 ，i 锄 獬 黼 妇 匿2 5 隧限一王袁及隧限一圭3 3 、桥梁建筑限界 在基本建筑限界与桥梁建筑限界之问可以装设照明、通信及信号等设备。 图2 6 为桥限一l 鑫及桥限1 b ，适用予新建及改建蒸汽及内燃牵孳| 的单线及 双线铁路，其货物列车的装载高度应不超过5 3 0 0 m m 。 桥限一2 a 及桥限一2 b 。在基本建筑限界与桥梁建筑限界之间可以装设照明、 通信及信号等设备。 桥限一2 a 及桥限2 b 适用于新建及改建魄力牵雩f 的单线及双线铁路。采用这 些限界时，货物列车的装载高度应不超过5 3 0 0 m m 。 l 簟黛曩蠛 厶j 一入l j 二瓠 兮么 ；、 ， l 囊 j 鼍1 摹、1 k ? 乙 。 妊 一 m 桥限一l a 及桥限一l b 硕十学位论文第二章铁路限界 4 、超限货物装载限界 图2 7 为超限货物装载限界参考图。等于或小于基本货物装载限界的货物列 车可在全国标准轨距的铁路通行。最大级超限货物装载限界的货物列车可通行子 采用本建筑限界标准的铁路。 ， 、 蝴、 l ，3 0 f lh 摊 l 籀o l i ，! l ：麓翳 l 棚 l 帅 一麓露建筑限霹麓改一l 一豢犬级麓缀衡物麓藏黻髯一蕊本货物凌裁蹶舞( 机率攀辆缀髯麓率轮辩 图2 7 超限货物装载限界参考图 我国标准轨距铁路建筑限界是1 9 5 9 年作为国家标准正式颁发的，1 9 8 3 年重 新以g b l 4 6 2 8 3 公布。在1 9 5 9 年正式实施建筑限界的国家标准以后，新建或改 建的线路甚至2 0 世纪7 0 年代以后新建线路的个别地段实际限界也有小于国家标 准的，因此在确定超限车的运行条件时，必须考虑具体的限界尺寸。 2 2 4 建筑限界管理 在铁路超限超重货物运输规则中，对建筑限界的管理作了如下规定： 第1 条铁路局必须按铁路技术管理规程规定定期对管内建筑限界进行 检测，并将办理超限货物运输线路的建筑限界资料报铁道部备案。 第2 条建筑限界资料应包括分区段的综合最小限界尺寸表和断面图，以及 线路的相关技术资料( 最小线间距、最小曲线半径、最小道岔辙翁号等) 。 第3 条办理超限货物运输线路上需要临时缩小既有限界施工时，施工单位 应书面向铁路局申请，铁路局审核后上报铁道部，经批准后方可施工。 1 6 硕+ 学位论文第二章铁路限界 第4 条未经铁道部批准，任何单位及个人均不得擅自缩小原限界。设备和建 筑物违章侵入铁路建筑限界的，应追究责饪单位责任并限缎拆除。 2 2 5 超限货物装载限界与特定区段装载限界 在基本建筑限界的基础上规定了货物装载限界，即允许装载限界为4 4 5 0 5 3 0 0 毫米以内的货物列车在符合基本建筑限界的线路上行驶。各级超限货物列 车在单线或复线上运行时，还应依照超限货物运送褶关瓶定办理。 我国铁路旧线个别区段的实际建筑限界比超规采用的建筑限界还要小。 此外，个别地段的线路质量或桥梁强度较差，因而制定有特定区段装载限制，对 通过这些区段的车辆装载高度或宽度规定? 一定的限制，或者对重车的总重规定 了一定的限制。如京包线、丰沙线的个别地段，对到达或通过这些地段的货物， 若按照机车车辆限界装载，则难以保证运行安全。因此根据这些地段的实际建筑 限界条件，规定了特定区段装载限界。 2 。3 铁路限界凸性理论 因新实施的超规中所采用的建筑限界是引用标准轨距铁路建筑限界 ( g b1 4 6 。2 8 3 ) 的基本建筑限界，故以下讨论的铁路限界只包括铁路机车车辆 限界、一级超限限界、二级超限限界和国标建筑限界。下面对铁路限界进行凸性 理论分析。 2 。3 。1 凸集概念 凸集是运筹学的重要概念，从直观上讲是指没有凹入部分、没有空洞的实心 集合体。任何两个凸集的交集是凸集。凸集有个明显的特征，即在凸集上任意取 两点，连接这两点的线段上的所有点都在这个点集合之中。下面