（交通运输规划与管理专业论文）超限车运行条件基本理论的研究.pdf

摘 y 8 7 9 7 3 3 要 铁路超限货物运输对于满足国家大型工程项目和国防建设的运 输需求具有十分重要的意义，它是铁路运输组织中技术性很强的工 作。随着社会主义市场经济的深入发展，铁路的硬件设备在不断更 新，铁路列车也相继提速。在新的形势下，如何安全地组织超限车 的运输，是当前铁路超限货物运输面临的问题。 超限货物运输组织是一项复杂的系统工程，必须要有科学的理 论作为依据，否则就不可能实现安全、迅速、经济便利的运输超限 货物。超限车运行条件基本理论是制定超限车运行条件的基本依据， 它是超限货物运输组织中的核心部分，本文围绕这一理论展开研究， 主要进行了一下工作： 查阅国内外有关超限货物运输方面的研究成果，掌握当前超 限货物运输理论发展动态和最新成果。 分析了我国铁路机车车辆限界和铁路限界之间的关系和现 有铁路限界的特点，这是进行超限车运行条件基本理论研究 的前提和基础。 根据现有货车车辆结构修正了货物计算宽度公式中e 值的 大小，且在分析现有客车车辆结构的基础上，提出了客车结 构偏差量的概念，并予以了计算。 提出了车辆横向偏移量由车辆结构偏差量、曲线偏差量、侧 滚振动偏移量和随机偏移量组成，并分别计算出它们的最大 值。 在研究机车车辆静态限界的基础上，给出了超限货物在直线 上和曲线上的判定标准统一公式。 对限界距离和会车距离的概念进行了重新定义，并给出了在 北京交通大学硕士学位论文 直线和曲线上的限界距离和会车距离计算公式。 在对限界距离和会车距离概念重新理解的基础上，结合车辆 横向偏移量各组成部分的数据，对超限车运行条件做出了相 应的修订。 关键词：超限车限界横向偏移量运行条件 a b s t r a c t r a i l w a yo m o f - g a u g eg o o d s 廿彻s p o n “o ni so fg r e a ts i 印讯c a n c et os a t i s f y t h e 缸a n s p o r c a d o nd e m a n 幽o fl a 曜e s c a i ee n g i n e e r i n gp r o j e c ta r l dm ec o n s t r l j c 廿o n o fn a t i o n a ld e f e n s e ，i ti s l ew o r kn e e d sh i g ht e c h n i q u ei nr a j l w a y s p o r t a t i o n o 曜a n i z a 蜘o n w i t ht h ed e e p e n i n gd e v e i o p m e mo fs o c i a i i s tm a r k e te c o n o m y tt h e r a i l w a yt r a n s p o n a t i o ne q u i p m e n ti sc o n s t a m 】yr e n e w i n ga n dt r a i ns p e e di sr a i s i n g h o wt 0o r g a n i z et h ew a g o nl o a d e dw i t ho u t - o f g a u g eg o o d si san e wp r o b l e mo f t h er a i l w a y0 u t - o f _ g a u g eg o o d sn 锄8 p o n 撕o n t h eo 喧m i z a t i o no ft l l eo u t _ o f - g a u g eg o o d s 打锄s p o r t 撕o ni sac o m p l i c a t e d s y s t e m se n g i n e e r i n 舀w h i c hm u s ta c c o r d i n ga ss c i e n t m ct h e o r y ，o re l s ej t w i l lb e i m p o s s i b l e f o rt h e o u t o f g a u g eg o o d s t ob e 仃a n s p o r t e d s a 侥ly ， r a p i d iy ， e c o n o m i c a “ya n dc o n v e n i e n 亡l yt h eb a s i ct h e o r yo ft h ew a g o ni o a d e d w 王也 o u t - o f 屯a u g eg o o 出删n gc o n d n i o ni sm eb a s i cj u s t i f i c a t i o nf o ri m 廿t u t i n gg i s t o ft h ew a g o nj o a d e dw i n lo u t - o f - g a u g e9 0 0 d s m 皿i n gc o n d i t j o n ，ni st h ec o r eo f t h eo 曙a i l i z a t l o no fm eo u t o f _ g a u g eg o o d s 咖s p o r t a t i o n t h cf 0 1 l o w i n gr e s e a r c h h a v eb e e n d o n ej nt h i sd i s s e n a t l o n ： b yl o o k i n gu pt h er e l a t e dd o m e s t i ca n da b r o a ds t u d ya c h i e v e m e n t so n t h eo u t - o f - g a u g e9 0 0 d st r a l l s p o r 诅t i o n ，g r a s pt 1 1 er e c e n td e v e l o p m e n ta n d t h em o s tu p d 撕n gr e s e a r c ha c h i e v e m e n t s a n a l y z e dt l l e r e l a t i o nb e t w e e nr o l l i n gs t o c kc l e a r 锄c ea 1 1 ds m l c t u r e c i e a r a n c ea n dt h ep b l e mo ft h ef a j w a yc l e 跏l c e ，t h i si st h 。p r e m j s s a n db a s i st o s t u d y t h eb a s i c t i i e o r y o ft h e w a g o nl o a d 甜州t l l o u t - o f 电a u g eg o o d sr u l l n i n gc o n d i t j o n r e v i s e 血ev a l u eei nt h ef 砷1 u l ao fg o o d s c a l c u l a t i v ew i d t h ，a i l dp u t f o r w a r dt h ec o n c e p to f p a s s e n g e r 仃a j ns t n l 咖r ed e v i a t i o n 锄dc a l c i l l a t ei t p u tf o n v a r dt h a tt h ev e h i c i el a t e r a ld e v i a t i o ni sm a d eu po ft l l ev e h i c l e s 仃u c t l l r ed e v i a t i o n ，c u r v ed e v i a t i o n ，s i d e m l la n dv i b r a t i o nd e v i a 廿o na n d r a n d o md e v i a t i o n ，a n dg i v et h e mm em 捌m 啪v a i u e s g et 1 1 ec r i t 嘶ao fj u d g i n gt h eo u i _ o f g a u g e9 0 0 d so ns n 嘶g h ta n d c u r v e dt r a c kb ys 抛d y j n g 曲ef oj l j n gs t o c ks 诅t i cc l e a r a n c e ， r e d e f i n et h ec o n c e 口to f 也ec l e a r a n c ed i s t a n c ea r l dt h ed i s t a n c eo ft w o m e e t i n gt m i n s ，a n dg i v et h ef b r n l u l ao ft h ed i s t a t l c e so ns t r a i g h ta 1 1 d 3 北京交通大学硕士学位论文 c u r v e d 打a c k u s i n gt h ed a t ao ft h em a ) 【i m u mv e h i c l el a t e r a ld e v i a t i o nt od os o m e r e v i s i o no nt 上l et h e o r yo ft h ew a g o nl o a d e dw i t ho u t - o f g a u g eg o o d s r u n n i n gc o n d i t i o nb a s e do nt h ec o n c e p to f t h ec l e a r 姐c ed i s t a n c ea f l d 廿1 e d i s 诅n c eo f t w om e e t i n gt r a i n s k e yw o r d s ：w a g o nl o a d e dw i t ho u t - o f 龟a u g eg o o d s ；c l e a r a n c e ；i a t e m ld e v i a t i o n r u n n i n gc o n d i t i o n 4 第一章铁路超限货物运输概述 1 1 铁路超限货物的运输特点 铁路超限货物具有长大笨重的特点，大多为发电设备、石油冶 炼设备、化工机械、冶金机械、大型预应力梁以及航天设备等。这 些货物的安全、快速的到达，不仅仅对货主，而且对整个国民经济 与国防现代化建设都有重要的影响。 相对普通货物运输而言，超限货物运输组织有如下特点： 1 1 1 超限货物运输组织是一项技术性很强的工作 超限货物尺寸较大，外形复杂，为安全运输超限货物，在确定 其运输方案时必须详细了解以下几个方面的技术资料 ( 1 ) 需要掌握货物的详细特征：货物的外形尺寸、结构特征、 重心位置及对运输的特殊要求等，这是制定合理的装载方案和加固 方法的基础。 ( 2 ) 需要了解铁路车辆的基本情况：车辆的类型、结构特点、 运行性能、数量等，这是合理选择车型运送超限货物的基础。 ( 3 ) 需要了解货物运输径路上建筑限界资料、桥梁和线路允许 载重和最高允许通过速度以及复线及车站到发线的最小线间距等， 这是合理确定超限车运行条件的基础。 以上资料都需要准确无误的搜集，这样才能合理确定装载与加 固方案以及货物超限等级和运行条件，因此，超限货物运输组织是 一项技术性很强的工作。 北京交通大学硕士学位论文 1 1 2 超限货物运输组织复杂、合作性强 铁路办理超限货物运输过程同普通货物一样，也要经过受理、 承运、挂运、到达交付四个环节。所不同的是，在每一个环节中， 针对超限货物的特点都要采取相应的措施。如超限货物除办理普通 的运输手续外。还要在货物装车前精确地测量货物的外形尺寸、选 择合适的装载车辆、确定经济合理的装载与加固方案；进行严格的 请示批示手续：运行过程中要经过多次检查和交接；对列车运行有 严格的要求，如限速、限会、绕道等，有的超限货物运输甚至要求 拆除线路两旁的建筑物、设备或采取拨道、落坡、扩宽建筑物或其 他可行的措施。因此超限货物运输涉及车辆、机务、工务、电务和 运输等五个部分，需要之间的互相合作，因此超限货物运输是一项 复杂的系统工程，需要科学的理论和完善的规章来保证，以便实现 超限货物的安全、迅速、经济的运输。 1 2 铁路超限货物的运输优势 交通运输是国民经济的基础产业，目前我国公路、铁路、水路、 航空、管道五种运输方式并存，其中铁路仍然是国民经济的“大动 脉”，在整个交通网络中起骨干作用。同其他运输方式相比，用铁路 运输超限货物具有如下优势： 1 2 1 铁路超限货物运输安全性好 由于铁路运输是通过车辆在专用轨道上移动来实现货物的空间 位移，车辆和轨道之间从设计开始就是相匹配的，从而能从本质上 绪论 保证运输安全，铁路运输实践也证明，铁路是一种安全的运输方式。 我国铁路在大件货物运输方面具有悠久的历史，积累了丰富的 经验，铁路非常重视安全工作，对超限货物运输尤其如此，从铁道 部、铁路局到各个车站都设有专门机构和专职人员从事超限货物运 输组织工作，对于涉及车务、机务、公务、电务部门的超限货物运 输也有相应人员提供具体资料和密切配合，并且在长期的运输实践 中也培养和锻炼大批专门人才。铁路超限货物运输基础工作扎实， 从确定超限货物装载与加固方案以及超艰货物运输组织，都形成了 比较完善的运输规章，技术规范和严格的操作程序，能够有效地保 证超限货物的运输安全。 相对而言，公路在大件运输方面的历史比较短，基础也比较薄 弱，缺乏健全的规章制度和严格的技术规范，运输人员素质和专业 技术水平都有待进一步的提高。 1 2 2 铁路超限货物运输适应强 由于铁路在建设阶段就考虑了超限货物运输，包括铁路建筑限 界能力尺寸设计、线路两旁的设备布置、车站到发线路及复线线路 间距、线路、桥梁的承载能力等各个方面都考虑了超限货物运输的 需要。为了满足超限货物运输的需要，运输超限货物的长大货物车 辆的种类和数量不断增加，目前我国铁路拥有各种类型的长大货物 车4 0 0 余辆，一般大型化工、屯力和各种机械设备均可由铁路运输。 由铁路运输的货物最大重量可达3 8 0 t ，最大长度可达6 0 7 0 m ，对 于有专用线的收发货单位，铁路可实现门到门运输。 相对而言，公路虽然近几年进口了一些大型车辆设备，大件运 输能力大大增强，但常常受路面承载能力、坡度、弯度及桥隧限界 北京交通大学硕士学位论文 的限制比较严重。 1 3 铁路超限货物运输所面临的不利形势 1 3 1 铁路超限货物运输的现状 ( 1 ) 近年来铁路大件货物运量呈现平稳发展趋势。1 9 9 6 年一 2 0 0 2 年，全路每年的大件货物运量基本保持在8 0 0 一8 8 0 车的水平。 ( 2 ) 铁路大车使用率较低。2 0 0 0 年2 0 0 2 年，全路2 6 种大 车中使用率较高的车型有d 2 、d 2 g 、d l o 、d 1 2 、d 1 6 、d 2 2 、d 2 3 g ， 其他车型使用效率较低，最低的为零。而其中使用率较高的d 1 2 型 车，平均周转时间也有3 个多月。这说明大车设备能力充裕，应加 大货源组织的工作力度。 ( 3 ) 面临公路运输的激烈竞争。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 2 2 型大车，但这部分货源被公路运输所承担 2 8 】。 1 。3 2 铁路超限货物运输存在的主要问题及原因分析 铁路超限货物运输存在的主要问题如下： ( 1 ) 铁路超限货物运价高 公路、水路运输政策灵活，营销手段多样。根据铁路货物运 价规则，一级超限加收运费5 0 ，二级超限加收运费l o o ，超级 超限加收运费1 5 0 ，且使用特种车额外需要回送费、使用费。根据 4 绪论 铁路货物运价规则，特种车的回送费为4 0 0 元轴，使用费1 8 0 t 以下o 2 5 元t k m ，1 8 0 t 以上o 3 0 元t k m ，回送费、使用费加起 来比货物运费还高，在实际工作中货主经常把公路运输作为首选运 输工具，其次是水路，最后再考虑铁路，尤其是短距离的超限货物 基本都采用公路运输和水路运输。 ( 2 ) 手续繁杂 根据超限货物装运办法的请示与批示办法，最简单的过程也要 经过货主向车站，车站向路局提出申请装运电报及装载加固方案， 路局发装运电报和装载加固方案批复，然后调度进行配车，车站组 织有关部门共同装车，最后调度组织挂运。如果遇到跨局或超级超 限的货物，手续会更加繁琐。一般从申请装车到装车完了，最短需 要5 天，涉及跨局往往需1 0 天，对于没有定型方案的超限货物，会 更加复杂，货主往往因时间长而改选公路运输。 ( 3 ) 运送时间长且得不到保证 根据铁路货物运输规程，挂运一般货物有运到时间限制，而 挂运超限货物无时间限制。其主要原因在于： 超限车运行速度慢：超限货物在运输过程中经常有限速、限 会要求、使得货物在途中的等待时间大大增加。 超限车一般只准编入摘挂列车，列车运行速度慢，停站多， 在技术站和中间站的作业时间都比较长 许多路局和车站为减少超限车运行对通过能力的影响，把超 限车集结在一起开行，从而增加了集结时间，进一步增加了货物运 送时间。 总之，由于超限货物的托运、承运、挂运都要采取一系列限制 措施，从而降低了超限货物的运送速度，使得有的超限货物从承运 北京交通大学硕士学位论文 到交付的时间长达几个月甚至半年，远远不能满足货主的要求。如 1 9 9 9 年沙河口站发深圳的超级超限货物2 件，从开始挂运起至山海 关站就运行了2 5 天，由于交货时间紧，货主被迫把货物从山海关站 卸下之后，用汽车托运到深圳。 ( 4 ) 公路运输的竞争 随着公路路网不管完善和发展，以及公路路面等级和质量的提 高，对铁路运输的垄断地位形成了强烈的冲击，2 0 世纪8 0 年代初公 路运输开始进入大件运输领域，并以灵活、方便的运输方式和良好 的服务迅速占有市场，而且继续以强劲的势头发展。目前大件货物 运量较大的各省市均建立了公路大件货物运输公司，从事公路大件 货物运输，公路运输大件货物的车辆也发展十分迅速，很多大件运 输公司已拥有载重量3 0 0 t 、3 5 0 t 等各种型号的大型车，从而大大提 高了公路运输的竞争。 1 3 3 铁路技术发展对超限货物运输的影响 随着我国铁路发展的进一步深化，一些技术发展及措旌对超限 货物的影响也凸现出来，其主要表现在下面几个方面： ( 1 ) 客车提速对超限货物运输的影响 随着全国铁路第五次大提速的完成，京沪、京广、京沈三大干 线旅客列车速度已达到了1 4 0 1 6 0 k 汕，货物列车速度也提到了 8 0 8 5 m m ，保证了1 9 9 7 年新列车运行图8 对快速旅客列车、4 8 列夕发朝至“精品”列车的开行，铺画4 7 4 列“五定”班列新运行 线。 与此同时，铁道部下发铁科技( 1 9 9 7 ) 2 l 号文件，即在快速 旅客列车运行办法中第1 0 条规定：“区间线间距在4 m 及其以下时， 6 绪论 不准办理快速旅客列车与挂有中部超限货物车辆的列车在区间交 会，挂有中部超限货物列车的车辆应接入车站固定线路停车会让。” 由于我国铁路双线线间距设计标准不小于4 m ，这样的规定使中部超 限货物不能与快速旅客列车交会，只能待避，因此大大影响了超限 货物送达速度，延长了货物在途时间。 其次由于旅客列车速度的提高，线路最大曲线超高值也会随之 增大。由于超限货物的重量一般很大，而且通过曲线速度较低，造 成超限货物列车严重的过超高，势必影响超限货物列车的运行安全 【2 9 。 ( 2 ) 电气化铁路改造对超限货物运输的影响 发展电气化铁路，不仅可以提高运输能力，改进铁路运营工作， 而且能够合理利用资源，保护生态环境，是当今铁路现代化的主要 方向，我国自1 9 6 1 年8 月建成第一条电气化铁路宝成线宝风段， 至今4 0 多年的时间里，我国电气化铁路建设取得了迅速的发展。 由于我国的电气化线路限界标准普遍较低，按铁路技术管理 规程要求，其接触网高度在区间和中间站，不少于5 7 0 0 咖，在 技术站( 编组站、区段站) 和个别较大的中间站战场，不少于6 2 0 0 m m 。 而这仅是对新建线路的要求，在我国还有相当一部分线路是旧线改 造的线路，对这部分线路，在铁路技术规程中要求其接触网高 度在区间和中间站不少于5 3 3 0 m m 。但实际上还存在着部分线路低 于5 3 3 0 m m ，如郑州局洛阳一广元之间隧道内仅有5 2 5 0 m m ；北京局 丰沙线沙城一三家店上行线仅5 1 5 0 m m 等，可见，既有线电气化使 本来原本并不富裕的限界净空大大减少，这将限制超限货物的通过 能力，加大超限货物运输组织难度2 7 1 。 北京交通大学硕士学位论文 1 4 研究铁路超限车运行条件基本理论的意义 随着社会市场经济的深入发展，国家对基础设施产业投资不断 加大，大件货物运输市场也不断扩大，但是由于近几年来高速公路 的发展和各种大、重型汽车的出现，使得铁路在大件货物运输市场 中所占的份额越来越少。铁路超限车运行条件基本理论是研究如何 充分利用铁路限界资源、科学合理的确定超限车的运行条件，以便 安全、快捷的组织铁路超限货物运输的重要依据。因此，研究铁路 超限车运行条件基本理论对于提高铁路超限货物的送达速度、降低 超限车对铁路通过能力的影响有着重要的理论意义；对于提高铁路 在大件货物运输市场的竞争力和有效利用铁路限界资源和运输能力 有着重要的现实意义。 铁路限界 第二章铁路限界 铁路限界包括机车车辆限界和建筑限界，两者间相互制约与依 存。铁路限界是铁路安全行车的基本保证之一，为了使机车车辆能 在一定范围的路网内通行无阻，不会因机车、车辆外形尺寸设计不 当、货物装载位置不当或建筑物、地面设备的位置不当而引起不安 全的行车事故，必须用限界分别对机车、车辆和沿线建筑物等地面 设备的轮廓尺寸加以制约，因此铁路限界是铁路各业务部门都必须 遵循的基础技术规程。超限货物运输就是充分利用铁路机车车辆限 界和建筑限界之间的空间间隙，运送超出机车车辆限界的大件货物， 所以了解铁路限界是研究铁路超限货物运输理论的前提和基础。 2 1 铁路限界原理 铁路限界包括机车车辆限界和建筑限界两类，其中建筑限界又 包括基本建筑限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界等。 2 1 1 铁路机车车辆限界 ( 1 ) 铁路机车车辆限界的类型 机车车辆限界是一个和平直线路中心线垂直的极限轮廓，它是 铁路机车车辆设计制造和运用的一个基本依据。实际的机车车辆与 靠近线路中心线的建筑物之间必须留有一定的，为保证行车安全所 需的空间，机车车辆限界根据所包含构成这些空间因素的多少可分 成三种不同的限界：机车车辆制造限界、机车车辆静态限界、机车 车辆动态限界，其中机车车辆制造限界的空间利用率最低，机车车 辆动态限界的空间利用率最高。 北京交通大学硕士学位论文 我国准轨机车车辆限界的定义为：机车车辆限界是一个和线路 中心线垂直的极限横断面轮廓。当机车车辆( 无论是具有最大公差 的新车或具有最大公差和磨耗限度的旧车) 停留在水平直线上，在 其无侧向倾斜和偏移时，机车( 除电力机车的受电弓外) 、车辆的任 何部分不得超出该极限轮廓。从定义中可知，我国准轨机车车辆限 界在横向上基本属于机车车辆制造限界。 关于机车车辆静态限界和动态限界尚无统一定义，本文认为在 机车车辆制造限界的基础上机车车辆静态限界应该考虑各种横向间 隙及弹簧下沉等原因所引起的偏移量，动态限界则是在静态限界的 基础上，考虑车辆振动产生的偏移量。 ( 2 ) 制定机车车辆限界的基本依据 一个国家在开始铺设铁路时，就要预定机车车辆的最大横断面。 为此，要预见远期铁路技术可能发生的变化，尤其要考虑机车车辆 的发展以及铁路线路、桥梁隧道等大型人工建筑物的规格和超限货 物运输需求等与机车车辆限界密切相关的因素。 机车车辆通过曲线时，其纵向中心线成为线路中心线的割线， 使得车体中部向曲线内侧偏移，车体端部向曲线外侧偏移，而且偏 移量大小与车体长度和销距有关，因此，在制定机车车辆最大横断 面时，还需确定相应的车体长度和销距，具有这样尺寸参数的机车 车辆称为“计算车辆”。 与此同时，还要预测铁路远期发展所能达到的行车速度和曲线 外轨超高，预定为保证计算车辆顺利通过曲线区段，线路应具有的 最小曲线半径，称之为“计算曲线半径”。 因此，机车车辆限界是和特定的计算车辆和计算曲线半径相对 应的。 1 0 铁路限界 ( 3 ) 机车车辆最大允许制造宽度 如果车辆的车体长度或销距超过计算车辆的车体长度或销距， 那么，当车辆通过曲线( 半径为计算曲线半径) 时，在车体端部或 中部产生的最大偏移量就会大于计算车辆在车体端部或中部产生的 最大偏移量，则该车辆在曲线上的限界将超出计算车辆在曲线上的 机车车辆限界。因此，进行机车车辆设计时。在车体端部或中部要 缩减其最大制造宽度，缩减量即为相应的最大偏移量差值。 2 1 2 铁路建筑限界 ( 1 ) 建筑限界的定义和类型 铁路建筑限界是个和线路中心线垂直的极限断面轮廓。在此 轮廓内，除机车车辆和与机车车辆有相互作用的设备( 车辆减速器、 路签接收器、接触电线及其它) 外，其他设备或建筑物均不得侵入。 该限界是按水平直线线路制定的。 铁路建筑限界的制定，应该考虑机车车辆限界的尺寸和机车车 辆安全运行的要求，同时还应考虑国家大型设备运输的需要；而且 也要为机车动力的发展和货车的大型化留有发展余地。建筑限界过 大，必然造成巨大浪费，过小则会阻碍大型设备的运输。 我国标准轨距铁路建筑限界也是1 9 5 9 年作为国家标准正式颁发 的( 当时称为建筑接近限界) 。1 9 8 3 年改称标准轨距铁路建筑限界， 重新以g b l 4 6 - 2 8 3 公布。分为基本建筑限界、隧道建筑限界、桥 梁建筑限界等，都是按水平直线线路制定的。 ( 2 ) 建筑限界的曲线加宽 机车车辆在通过曲线时，其纵向中心线与线路中心线不一致( 成 为曲线的割线) ，因此车体中部向曲线内侧偏移，车辆端部向曲线外 北京交通大学硕士学位论文 侧偏移，处理这种偏移有两种方法，一种是依此偏移的大小将建筑 物挪远，以保持机车车辆相当于运行在直线上的情况，这种情况称 作建筑限界的曲线加宽；一种是依此偏移量的大小将机车车辆车体 中部和端部的宽度减小，以保持与直线上同样的车辆中心至附近建 筑物的距离。我国铁路采用的是第一种方法，即建筑限界的曲线加 宽。建筑限界的曲线加宽量与机车车辆的参数( 包括机车车辆车体 长度和销距) 和线路的参数( 线路曲线半径和外轨超高) 有关。 ( 3 ) 桥隧限界制定依据 桥隧限界是根据基本建筑限界尺寸，并考虑下列因素制定的。 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 要考虑安设接触网及必要的绝缘距离，非电气化铁路需考虑排烟等； 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、色灯信号灯设备，并考虑所需电缆的通过。 ( 4 ) 最小线间距的制定依据 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： 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； 考虑高速列车运行，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； 为充分保障行车安全和超限货物运输而预留一定的裕量。 在曲线地段，同建筑限界类似，最小线间距也要进行曲线加宽。 2 1 3 限界的制定 根据铁路各种限界的作用和制定原理，铁路限界制定的正常程 铁路限界 序应该是：计算车辆、计算曲线半径一机车车辆限界一基本建筑限 界一桥隧建筑限界，即依据相应的计算车辆和计算曲线半径确定了 机车车辆限界，在以此为基础，考虑机车车辆运行中的偏移量和为 运输超限货物所预留的空间后，决定建筑限界的外形、尺寸和线间 距，并依建筑限界修建线路和桥梁、隧道、跨线桥等大型人工建筑 物。 如果按照以上程序来制定机车车辆限界和建筑限界当然是理想 的。可以避免随后机车车辆设计制造、建筑物结构的修建与超限货 物运输之问的不配套、不协调而产生的种种难于解决的问题。但是 世界上许多国家包括我国在内铁路限界都是在几十年或百年以前制 定的，当时不可能考虑到近代铁路出现的一系列变化，也没有一套 完整的铁路限界理论，只能依据当时的条件，制造机车车辆，修建 铁路，确定一个能够保证行车安全的机车车辆限界和建筑限界，并 在随后的年代，依该建筑限界，铺设大量铁路，修建大量桥梁、隧 道及跨线桥等大型人工建筑物，这样，限界制定的程序恰好颠倒过 来，即确定计算车辆，计算曲线半径，机车车辆最大横断面时需要 考虑到已修建的大量线路、桥梁、隧道及跨线桥等等大型人工建筑 物的实际情况。因为已建成的这些建筑物除了进行少量的扩建或作 必要的小修小改外，要作大量扩建、大的变动，往往是极为困难的1 1 2 1 。 2 2 国内外限界概况 2 2 1 我国铁路限界的形成和发展 铁路限界涉及到车务、机务、工务、电务、车辆各业务部门， 而且与国民经济各部门和国防对运输的需要密切相关，它的大小、 北京交通大学硕士学位论文 形状直接关系到机车车辆、建筑物、设备的发展和投资，牵引动力 的革新，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，关系到铁路运送的超限货物能否与国民经济各工业部门和国防 工业部门对大件货物运输的需求相协调。各国铁路发展历史证明， 铁路限界制定得是否先进、合理，对铁路技术的发展和现代化有着 重要影响。 建国以来，我国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。 ( 1 ) 整顿统一阶段 旧中国铁路的各种建筑物和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：机车车辆限界、直线建筑限界、站场建筑限界、隧道建筑限 界、钢梁建筑限界及车辆装载规定限界等。其中直线建筑限界和站 场建筑限界系沿用伪南满铁路标准，隧道建筑限界和钢梁建筑限界 系沿用伪交通部标准，车辆装载规定限晃则沿用伪南满铁路所使用 的1 9 3 9 年满洲、朝鲜、中国联运协定中所规定的图样。 该限界的主要缺点是： 直线建筑限界太小( 宽4 2 0 0 i n i i l ，高5 1 5 0 m m ) ，桥隧建筑限 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 建筑限界与建筑接近限界之间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； 直线建筑限界高度未考虑电气化铁路的要求。 铁路眼界 ( 2 ) 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： 将直线建筑限界最大宽度扩大到4 8 8 0 唧，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 n u n ，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，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。 ( 三) 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。由于制定限界时条件 的限制和缺乏经验，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 年间对铁路限界运用情况进行了调查，并 提出了修订意见，此后铁路标准计量研究所自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 1 _ 8 3 和 g b l 4 6 2 8 3 颁布，自1 9 8 4 年l o 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 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 机车车辆最大容许制造宽度的计算方法； 北京交通大学硕士学位论文 在距轨面3 5 0 n l r n 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 r n n l 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 出现解释上的谬误和差错【j 2 】。 2 2 2 我国铁路限界特点分析 同“标准轨距铁路机车车辆限界和建筑接近限界”标准 ( g b l 4 6 5 9 ) 相比，新的铁路限界标准一“标准轨距铁路机车车辆 限界”标准( g b l 4 6 1 ，8 3 ) 和“标准轨距铁路建筑限界”标准 ( g b l 4 6 2 。8 3 ) 更加完整、科学、合理。新的限界标准中包括机车 车辆限界、基本建筑限界( 建限一1 ) 、隧道建筑限界( 隧限一1 a 及 隧限一1 b 、隧限一2 a 及隧限一2 b ) 、桥梁建筑限界( 桥限一1 a 及桥 限一1 b 、桥限2 a 及桥限2 b ) 、超限货物装载限界等，这些限界 尺寸图在国标g b l 4 6 1 8 3 和g b l 4 6 2 - 8 3 中已明确给出，这里对其 内容进行具体的分析。 ( 1 ) 机车车辆限界是机车车辆的制造限界 由g b l 4 6 1 8 3 对机车车辆限界的定义知，机车车辆限界是指机 车车辆停放在水平直线上，无侧向倾斜与偏移时所具有的轮廓。 在该标准中，将机车车辆限界分为上部限界( 车限一l a ) 和下 部限界( 车限一1 b ) ，距轨面高3 5 0 蚴以上的部分为上部限界，距 铁路跟界 轨面3 5 0 m m 以下的部分为下部限界。 由该标准中的使用方法知，机车车辆限界( 车限一1 a ) 是新造 车上部在空载状态下其垂直面内的最大设计制造尺寸。因此，该限 界是机车车辆的制造限界，未考虑由于磨耗、制造公差及机车车辆 走形部各部之间的允许间隙的存在使车辆产生的偏移量及机车车辆 在运行中各种振动所产生的偏移量，而在超限货物运输管理中，不 能不考虑这些因素的影响。 ( 2 ) 我国铁路限界采用两种计算车辆 根据铁路限界原理，铁路限界应该按“计算车辆、计算曲线半 径一机车车辆限界一基本建筑限界一桥隧建筑限界”这样的程序来 制定，并依此制造机车车辆和修建铁路。我国在1 9 5 9 年以后修建的 铁路建筑限界都采用车体长2 6 m ，转向架中心距为1 8 m 的计算车辆 ( 简称计算车辆i ) 进行曲线加宽的。 由于在颁布g b l 4 6 5 9 以前，我国已有近3 0 0 0 0 k m 的铁路，约 1 3 0 0 座隧道，约2 0 0 0 0 座桥梁，以及其它许多人工建筑物。这些铁 路设备、建筑物大部分都是建国前修建的，当时还没有一套完整的 铁路限界理论，也没有统一的标准，因此导致了桥、隧净空和线间 距偏小，线路和建筑物曲线加宽不足。由于限界曲线加宽不足( 小 于按计算车辆i 的曲线加宽值) ，因此，当计算车辆i 通过这些旧线 线路的曲线地段时，会使其和建筑限界或邻线线路上的车辆的距离 小于在直线线路上相应的距离，不能保证行车安全。经研究发现， 这些旧线桥、隧建筑物的曲线加宽量大致是按车体长1 3 2 2 m ，车辆 定距为9 3 5 m 的计算车辆( 简称计算车辆i i ) 进行曲线加宽的，由 于计算车辆i i 在曲线地段的偏移量远远小于计算车辆i 的偏移量， 因此，当它在全路范围内运用是不会因此而产生安全问题。所以， 北京交通大学硕士学位论文 在目前的铁路限界标准中，采用了这两种计算车辆，因此在进行超 限货物运行条件理论的研究中，也必须考虑这些现实情况。 ( 3 ) 计算曲线半径 我国铁路线路平面曲线半径大致为3 0 4 0 0 0 m ，最小曲线半径 一般地段为6 0 0 m 、8 0 0 m ，困难地段为3 5 0 m 、4 0 0 m 。在铁路工程技 术规范中规定i 、i i 级铁路不得小于3 0 0 m ，i 级铁路不得小于 2 5 0 m ，因此，在铁路限界标准中采用的计算曲线半径是3 0 0 m 。 世界各国铁路的机车车辆限界都有其对应的计算车辆和计算曲 线半径，表2 1 【1 2 】列出了我国和前苏联、美国、日本、国际铁路合 作组织采用的计算车辆和计算曲线半径。 表2 1 各国计算车辆和计算半径表 计算车辆机车车辆 参数计算曲线最大容许 、 车体长销距适用范围 国家半径( m )制造宽 ( m )( m ) ( m m ) 全国铁路 1 3 2 29 3 5( 符合本 中国 3 0 03 4 0 0 ( 2 6 )( 1 8 ) 建筑限界 的铁路) 1 2 5 71 3 53 2 5 1全国铁路 美国 仅用于一 1 4 o o1 3 53 2 5 l定范围的 线路 铁路限界 全国线路 o 限 1 2 89 1 42 5 03 1 5 0和邻国铁 界 路 1 - b 苏联1 1 o7 8 54 0 03 2 5 0全国铁路 限界 仅用于改 2 b 2 4 o 1 7 1 54 0 03 6 0 0建的循环 限界 铁路 准轨( 新 2 51 33 4 0 0 日本 线) 1 91 3 43 0 0 0 窄轨 联运各成 铁路合作组 2 3 6 2 41 7 o2 5 03 4 0 0员国的联 织 运干线 对于1 9 5 9 年以后修建的线路，建筑限界的加宽值在曲线上是按 计算车辆i ( 车体长度为2 6 m ，车辆定距为1 8 m ) 进行计算的： 喵线内侧加宽 曲线外侧加宽 形：! 业+ 生 ( m m )( 2 1 ) 。 r1 5 0 0 胍：兰塑( m m )( 2 2 ) r 式中r 曲线半径，m ； h 计算点距轨面高度，m m 北京交通大学硕士学位论文 厅外轨超高，m m 。 对于曲线半径为3 0 0 m 的曲线线路，车辆中部加宽值为1 3 5 m m ， 端部加宽值为1 4 7 m m ；当曲线半径变化时，按实际曲线半径计算加 宽值。 对于1 9 5 9 年以前修建的旧线线路，建筑限界基本是按计算车辆 1 l ( 车辆长度为1 3 2 2 m ，车辆定距为9 3 5 m ) 进行曲线加宽的。通 过曲线半径为3 0 0 m 的曲线线路时，其中部和端部的最大偏移量均为 3 6 m m 。 ( 5 ) 线间距的曲线加宽 为了保证安全会车，在曲线地段也要进行线间距加宽，加宽值 计算办法与建筑限界在曲线上加宽值计算办法基本相同，线间距加 宽值等于外侧线路的内侧加宽值和内侧线路的外侧加宽值之和，再 加上由于内外侧线路高差引起车体倾斜而产生的偏移量： 曲线上线间距加宽值 形= 形+ 形= 坐+ l ，厅( m m )( 2 3 ) 。 月1 5 0 0 式中办外轨超高，n 。 2 2 3 国外铁路限界概况 表2 2 列出了世界上部分工业较发达国家和一些国际铁路组织 采用的铁路限界尺寸10 】： 蔚 世 厘 州箍 o o 2 蛙 剞 叫 n 一 nv 般 1 碧- ：旺l ，、 目 * 。暮 h 世旧掣豢旧恒 l n n 嫠螺固 oo 。o l 趟醉 0 0o 寸t 魁 懈测 o h 型 o 。o 。 寸 十 呔 型 o h 0 0 盛 蜷 寸十 蚓 鲻 螺 螺 型露 oo 删 oi n l n l n 中 刨 幢 测 oo o 型 oo 型 o 、o oo 蜷 oh 酬j i 喧 o 。 墨r v 、 呔 旧恒 n v 嗟 嵯罨 o 薜oo 卅 谜oo * 悄 寸n nt nn 赛 趔 o 卜、目o oo no 枢 h 寸口寸口 厘叫 ono o h o 蜊螺“ oao 甘 、 t t v 、l r 、i n 罨蝌 n、n 寸目 寸- 一一一 匦郇导皿j 1 | 哑 呵监岱! 目。二 心r 巾呔陛汝举诵匝求箍nln懈 略匠龉 寸 童重萎s 妾童 _ _ 目 誉誊嚣上盆警尊警己鑫 n u 、 o i no oo 口 一 no 目 目 r、寸 l ，、o 目 x r 寸t t 。 8 oo h 卜、oo 占 n 昌 目中中 oo oo 。n v 、 憋霖 l n o o = 撼。卅 。 no h h oo oo 口o 口 t nv 、 n十o 一 nnnn 、 oooo 一 o o 。 i n n 一一 口 目 i n十目中 o 目o ooh 一 f” tnn n寸 i n呐u 、 n f qnnn 、十呐 目寸寸 一一 h 一 一 甾幕蟋密餐躏柢誊 林皿 趟哑陋罐 仪秘迥扑二f隧扑k卿双倏票 酞 鹾 癌 举 o 最印，、 o n m oo oo 目n n oo oo 目 n口 。 昌 唧 岬 g 8 基 寸 导 oo oo oo o目 nn oo oo hi n 十寸 o o o 卜n 、 o t h 一 匝埒鞲h -