（交通运输规划与管理专业论文）阔大货物装载加固决策系统.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 铁路货物装载加固工作一直是铁路运输生产中技术难度高、安全性强的一 项工作，也是铁路各级货运部门历年来的工作重点。长期以来，在现场实际工 作中，工作人员通常按照铁路货物装载加固规则( 简称加规) 来建立货 物装载加固方案。然而，该传统装载加固方式存在着工作既费人工又不准确等 问题。此外，随着国民经济的发展，定型方案以外的新品种不断涌现。这些货 物如何进行装载加固，没有现成的方案可用。因此，本文按照加规的基本 规定，研究制定出套既安全又经济的装载加固决策系统供现场使用。 本文首先对货物装载加固的安全运输影响因素进行了全面分析，在满足货 物装载基础条件下，分析了阔大货物运输过程中的受力情况，选取合理的加固 方法，制定出货物装载加固方案；其次，在综合考虑装载加固方案的安全性、 经济性以及时效性的基础上，综合考虑货物超限等级、重车重心高、货物重心 横向偏移量、车辆载重利用率以及加固材料数量和性质，特种车使用的损失等6 个决策目标，应用灰决策理论来评价制定出的装载加固方案；然后，运用v c + + 建立了阔大货物运输决策系统，详细介绍了该系统的各个模块( 基础数据管理模 块、装载加固方案模块、方案评估模块和系统维护模块) ；最后，以钢结构方形 货物装载加固方案为实例概述了系统功能。本文依据阔大货物相关运输规则， 实现了理论研究与实践应用的充分结合。 关键词阔大货物；装载加固；决策系统；灰决策 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h ew o r ko fl o a d i n ga n df i r m i n gf o rr a i l r o a df r e i g h t ，o v e rt h e y e a r s ， c o n s o l i d a t i n gaj o bb e i n ga l w a y sw i t hh i g hd e g r e et e c h n o l o g y a n ds e c u r i t yo fr a i lp r o d u c ew o r k s ，i sa l s ot h ef o c a lp o i n to ft h ew o r ko f t h er a i l r o a da l lo ft h ev a r i o u sl e v e l sf r e i g h tb r a n c h i nw o r k i n gf o ra l o n gt i m e ，i ns c e n er e a l i t y ，t h e s t a f fm e m b e r sm a k ed e c i s i o no ft h e l o a d i n ga n df i r m i n gf o rf r e i g h tg e n e r a l l ya c c o r d i n gt o ”t h er a i l r o a d g o o d sl o a d sa n df i r m sr e g u l a t i o n ( t h es h o r t e rf o r m ”l o a d s r e g u l a t i o n ”) ” h o w e v e r ，t h et r a d i t i o nr a il r o a dg o o d sl o a d sa n df i r m sw a yh a v e p r o b l e m st h a te x i s t e n c eb o t hm a n p o w e r - c o n s u m i n ga n di n a c c u r a t e ， a n ds oo n a tt h es a m et i m e ，t h en e wb r e e do u t s i d et h es c h e m eg e t t i n g i n t of o r ms p r i n g su pu n c e a s i n g l y ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a l e c o n o m y h o wt h e s eg o o d sm a k ed e c i s i o no ft h el o a d i n ga n df i r m i n g f o rf r e i g h t ，n o tr e a d y m a d es c h e m ei sa v a i l a b l en o w t h e r e f o r e ，t h e t h e s i sa c c o r d i n gt ot h e ”l o a d s - r e g u l a t i o n ”s t u d i e st h ec a p a c i t yw o r k i n g o u tas e to fb o t hs a f e t ya n de c o n o m yc o n s o l i d a t e st h ed e c i s i o n - m a k i n g s y s t e mb e i n gf o ras c e n e sb e i n gp u ti n t ou s e f i r s t l y ，t h et h e s i s i sc o n s o l i d a t e dt og o o d ss a f e t yc a p a c i t yh a s t r a n s p o r t e di n f l u e n c i n gf a c t o rh a v i n gc a r r i e do u tm u l t ia n a l y s i s ，h a s a n a l y z e d t h ef o r c ec o n d i t i o no f e x c e p t i o n a l d i m e n s i o n f r e i g h t t r a n s p o r tp r o c e s s ，a n dt h e nh a sc h o s e nt h es c h e m ec o n s o l i d a t i n gm e t h o d r a t i o n a l l y ，w o r k i n go u tad e c i s i o no fe x c e p t i o n a l d i m e n s i o nf r e i g h t ； s e c o n d l y ，b a s e do nc o n s i d e r i n gt h es e c u r i t y 、e c o n o m y 、a n de f f e c to ft h e l o a d i n gr e i n f o r c e m e n ts c h e m es y n t h e t i c a l l y ，6d e c i s i o n - m a k i n gs u c ha s o f f - g a u g eg r a d e o f g o o d s 、g r a v i t y c e n t e ro fl o a d e d w a g o n a n d t r a n s v e r s ep o s i t i o no fg r a v i t yc e n t e ro fg o o d s 、u t i l i z a t i o no fv e h i c l e w e i g h i n ga n dq u a n t i t ya n dp r o p e r t yo fs t r e n g t h e n i n gm a t e r i a l sa n du s e o fl o s so fs p e c i a lv e h i c l ew e r ec o n s i d e r e di nt h i sa r t i c l e t h el o a d i n g r e i n f o r c e m e n ts c h e m ew a sw o r k e do u tb yu s i n gg r a yd e c i s i o nt h e o r y h a v ea p p l i e dv c + + t oh a v eb u i l tt h et r a n s p o r t a t i o nd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e mo fe x c e p t i o n a l d i m e n s i o nf r e i g h t ，e v e r ym o d u l eh a sb e e n i n t r o d u c e dd e t a i l e d ( t h eb a s i sd a t aa d m i n i s t r a t i o nm o d u l e 、t h el o a d i n g r e i n f o r c e m e n ts c h e m em o d u l e ，t h ea p p r a i s e ds c h e m em o d u l ea n dt h e 一 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 。一i ii i -： ： s y s t e mm a i n t e n a n c em o d u l e ) f i n a l l y ，b yt a k i n ge x a m p l ef o rt h es t e e l s t r u c t u r es q u a r el o a d i n gr e i n f o r c e m e n ts c h e m e ，s y s t e mf u n c t i o nw a st h e g o o d sl o a d st h es y s t e mf u n c t i o nw a ss u m m a r i z e di nt h i sa r t i c l e a c c o r d i n gt oo f f - g a u g eg r a d eo fg o o d st r a n s p o r tr e g u l a t i o n s ，t h e t h e o r yr e s e a r c ha n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o nw e r ec o m b i n e ds u f f i c i e n t l y k e y w o r d se x c e p t i o n a ld i m e n s i o n d e c i s i o n m a k i n gs y s t e m ； f r e i g h t ；l o a d i n g a n d f i r m i n g ； g r e yd e c i s i o n m a k i n g 西南交通大学曲南父逋大字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本授权书。 年解密后适用本授权书； ( 请在以上方框内打“”) ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：防团宁 指导教师 签字日期：砌肛6 月，卵 签字日期 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承 担。 本学位论文的主要创新点如下： 结合铁路货物装载加固理论基础上，提出了制定货物装载加固方案的流 程，并且在综合考虑装载加固方案的安全性、经济性以及时效性的基础上， 应用灰决策理论来评价制定出的装载加固方案。 构建阔大货物装载加固决策系统。确定阔大货物的最优装载加固方案。 并应用钢结构方形货物装载加固实例来概述了系统功能。 席野 撕7 c , , g 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究的意义和背景 铁路货物装载加固工作一直是铁路运输生产中技术难度高、安全性强的 一项工作，也是铁路各级货运部门历年来的工作重点。长期以来，我国铁路 科技工作者和现场的工作人员，在该领域内进行了大量的技术论证和科学试 验，制定了相应的技术规范和组织管理办法，也积累了丰富的实践经验。但 在现场实际工作中，存在着装载加固方案的工作既费人工又不准确的问题。 随着国民经济的发展，定型方案以外的新品种4 1 2 5 时，表明即使不加固，货物也不会倾覆， 因而没有必要采取防止货物倾覆的加固措施。 当货物的倾覆稳定系数刁 i ，、 。t h 2 9 5 7 1 0 0 0 横向倾覆的稳定系数： ，7 ：竺：苎鲤： ! ：坠垫兰! 兰q q ：z 1 1 4 1 2 5 疗= = 一= 一= 4 iz 1 。腑+ m 8 3 2 1 0 0 0 + 4 1 x 1 2 0 0 纵向移动的稳定性： a t = t 一罐= 2 9 5 7 1 6 4 6 = 1 3 1 1 ( k n ) 横向移动的稳定性： a n = 1 2 5 ( n + r v ) - ，善= 1 2 5 x ( 8 2 3 + 4 1 ) 一9 3 2 = 1 4 8 ( k n ) 稳定性检查结果表明，货物不会发生倾覆。但可能发生纵向和横向的水 平移动。 输入侧面着风面积、着风面形状选择“平面”。货物底面材料选取“钢 板”，车辆地板材料选取“钢板”，然后参照界面中的图片输入参数a ，b 。系 统将进行风力、摩擦力计算，计算横、纵向倾覆系数及横、纵向移动稳定性。 得出稳定性结论：“货物可能发生横向和纵向滑动，建议加固。如图5 2 所示。 4 确定加固方法及加固材料的规格和数量 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 0 页 图5 3 n 16 型平车装载加固方形钢结构货物实例 本实例适合采用拉牵加固，如图5 3 所示。货物上拉牵加固拴结点的高度 b o = l m ，拉牵绳在车地板边上拴地点( 绳栓或者柱插) 至货物上拴结点所在纵 向垂直平面的距离b c = 1 5 m ，设拉牵绳在车地板上拴结点至货物上方拴结占 所在横向垂直平面的距离a c = 3 m 。 按防止货物纵向移动的要求计算： s g = 篆疡而= 等厮= 7 6 4 8 ( k n ) 按防止货物横向移动的要求计算： s g = 脱6 _ _ n n 瓜瓦而歹= 罴厮- 1 7 2 7 ( k n ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 1 页 图5 4 平面货物加固方案一钢丝参数设置界面 若选用钢丝绳拉牵，其许用拉力不得小于7 64 8 k n 。取安全系数为2 则 钢丝绳的破断拉力小得小于1 5 30 k n 。如图5 4 ，若选择钢丝直径为77 m m 的钢 丝绳来进行拉牵加固，其加固计算采用的破断拉力为3 16 8 k n ，计算得所需要 的钢丝绳数量为： 。：j _ ：j ! 生：53 7 。6 ( 股) “0 9 x 0 9 3 l6 8 显示结果如图5 5 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 2 页 加圈方赛 m # 陋粝萌丽丽瓣r 一 拉圣- q f l 固 加固参数 锕直径( 强) i 拥蛙设置参数提交参数l j 译估 最优蕞散 o8 2 4 履箍加固 目参数 a ( - ) 腰箍的道欺n 钥丝直径o m ) 方靠 喱 医园 图5 - 5 平面货物加固方案界面 5 本案例装载加固方案的灰决策评估 决策目标的量化如表5 1 所示： 表5 - 1 各决策目标对应的量化值 方霉库设置 决策目标目标取值量化值 货物超陬等级不超限 o 重车重心高 1 6 2 3 r r a n0 货物重心横向偏移量0 o 货车载重利用率04 73 加固材料6 根 1 特种车使用的损失未使用 0 注：本实例中钢丝绳的破断拉力不得小于1 5 30 k n ，转化为钢丝直径为77 r a m 的铜丝 绳r 破断拉力为3 16 8 k n ) 6 ，量化值为1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 3 页 本实例的灰关联系数y ( 搿，一”) 为 删= 鼍等等罢焉岩= 丽0 + 3 丽“0 5 其中为分辨系数，通常取为05 。 那么灰关联度叮，ij 为： a ( x o x , ) = ：喜，( 瑶，# ) = ：( 1 + ，+ ，+ j 1 + ；+ ) = 。s ： 6 方案管理 可以将本实例的装载加固方案放八方案库中，对其进行管理，咀避免重 复的计算工作。操作界面如图5 6 ，5 - 7 所示。 图5 7 货物装载加固方案管理界面 7 加固方案最终结论 用户可根据系统提供的加固方案及其评价结果，判断此装载加固方案的 合理性，结论如下： 通过系统计算，虽然货物在纵横向上都有可能移动，但通过钢丝拉牵加 固，可以使货物在纵向和横向上不发生移动。所以货物在货车上稳定，且综 合评价分值较高( 0 8 2 ) t 本装载加固方案合格删。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 5 页 结论与展望 1 研究总结 本文在学习和借鉴国内外研究成果的基础上，应用灰决策理论，结合铁 路货物装载加固的基本技术条件，制定出货物装载加固决策系统。具体研究 成果如下： 结合铁路货物装载加固理论基础上，提出了制定货物装载加固方案的流 程，并且在综合考虑装载加固方案的安全性、经济性以及时效性的基础上， 综合考虑货物超限等级、重车重心高、货物重心横向偏移量、车辆载重利用 率以及加固材料数量和性质，特种车使用的损失等6 个决策目标，应用灰决策 理论来评价制定出的装载加固方案。 构建阔大货物装载加固决策系统。其总体目标是通过输入货物的外形尺 寸、重心高、重量等相关参数，选择合适的运输设备来制定装载加固方案、 最终确定阔大货物的最优装载加固方案。并应用钢结构方形货物装载加固实 例来概述了系统功能。 2 工作展望 本文还存在以下需要完善的地方： ( 1 ) 由于本文作者对铁路运输设备的不熟悉，缺乏现场装载加固经验。 对于一些装载加固机械设备没有深入认识。对于货车，特别是特种车特性及 装载加固应用知识认识不够深入。 ( 2 ) 本文只是构建了一个简易的铁路阔大货物装载加固决策系统。初步 实现了方形货物及圆柱形货物的拉牵加固功能。对于阻挡、拉掩垫、横腰箍 下压式捆绑等其它常用的加固方法，本系统未能实现其功能。 ( 3 ) 本文中建立的阔大货物装载加固决策系统操作界面不够形象。因此， 设想应用o p e n g l 技术进行货物装载加固可视化的技术处理，构建了一个可视 化的货物装载加固决策平台。实现一个包括货车及货物的货物装载加固现场 作业的一个仿真平台，改善工作时效，减少差错。 ( 4 ) 由于作者专业能力有限，加上收集相关数据比较困难，文中对于一 些参数的设置只具有部分参考价值，需要进一步研究。 总之，随着我国大型设备运输增多，加上更多的专业