（交通运输工程专业论文）铁路阔大货物装载加固方案评价.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页摘要近年来，我国加快了电力、化工、冶金等重点工程和国防建设的步伐，越来越多的特大型工程设备需要通过铁路运输。这些货物具有超限、超大等特征，铁路货物装载加固方案制定得如何，直接影响货物、车辆和行车的安全，关系到国家、铁路、托运人的利益，对铁路运能的影响很大，因此必须加以谨慎确定。对大多数货物而言，方案并非是唯一的，往往有多种方案可供选择。对方案进行科学评价是正确、合理选择方案的前提条件。为降低超限超重等货物运输对铁路运能的损耗，对其装载运输相关问题进行研究具有十分重要的理论与现实意义。本文运用阔大货物与铁路运输等相关理论，分析了阔大货物装载加固的影响因素，针对其运输的特点，构建了货物装载加固的评价指标体系。根据评价体系的特点设计了评价模型，对阔大货物加固方案的方便性、快捷性和经济性进行综合评价，并给出了计算实例，为铁路部门进行超限、集重、超长货物装载加固方案的决策提供了有效参考。本文主要分五章进行研究：第一章绪论，第二章铁路货物分类和装载加固基本原理，第三章确定装载加固方案的相关要素分析，第四章装载加固方案综合评价体系，第五章评价实例，具体根据铁路货物装载加固规则规定划分货物种类，选择有代表性的货物，分析不同货物的特点，总结不同货物在方案设计中的所考虑的各种因素，对货物的装载加固方案制定有针对性的综合评价指标体系及评价标准。使用层次分析法，建立评价模型，对各种可行方案进行正确评价，判断方案的优劣，为正确地选择方案提供辅助决策，对实际工作有重要的指导意义。关键词：阔大货物；装载加固；评价指标；加固方案；层次分析法西南交通大学硕士研究生学位论文第n 页a b s t r a c ti nt h e s ey e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o n s t r u c t i o no ft h ee m p h a s i se n g i n e e r i n ga n dn a t i o n a ld e f e r e n c ei no u rc o u n t r y , m o r ea n dm o r eo v e r s i z eo u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h t t h el o a d i n ga n dr e i n f o r c es c h e m eo fr a i l w a yc a r g oi sn o to n l yh a v eg r e a te f f e c to nt h es a f e t yo fc a r g of r e i g h ta n dv e h i c l e s ，b u ta l s oo nt h eb e n e f i to ft h en a t i o n a l ，r a i l w a y , a n dt h es h i p p e r t h e r e f o r ew em u s tb ec a r e f u lt od e t e r m i n ei t f o rm o s tg o o d s ，t h e r ea r el o t so fc h o i c e si n s t e a do fau n i q u eo n e s of a r ,t h ej u d g m e n to ft h ec a r g or e i n f o r e e ds c h e m ei ss t i l ll a c ko fs c i e n t i f i cb a s i s ，a n dn o tt om e n t i o nt h es t u d yo ft h el o a d i n ga n dr e i n f o r c es c h e m ef o rd i f f e r e n tk i n d so fg o o d s i no r d e rt od i v i d et h ek i n d so ft h eg o o d s i th a sag r a v ee f f e c to nt h er a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nc a p a c i t y , s or e s e a r c ho nt h er e l a t e dp r o b l e m so ft h et r a n s p o r to ft h es p e c i a lt r a i nf o ro u t - o f - g a u g ea n do v e r w e i g h tg o o d sh a v es i g n i f i c a n tm e a n i n go ft h e o r ya n dp r a c t i c e t h i sa r t i c l e ，b a s e do nt h et h e o r yo fe x c e p t i o n a ld i m e n s i o nf r e i g h ta n dr a i lt r a n s p o r t ，t h ea c c o r d i n gt oa n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r so ft r a n s p o r t a t i o no ft h es p e c i a lt r a i no fe x c e p t i o n a ld i m e n s i o nf r e i g h t ，t h em a i n a f f e c t i n gf a c t o r sw e r ei n t r o d u c e da n dt h ee v a l u a t i n gi n d e xs y s t e ma n da s s e s s m e n tm o d e lw a sc o n t r a c t e d a p p l yt h i sc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sm o d e lt oe v a l u a t et h ec o n v e n i e n c e ，r a p i da n de c o n o m yo ft h et r a n s p o r tp r o j e c to fe x c e p t i o n a ld i m e n s i o nf r e i g h t ，w i t ha ne x a m p l ew a sg a v e i tc a np r o v i d et h ee f f e c t i v er e f e r e n c ef o rt h er a ilw a ye n t e r p r i s et om a k ed e c i s i o no ft h ep l a no fe x c e p t i o n a ld i m e n s i o nf r e i g h t t h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e df i v ec h a p t e r s ：c h a p t e rii n t r o d u c t i o n ，c h a p t e ri ic l a s s i f i c a t i o no fg o o d sb yr a i la n dl o a d i n gt h eb a s i cp r i n c i p l e so fr e i n f o r c e m e n t ，r e i n f o r c e m e n tl o a di nc h a p t e ri i it od e t e r m i n et h er e l e v a n te l e m e n t so ft h ep r o g r a ma n a l y s i s ，c h a p t e ri vr e i n f o r c e m e n tl o a d i n gc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，a n dc h a p t e rvc a s e t h ep a p e ri sb a s e do n ( ( t h er a i l w a yc a r g or e i n f o r c e dr u l e sp r e s c r i b e dd i v i s i o n ) ) ，c h o o s et h et y p i c a lg o o d s ，a n a l y z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tg o o d s ，s u m m a r i z e dv a r i o u sf a c t o r so ft h es c h e m e ，t od e s i g nt h et a r g e t i n gc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o ns t a n d a r d u s i n ga h p( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ) ，e s t a b l i s h i n ge v a l u a t i o nm o d e l s t h ep a p e re v a l u a t e da l lk i n d so ff e a s i b l es c h e m e ，d e t e r m i n i n gt h es c h e m e ，p r o v i d e dt h es u b p l a nf o rt h ed e c i s i o na n dt h ep a p e ra l s oh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei na c t u a lw o r k k e y w o r d s ：e x c e p t i o n a ld i m e n s i o nf r e i g h t ；l o a d i n ga n ds e c u r i n g ；e v a l u a t i o ni n d e x ；r e i n f o r c e m e n tp l a n ；a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p )西南交通大学曲南父遗大罕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舨，允许论文被查1 ) 1 年1 借阅。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1 保密口，在年解密后适用本授权书；2 不保密d ，使用本授权书。( 请在以上方框内打“ )学位论文作者签名：铆 三日期：7 7 乙fi 妒fl办z滔y显o1 少，芸，名9戳7师砂老：导期指日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，是在导师指导下进行研究工作所取得的成果。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已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。本文的主要创新点：本论文运用层次分析法，建立评价模型，在满足装载加固方案安全性的前提下，对各种可行方案进行综合评价，为正确选择方案提供参考，对实际工作有一定的指导意义。学位论文作者签名：令，仁妻易喃凹o7 、t 吮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 论文研究的目的和意义装载加固与运输安全关系十分密切。列车在运行中，由于启动、制动、停车、调车，通过曲线及坡道等速度及方向的变化会产生相应的力，这些方向不同的力单独或同时作用在车辆上，会使车辆所装载的货物产生不同方向的位移，破坏车辆均衡，或造成车辆偏载倾覆，或使货物坠落，或超出机车车辆限界，打坏其它行车设备，造成重大事故。为避免类似的情况发生，我们必须针对运输的货物采取不同的加固方法使之固定在车上，以保证货物及行车安全。随着改革开放的日益深入和社会主义市场经济的快速发展，铁路承担的长、大、笨重等成件货物的运输工作越来越多。这类货物由于品类繁多，规格重量不均，通常需要制定相应的货物装载加固方案，以确保运输安全。而铁路货物运输中需要按照装载加固方案装载的货物已占总运量的很大一部分，做好装载加固方案工作也是铁路货运营销工作的一项重要研究课题。货物装载加固工作与安全、经济、便利地完成铁路货运运输任务关系十分密切。为了保证运输安全和经济合理地利用铁路资源完成运输任务，必须对铁路货物装载加固方案进行深入的研究。通过制定多种可行的铁路货物装载加固方案，对不同方案的技术指标和经济指标加以评价比较，从而找出最优的或较优装载加固方案。根据铁路现场实际情况，选择切实可行的铁路货物装载加固方案，保证货物安全运输。货物装载加固方案设计是一项比较复杂的工作。在设计工作中必须严格遵守铁路有关规章，特别是铁路货物装载加固规则、铁路超限货物运输规则的有关规定和车辆的相关技术要求。好的方案应该是各可行方案中最经济合理的方案。首先它必须是合理的，符合铁路货物装载加固规则要求，能够保一证运输安全；其次它又应是经济的，有比较好的技术和经济指标，例如车辆载重能力的利用率最高，超限等级或程度最低，加固方法简便，易于实施，加固材料最节省等等。只有在综合考虑各种因素的基础上，通过相应的技术经济比较，才能优选出好的装载加固方案。因此，对方案进行科学评价是正确、合理选择方案的前提条件。探讨并建立装载加固方案的评价指标体系，研究并设计一种客观、系统、综合的评价标西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页准和评估方法，以判断方案的优劣，可以为方案的选择提供有效、科学的手段。1 2 国内研究现状新中国成立后，我国铁路科技工作者对超限货物运输进行了大量的科学研究和科学试验，其研究成果集中体现在现行的铁路超限货物运输规则( 简称超规) 和铁路货物装载加固规则简称加规等规章中。超规对超限货物运输组织的各个环节和操作程序做出了明确细致的规定，对于安全迅速地运送超限货物起到了积极作用。超规制定的依据就是超限货物运输基本理论，其中给出了超限货物的定义、超限货物计算宽度的计算公式、货物超限等级的划分、超限货物的各级超限限界、超限车的运行条件等。近年来在超限货物运输理论研究有：郭维鸿( 1 9 9 9 ) 、韩梅( 2 0 0 5 ) 针对现行规章中超限货物计算宽度不能反映货物超限程度和运行条件的问题，给出了货物在直线上和曲线上的四种典型状态，并推导出新的计算宽度公式，对于建立科学的超限货物运输理论具有重要意义；分析了我国铁路机车限界和建筑限界的内在联系和特点，对计算宽度的计算公式进行了系统研究，力图使它更加全面、科学、合理；鞠殿铭根据随机振动和系统理论，建立计算车辆横向振动最大偏移量的数学模型，通过实例计算了超限车横振动最大偏移量，并分析它对超限运输的影响。张瑛、李心田和郭宝忠阐述了旅客列车提速和货物列车重载都将引起铁路设备更新改造；它对铁路运输组织与行车安全提出更高的要求，也给超限货物运输带来诸多困难和问题，对此提出了相应的对策。另有一篇来自基层调度员秦魁臣的文章，初步指出了超限列车限速及禁会时对铁路运输能力的影响，主要从区间运行时分和普通货物车辆2 个方面来讨论，但是没有系统的阐述，没有理论化、公式化。全面介绍中国长大货物车的研究历程是中国铁路长大货物运输一书，此书系统介绍了5 0 年来中国铁路长大货物运输管理与设备的研究成果，中国铁路长大货物车使用手册对国产长大货物车的结构，技术性能等特点做了详细介绍了。可以看出，大部分研究文献是针对一般超限货物的装载、加固标准进行设计，对铁路货物装载加固方案评价方法的相关研究主要是从制定方案时所需要考虑的相关评价指标出发，分析影响这些评价指标的各种影响因素，最终给出西南交通大学硕士研究生学位论文种评价方法，评价所制定的可行方案的优劣，如铁路货物装载加固方案评估方法的研究【l 刘一文，主要是构建了装载加固的评价指标体系，确定了各种指标的评价标准，将方案的评价指标分为安全性、可操作性、方便性、经济性，并对经济性的影响因素做了较为细致的分析，最终运用专家打分法，确定方案的优劣。铁路阔大货物装载加固方案比选方法的研究【4 】一文，主要是介绍灰色关联法在方案比选中的应用。从评价方法入手，确定影响方案的安全性、经济性、货物的送达速度等主要因素中的货物的超限等级、重车重心高、货物横向偏移量、使用特种车的损失、车辆载重力的利用率、加固材料数量作为决策目标( 即事件) ，可行的装载加固方案为对策，通过专家打分将决策目标量化，构造效果向量= 事件对策) ，最终通过灰色关联法算出各可行方案的关联度，关联度越大方案越好。铁路阔大货物装载加固方案的比选【1 9 】一文，将影响方案制定的指标分为安全性、经济性、送达速度，而影响这三个指标的主要因素为超限等级、重车重心高、货物重心位置、车辆性质、运输费用，运用层次分析法将各种影响因素加权比较，最终确定方案权重，权重越大方案越好。运用改进层次分析法评价阔大货物装载加固方案【1 2 】一文，可以说是综合上面两篇文章的评价指标和影响因素，最终使用改进层次分析法确定最优的可行方案。该文主要是对层次分析法中遇到评价指标权重为0 无法计算时，通过改进层次分析法，保证算法的可行性。通过文章的研读，我们可以看出，评价文章可以分为两类，一类文章主要是建立评价指标体系，确定评价标准，但对评价指标的影响因素介绍比较少，而且使用专家评分评价法，受人为因素影响很大。另一类主要侧重在评价方法，而评价指标及其影响因素基本相同，最大的区别在于评价方法，评价指标的各种影响因素的选择有些宏观，对文章的切合实际的可信任度有一定影响。综上所述，通过了解铁路货物装载加固方案设计的一般程序和方法，分析方案涉及的相关指标，选择有代表性的货物种类，建立装载加固方案的评价指标体系，并使用层次分析法，简称a h p 法，在铁路货物装载加固方案评价中运用此种方法就是将装载加固指标因素按支配关系分组以形成有序的递阶层次结构，通过两两比较判断的方式确定每一层次中各服务质量指标因素的相对重要性，然后在递阶层次结构内进行合成，已得到指标因素相对于目标的重要性排序，即得西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页到指标权重，在进行一致性检验，从而为决策者提供确定性判断依据。层次分析法一般分为6 个步骤：( 1 ) 建立重要性指标；( 2 ) 建立递阶层次结构。将问题条理化、层次化，构造出一个层次分析的结构模型；( 3 ) 构造两两比较矩阵；( 4 ) 计算指标权重；( 5 ) 决策。计算各层指标元素对系统目标的合成权重，并进行排序；( 6 ) 进行一致性检验。建立装载加固方案的评价模型，将是本文的重要研究内容。1 3 论文研究的体系及内容本文主要分以下五章进行研究：第1 章：绪论，主要介绍论文研究的目的和意义，以及目前对装载加固方案评价方法的研究现状。第2 章：铁路货物分类和装载加固基本原理，主要介绍铁路货物的分类，了解装载加固的含义及目的，货物装载加固的基本要求，阔大货物的运输要求和装载加固的特点，为装载加固方案的确定提供理论依据。第3 章：确定装载加固方案的相关要素分析，主要是通过根据装载加固方案的确定方法，分析制定货物装载加固方案应考虑的相关要素，为评价指标体系的建立，做好基础准备。第4 章：装载加固方案综合评价体系，主要是通过选择有代表性的货物种类进行分析研究，确定评价原则，通过对装载加固方案的技术和经济指标研究和各种评价方法的综合比较，确定本文的可行的评价方法，建立评价模型，最终对铁路货物装载方案进行综合评价，比选各方案的优劣次序，选择最佳方案。第5 章：评价实例，主要是对超限，集重，超长货物的几个不同方案做出评价，以验证评价指标及评价模型的合理性。西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页第2 章铁路货物分类和装载加固基本原理2 1 铁路货物分类由于不同种类货物的特点、装载的技术条件及所使用车辆的相关技术要求不同，在方案设计时，所要考虑的各种技术经济指标及其相关的各种因素就不相同，因此，应正确的划分货物的种类，对有代表性种类的货物的特点进行细致的研究。铁路货物种类的划分可以根据不同的角度加以区分，一般可按其装卸方法、装载技术条件、按货物品名进行分类。2 1 1 按装卸方法分类按货物的装卸方法可以将货物分为件装货物和散装货物，散装货物又分为堆积货物和灌注货物。件装货物是指按件重或体积装运的货物，可以用件计数，每一件都有一定的质量、形状和体积；2 1 2 按装载技术条件分类根据铁路货物装载加固规则对装载加固货物的规定，从装载技术条件来分，分为超长、集重或超限货物，一般铁路将超长、集重、超限货物统称为阔大货物，属阔大货物。按照货物的外形，主要有平支重面货物、圆柱形货物、带轮货物、轻浮货物四种。平底货物是指支重面是平的或由纵梁、横梁承重的货物。圆柱形货物和球形货物又统称为圆形货物，圆形货物很多，如卷钢、电缆、轧辊、洗涤塔、炼油塔、锅炉等，以及船体、小车等不规则的圆弧形支重面的货物。圆形货物因无平支重面，装车后易于滚动。在铁路货物运输组织中超限货物、集重货物、超长货物属于特殊运输组织条件的货物。超限货物是指一件货物装车后，车辆在平直的线路上停留时，货物的高度和宽度有任何部分超过机车车辆限界的，或者车辆行经半径为3 0 0 米的铁路线路曲线时，货物的内侧或外侧的计算宽度超过机车车辆限界的，以及超过特定区段装载限界的货物；集重货物是货物重量大于所装车辆负重面长度的最大容许载重量的货物；超长货物是指一车负重，突出车端，需要使用游车或跨装运输的货物；2 1 3 按货物品名分类目前铁路货物按品名分类共分为2 6 类：即煤、石油、焦炭、金属矿石、钢铁及有色金属、非金属矿石、磷矿石、矿物性建材、水泥、木材、粮食、棉西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页花等等。2 2 装载加固的含义及目的装载加固是指在铁路运输货物中，把货物装载固定到货车上的办法，不同货物、不同车型装载加固方法也不尽相同。为了保证行车安全和货物的完整，货物装车后应根据货物的外形、重量和受力等情况，进行装载加固。列车在线路上运行时，由于突然起动、加速、制动引起车钩纵向作用力的骤然变化，以及在调车作业中车辆之间的相互冲击，均会导致车辆纵向运动状态变化；由于线路的坡度变化、方向变化以及由于线路和车辆的技术状态、车辆的蛇行运动等引起的轮轨作用力的变化，则会引起车辆横向运动状态变化。车辆的运动状态发生变化时，车上所装货物的装载位置或状态也可能发生变化，如发生移动、倾覆、滚动或者发生货垛倒塌、货物坠落等。为了防止货物的装载位置或状态发生变化，以保证列车运行安全与货物完整，货物在装车之后，应采取加固措施，即采用适当的方法，把货物和车辆联结为一体，以使当车辆的运动状态发生变化时，货物能够随之而同时变化。对货物加固的强度应足以保证在运输全过程中，在正常的运输条件下，货物能够始终保持其在发站的初始装载位置不变。2 3 货物装载加固基本要求1 货物装载的基本要求使货物均衡、稳定、合理地分布在货车上，不超载，不偏重，不集重：铁路货物装载的基本技术条件：( 1 ) 装载货物的重量，不得超过货车容许载重量，并应合理地分布在车地板上，不得偏重。( 2 ) 货物装载的宽度与高度，除超限货物外，不得超过机车车辆限界和特定区段装载限制。( 3 ) 当一件货物突出端宽度等于或小于车底板宽度时，突出货车端梁长度不得超过3 0 0 m m ；大于车底板宽度时，突出货车端梁长度不得超过2 0 0 r a m 。超过时必须使用游车。这个规定是因货车运行在曲线线路上，而车钩又同时压缩到最大限度时，按上述方法装载，仍可使邻接车辆上的货物保持一定的安全距离，不致发生碰撞。( 4 ) 货物重心的投影，一般应位于车地板纵、横中心线的交叉点上。特殊情西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页况下必须位移时，横向位移不得超过1 0 0 m m ，超过时要采取配重措施；纵向位移时，每个车辆转向架所承受的货物重量一般不得超过货车容许载重量的1 2 ，且两转向架承受重量之差不得大于lo t 。如货物重心的投影不能对准车地板中心线时，货车同一转向架左右旁承游间之和须调整至2 1 0 m m ，但任何一侧旁承游间不得为零，以防止由于车体摆动过大，使货物重，1 3 放生横向偏移。调整工作应由车辆部门进行。( 5 ) 重车重心高自钢轨面起一般不得超过2 0 0 0 m m 。这是考虑在最不利运行条件下( 即重车行经曲线、道岔时，受到横向力、垂直惯性力和风力的作用，以及车体弹簧振动引起重车重心偏移等因素) ，保证重车不致发生倾覆，并留有一定的安全系数。如重车重心高超过2 0 0 0 r a m 时，可采取配重措施，以降低重车重心高，否则应限速运。2 货物加固的基本要求能够经受正常调车作业以及列车运行中所产生各种力的作用，在运输全过程中，不发生移动、滚动、倾覆、倒塌或坠落等情况。2 4 阔大货物的运输要求阔大货物属特殊运输条件的货物，按特殊运输条件货物在运输过程中有不同的技术条件和运输要求，以阔大货物中的阔大货物为例简要分析如下：对于支重面为平面的货物，由于在运输过程中，在纵向惯性力、横向惯性力及风力的作用下，在车辆上可能发生移动或倾覆；对于圆柱形或球形货物，以及带轮货物则很容易发生纵向或横向滚动。为了防止货物在车辆上发生移动、倾覆或滚动，就必须对其进行加固。一般来说，对支承面为平面的货物，主要应防止其移动和倾覆，对圆柱形、球形以及带轮货物，除应防止其移动之外，还应防止其滚动。对于阔大货物装载加固的规定，除必须满足普通货物装载的一般要求( 如尽可能充分利用车辆的载重能力，装载量不超过货车标记载重量等) 之外，要特别注意确保重车运行安全和避免损伤车辆，以保证运输安全和车辆的正常使用寿命。对于超限货物装车还应尽量降低超限等级或程度。如何选择有代表性的货物的种类，对铁路货物装载方案进行评价，是本文研究问题的关键。根据上述货物种类的划分和运输过程中相关的技术条件，由于危险货物、鲜活货物有专门运输的车辆，普通货物装载的技术条件相对简单，西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页不具有代表性，在综合分析各种货物的装载技术条件的基础上，本文主要以阔大货物做为研究对象。2 5 阔大货物装载加固的特点阔大货物的装载加固，要根据他的特点进行方案设计，通过分析它们的特点，从而为分析装载加固方案设计的各种评价指标做准备。阔大货物突出的特点是长大、笨重、装载难度大；如超限货物，超限等级分为一级、二级和超级超限，并且超限等级越高，货物的运输组织越困难，通常可以通过采用重心横向偏移、使用特种车辆和货物底部加横垫木的方法，来降低货物运输中的超限等级；超限货物等级越高加成费越多，并且部分货物在运输途中还需绕行，通常加固材料的使用也比较多，这都会增加运输成本。若货物重量大、底面积小：货物重量大于所装车辆负重长度的最大容许载重量：一车装一件货物，当车型一定时，货物支重面长度大于等于车地板所需负重面长度时，货物可直接装在车地板上；否则，需要加横或加横、纵垫木；若货物的长度大于或不大于车地板长度，需要将货物突出车辆一端或两端装载；一车负重时，必需使用游车。当货物一端突出时，可以在游车上装载货物，但与货物突出端的间距不得小于3 5 0 m m ，或两件货物可以共用一辆游车，两件货物突出端间距不小于5 0 0 r a m ；当货物两端突出时，不得在货物突出端的两侧装载货物，货物不能与游车加固在一起，且货物突出车端部分的底部与游车不相接触，必要时要加一定高度横垫木或支架。跨装时，只许两车负重。两负重车之间只允许加挂一辆游车( n 1 5 车可以加挂两辆) ；负重车车地板高度应相等，如高度不等时，需要垫平。对未达到货车容许载重量的货车，可以加装货物，但不得加装在货物的两侧，与跨装货物端部间距不小于4 0 0 r a m ；两负重车之间所有车应装车钩缓冲停止器；禁止溜放；货物可以偏离横中心线，但两转向架负重不能超过车辆标记载重量的1 2 ，负重差不大于l o t ；中间加挂游车的跨装车组通过9 号及其以下道岔时不得推送调车，以防脱轨。遇设备条件不容许或尽头线时，可以不超过5 k m h 的速度匀速推进。2 6 货物常用加固方法的综合使用为保证货物在运输全过程中的完整与行车安全，应对货物进行加固，常用的加固方法有拉牵加固、腰箍加固、掩挡加固、焊接加固、防滑和紧固器加固等。加固时可单独采用一种加固方式，也可将两种加固方式配合使用。西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页1 焊接加固与拉牵加固当车辆的运动状态发生变化时，焊接加固依靠焊缝强度使货物与车地板保持相对位置不变；而拉牵加固则只有在货物相对于车地板发生位置变化后，拉牵装置产生形变时才能发挥作用。焊接加固与拉牵加固能否配合使用应视各自的加固目的而定。( 1 ) 共同阻止货物在车辆上的移动当车辆运动状态发生变化时，首先是焊接加固部件阻止货物相对于车地板移动，此时拉牵装置不起作用。但由于焊接加固部件的强度未达到单独使用时阻止货物移动所需要的强度，货物在车地板上产生位移使焊接加固失效。当货物开始移动时，拉牵装置产生形变，开始发挥作用，但由于拉牵装置的强度也不足以使货物保持稳定，因此将造成拉牵装置的永久变形甚至断裂，无法使货物恢复到原来的位置。当车辆的运动状态再次发生变化时，由于这两种加固装置均已失效，货物的稳定性也就无法保证。因此，在这种情况下，焊接加固与拉牵加固不能配合使用。( 2 ) 焊接加固防止货物移动，拉牵加固防止货物倾覆当车辆的运动状态发生变化时，焊接加固阻止货物发生位移，由于单靠焊接加固的强度即可使货物不发生移动，因此可以保证货物在水平移动方面的稳定性。但焊接加固无法阻止货物倾覆，因此，货物会以倾覆点为轴转动，发生稍量转动时，拉牵加固装置产生形变，拉牵加固开始起作用。由于单靠拉牵加固装置的强度足以阻止货物发生倾覆，即货物的倾覆稳定性也得到了保证。因此，在这种情况下，它们可以配合使用。( 3 ) 焊接加固与腰箍加固腰箍加固主要是利用腰箍的拉力，增大货物与垫木( 或鞍座) 间以及垫木( 或鞍座) 与车地板间的压力，从而增大摩擦力，增加货物的稳定性。采用腰箍加固时，腰箍的预拉力应达到需要的程度。因此，车辆运动状态发生变化时，腰箍加固是靠增大摩擦力使货物与车地板保持相对位置基本不变的。同样地，焊接加固是靠焊缝强度保证货物与车地板相对位置基本不变的。这两种加固方式发挥作用的时间是同步的，因此它们可以配合使用。2 掩挡加固与拉牵加固如果这两种加固方法配合使用，则车辆的运动状态发生变化时，掩挡依靠它与车地板间的联结强度使货物不发生移动，此时拉牵加固不起作用。由于掩西南交通大学硕士研究生学位论文第1o 页挡与车地板间的联结强度较小，单靠掩挡不足以保持货物在车辆上的稳定，作用于货物上未被平衡的力会使掩挡加固失效，从而引起货物相对于车地板的移动。当货物移动时拉牵装置才对货物产生弹力，但由于拉牵装置的强度不足以保证货物的稳定性，因此会使拉牵加固失效。当车辆的运动状态再次发生变化时，由于这两种加固方法都已失效，相当于没有对货物进行加固，因此，掩挡加固与拉牵加固不能配合使用。3 掩挡加固与腰箍加固掩挡加固主要防止圆柱形、球形及带轮货物的滚动。车辆的运动状态发生变化时两种加固措施同时起作用。在掩挡高度不足的情况下，与腰箍加固配合使用时，腰箍加固除了能防止货物在车地板上移动，还可以增大货物的稳定力矩，从而增大货物的稳定性。因此，掩挡加固可与腰箍加固配合使用。4 腰箍加固与拉牵加固如果这两种加固方法配合使用，则当车辆运动状态发生变化时，由于腰箍的拉力增大了货物与横垫木间以及横垫木与车地板间的正压力，也就增大了它们之间的摩擦力，阻止货物发生移动。货物未移动时，拉牵装置不起作用，由于仅靠腰箍无法阻止货物与车地板间发生位移，因此货物会相对于车地板移动，拉牵装置产生形变，对货物施加弹力，阻止其移动，在拉牵装置伸长过程中，腰箍与拉牵装置同时阻止货物的移动。但是在由于弹力的作用使拉牵装置收缩的过程中，腰箍就成了阻止货物恢复到原来位置的因素，即拉牵装置要使货物恢复到原来的位置就必须克服作用在货物上未被平衡的力和由于腰箍加固而增加的摩擦力，这远远超出了拉牵装置所能承受的强度，因此造成拉牵加固失效。当车辆的运动状态再次发生变化时，对货物起加固作用的只有腰箍了，由于单靠腰箍不能阻止货物在车地板上的移动，因此，腰箍加固与拉牵加固不宜配合使用。西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页第3 章确定装载加固方案的相关要素分析3 1 装载加固方案的确定1 了解货物的特点和运输要求这一步应充分了解和掌握制定方案时依据的有关货物的所有技术数据，如重量、结构特点、外形尺寸、重心位置、支重面尺寸、加固作用点位置等等。必要时应通过对现货的实际测量，精确掌握有关数据。了解货物的技术数据时，应考虑到可能采取的装载加固方案，了解进行装载加固设计计算所需要的相关数据，对可能采取跨装运输的货物，应了解支点的位置及支点的支重面形状和尺寸；对于尺寸过大，受沿途实际限界限制，通行困难较大，有可能拆解一些部件的货物，或者有可能通过旋转一定角度，降低超限等级或程度的圆柱形货物，应了解拆解或旋转后的相应尺寸；对自带横垫木( 或支座、支架、鞍座) 的货物，应掌握垫木( 或支座、支架、鞍座) 的有关数据及支点的位置；对于有加固拴结点的货物，应掌握拴结点的位置，无加固结点时，应考虑可能采用的加固方法和加固作用点的位置：对于重量较大，木箱或薄壳金属包装箱的货物，应了解在哪些位置可以承受加固作用力，适于采取何种加固方式。对于运输有特殊要求的货物，如预应力混土桥梁支点位置不得随意改变，应了解其确切位置；带有精密仪表的货物怕震动，应了解其防震要求。一般这些要求托运人托运时就已经提出了，在进行装载加固方案设计时，必须加以注意。2 确定装载方案首先选择合适的车辆，确定货物在车辆上的合理的位置。选车和确定装载位置时，应尽可能降低货物的超限等级、重车重心高度和节省车辆，同时注意避免集重装载。当需要使用横垫木( 或支座、鞍座、支架) 时，应明确横垫木在车辆上的安放位置。超长货物的横垫木或转向架的高度，必须满足铁路货物装载加固规则要求。以上要求满足后，进而确定货物的超限等级和重车重心高度。如果一件货物可能的装载方案有两种以上，难以用直觉比较其优劣时，应通过各可能方案西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页的技术经济指标比较，优选出对车辆载重能力利用率最高，货物超限等级和重车重心高度最低，对运输方案干扰最小的方案。3 确定加固方案加固方案设计工作主要包括：计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力；选择加固强度符合要求的加固材料或装置的需要数量及其规格或承受载荷的能力。通常在货物的装载方案确定之后，加固方案也已基本确定。例如用木地板平车装载时，一般采用拉牵或腰箍加固；用铁地板长大货物车装载时，多采用腰箍或钢挡加固。如果根据货物的具体结构条件，只能采用某一种加固方案时，例如圆柱形货物，货体上没有拉牵拴结点，只能采用腰箍加固时，在这一步主要是确定使用腰箍的道数，制作腰箍的材料及每道腰箍应有的抗拉强度；当一件货物可以采用两种以上不同的加固方案时，如既可用拉牵加固，又可用腰箍加固，应通过对几种加固方案的主要技术经济指标比较，优选出操作比较简便且节省材料的加固方案。3 2 装载加固方案的相关要素分析在货物多个装载加固可行方案中，有的方案使用普通车，但超限等级高；有的方案虽超限等级低，但方案的重车重心偏高；有的方案需要使用游车；有的方案费用偏高等等。也就是说各方案各有所长，靠直观的判断很难找出最优方案。评价一个装载加固方案的优劣，应综合考虑该方案技术与经济指标的各种影响因素，通过货物装载加固各种可行方案进一步比较，最终确定最优方案。主要指标有以下几个：货物超限等级；重车重心高；所使用车辆的性质；车辆载重力利用率；加固材料和方法；运输费用；滞留损失费等等。3 2 1 货物超限等级货物装车后超限情况有不超限、一级超限、二级超限、超级超限四个方面定性表达。依据铁路货物运价规则规定，超限等级越高，运输费用越大，一级超限货物运费加成率为5 0 ，二级超限加成为1 0 0 ，超级超限加成为1 5 0 。由于不同车型的车地板高度不同，以及不同的装载方式所使用的加固装置( 如支架、横垫木或转向架) 不同，所以，同一货物采用不同的装载车辆及装载方式，就有不同的超限等级。超限等级越高，方案的安全性、经济性越差，而且超限车除可i i i i i 速运行外，一般禁止编入直达、直通列车。所以，货物一旦超西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页限，便严重影响货物的送达速度。在其它目标一样时，超限等级越低越好。3 2 2 重车重心高货物装车后，将车辆和其所装货物视为一个整体，该整体的组合重心自钢轨面起算的高度，称为重车重心高。重车重心高是铁路一项基本技术标准，是影响重车运行稳定性的主要因素之一。铁路货物装载加固规则规定，重车重心高一般不能超过2 0 0 0 m m ，超过时，可采取配重措施，以降低重车重心高，否则将严重影响行车安全，应限速运行，见表3 1 。限速运行不仅影响货物运到期限，而且增加运输费用。因此评价方案时，重车重心高越低越好。表3 1重车运行限速表重车重心高度( m m )区间限速( k m h )通过侧向道岔限速( k r n h )2 0 0 0 ( h 2 4 0 05 01 52 4 0 0 ( h 2 8 0 04 01 52 8 0 0 ( h 3 0 0 03 01 53 2 3 所使用皋辆韵生质指方案所选用的车辆是特种平车还是普通平车，使用特种车不仅需另外核收使用费和回送费口3 ，见表3 2 ，且特种车的调用、回送，严重影响运输能力和货物送达速度。因此，特种车的使用与否是评价方案优劣的一项重要因素，由于使用特种车，空车调配影响了送达速度，而且特种车的使用也增加了用户的运输费用。在货物可行方案选择中，其它因素相对影响较小时，应优选普通平车。表3 - - 2d 型车使用费、回送费运价表费用名称单位费率不超重o 2 5标重( 1 8 0 吨一级超重元吨公里0 3 0d 型长大货物二级超重0 3 5车使用费不超重0 3 0 一级超重o 3 5标重1 8 0 吨元吨公里二级超重0 4 0超级超重0 6 0d 型长大货物车空车回送费元轴3 0 0 0 0西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页3 2 。4 车辆的载重利用率用货物重量和所使用车辆标记载重量之比表示。车辆的载重利用率是评价可行方案经济性的一项重要因素，充分利用货车载重能力，可以提高货车使用的效率。在不超载的条件下，载重利用率越大，所装货物重量越大，分摊到每吨公里运输产品上的运输成本越低，方案的经济指标越好。3 2 5 加固材料和方法用来衡量加固方案经济性的一个重要因素。货物装载以后，若检验出货物有发生倾覆、水平移动或滚动可能，则必须对其进行加固，以保证货物在运输过程中的稳定性，安全性。只有根据货物情况确定合理的加固方法，选择合适的加固材料种类和数量，才能达到经济、合理地加固货物的目的。因此，在保证运输安全前提下，加固材料所使用的数量越少，加固所需的费用越少，方案的经济性越好。3 2 6 运输费用和滞留损失费运输费用即直接费用，包括货物运费和货运杂费。滞留费用即间接费用，指由于货物滞留而延期运抵到站对托运人造成的损失费用。考虑到不同的货物类型，以每吨货物的运输费用作为评价标准。因此，在方案比选中，运输费用和滞留损失费越小，方案的经济性越好。西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页第4 章装载加固方案综合评价体系4 1 评价系统要遵循的一般原则评价对象是客观的事物。系统科学理论指出，任何客观的事物都是系统与要素的统一体。任何客观事物都是由若干相互联系、相互作用的要素组成的有机体。要素是构成系统的组成单元，系统的组成单元又可分为不同的层次。在一个稳定的系统中，一方面，要素之间相互独立，彼此存在，有着差异性；另一方面，要素之间又按一定比例，相互联系和相互作用，形成一定的层次结构。根据这一基本原理，我们可以把评价对象根据某种特定的目标分解为若干层次，每个层次又可分解出若干组成要素，依据每个要素和每一结构层次所起的作用和功能形成评价指标体系。因此，指标实际上是目标在一个方面的规定，它是具体的、可测的、行为化和操作化了的目标。指标在评价中的地位决定了指标体系的设计必须遵循下列原则：( 1 ) 与目标的一致性指标既然是目标的具体化、行为化和操作化，那么它就必须充分地反映目标，要与管理目标相一致。指标与目标的一致性还蕴含着体系内各条具体指标的一致性，不能把两条相互冲突的指标放在同一体系中。同一体系内有两条指标相互冲突，说明这两条指标至少有一条是不符合目标的，在实践中，它必然会造成人们思想的混乱，使评价工作无所适从。因此，这类情况需要引起我们的特别重视。( 2 ) 直接的可测性指标的直接可测性就是指标作为具体的目标，可用操作化的语言加以定义，它所规定的内容可通过实际观察加以直接测量，以获得明确的结论。考核的指标不宜太多，数据应易收集，指标应易评定。( 3 ) 体系内指标的相互独立性评价的指标体系是由一组相互间有着紧密联系的指标结合而成的。但是，体系内的各条指标又必须是相互独立的，就是说在同一层次的各条指标必须不存在任何包含与被包含的关系，相互不重叠，不存在因果关系，不能从这一条导出那一条。评价的指标必须是独立的，原因有二：一是指标不独立，两条指标实质上反映了同一事物，说明其中有一条是冗余的，它的存在对整个指标体西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页系没有贡献，无疑还加大了整个评价的工作量，因而也就降低了评价的可行性。其二，更重要的是，指标不独立就意味着在指标体系中，同一指标重复计算了两次，实际上是加大了这一条指标的权重。( 4 ) 指标体系的整体完备性指标的整体完备性就是指标体系的指标全面性。指标体系不应遗漏任意一个重要的指标，能够全面地、毫无遗漏地再现和反映管理目标。( 5 ) 指标的可比性指标的可比性就是指标必须反映被评价对象共同的属性。这种属性的一致性，是可比的前提，也是可比的基础。( 6 ) 指标的可接受性指标的可接受性具有两层含义：其一是符合评价对象的实际情况，从实际出发提出指标才是可接受