張曹輝

摘 要：超限貨物的運(yùn)輸與鐵路限界的制定直接相關(guān)，通過闡述機(jī)車車輛限界、建筑限界對(duì)于超限貨物運(yùn)輸?shù)挠绊?，分析判定超限貨物及超限等?jí)的依據(jù)，及超限貨物運(yùn)輸特點(diǎn)、會(huì)車限速的規(guī)定，對(duì)于超限貨物運(yùn)輸提出遵守鐵路限界與超限貨物運(yùn)輸相統(tǒng)一的原則、推進(jìn)貨車裝載狀態(tài)智能化檢測(cè)的建議。

關(guān)鍵詞：鐵路限界 超限貨物 超限等級(jí) 會(huì)車限速

1 鐵路限界與安全空間

為了保證機(jī)車車輛能夠在全國(guó)鐵路路網(wǎng)內(nèi)暢行無阻，不因機(jī)車、車輛外形尺寸設(shè)計(jì)不合理、貨物裝載不規(guī)范或建筑物、地面設(shè)施的位置不當(dāng)造成行車事故，必須利用鐵路限界對(duì)機(jī)車、車輛及建筑物等地面設(shè)施的極限輪廓加以制約。鐵路限界包括機(jī)車車輛限界（簡(jiǎn)稱車限）和建筑限界（簡(jiǎn)稱建限）[1]，是鐵路各個(gè)業(yè)務(wù)部門均須遵循的基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程，其直接關(guān)系到行車速度、列車質(zhì)量的提高及鐵路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)車車輛限界是一個(gè)垂直于線路中心線的極限橫斷面輪廓，其限制了機(jī)車車輛橫斷面的最大容許尺寸，是機(jī)車車輛設(shè)計(jì)制造、改造、運(yùn)用都必須遵守的基本依據(jù)。機(jī)車車輛不論是在空車狀態(tài)還是重車狀態(tài)，除了電力機(jī)車升起來的受電弓之外[1]，均不可超出機(jī)車車輛限界。機(jī)車車輛限界是評(píng)價(jià)機(jī)車車輛安全性的重要指標(biāo)之一，其直接關(guān)系到機(jī)車車輛在軌道上運(yùn)行的安全性。

建筑限界也是一個(gè)垂直于線路中心線的橫斷面極限輪廓，其限制了線路建筑物或地面設(shè)施距線路中心及軌面的最小容許尺寸。接近線路的建筑物和地面設(shè)施的任何部位均不允許侵入建筑限界。機(jī)車車輛限界和建筑限界之間在水平方向和垂直方向預(yù)留有一定的間隙，該間隙稱之為安全空間，空間的大小應(yīng)考慮以下因素：

（1）由車輛制造公差導(dǎo)致的偏移或傾斜。

（2）車輛受到名義載荷，彈簧因壓縮導(dǎo)致下沉，且彈簧因性能誤差而引起的偏移或傾斜[1]。

（3）因車輛零件磨耗或永久變形導(dǎo)致車輛下沉，尤其是非均勻磨耗或變形導(dǎo)致的車輛傾斜和偏移。

（4）因車輛自身存在的及輪軌間的橫向間隙導(dǎo)致車輛與軌道間可能形成的偏移。

（5）車輛在運(yùn)行過程中由于力的作用引起車輛相對(duì)軌道的偏移，包括車輛在過曲線時(shí)實(shí)際運(yùn)行速度與軌道超高所規(guī)定的運(yùn)行速度不相符而造成的車體傾斜；車輛在行駛過程中由于振動(dòng)產(chǎn)生各個(gè)方向的位移[1]。

（6）軌道因列車的反復(fù)作用可能存在隨機(jī)不平順。

（7）運(yùn)輸某些超長(zhǎng)超寬貨物時(shí)存在超限的可能。

以保證行車安全為前提，并合理利用安全空間實(shí)現(xiàn)超限貨物運(yùn)輸（運(yùn)輸超出機(jī)車車輛限界但不超出建筑限界的大件貨物）對(duì)于保障國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)、國(guó)防建設(shè)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有極其重要意義。

2 超限貨物運(yùn)輸現(xiàn)狀

2.1 超限貨物判定

貨物裝車后，處于靜止或運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，貨物在高度方向、寬度方向的任何部位超過了機(jī)車車輛限界視為超限貨物，其包括以下3種情況：

（1）裝載貨物的鐵道車輛停留在直線軌道時(shí)，貨物在高度方向、寬度方向的任何部位超過了機(jī)車車輛限界視為超限貨物。

（2）貨物裝車后，在以上兩種情況下，均為未超過機(jī)車車輛限界，當(dāng)運(yùn)行至特定區(qū)間時(shí)，超出特定區(qū)間的裝載限界，亦視為超限貨物。

（3）裝載貨物的鐵道車輛在直線軌道停留或運(yùn)行時(shí)雖不超限，但運(yùn)行至半徑為300m的曲線軌道時(shí)，貨物內(nèi)外側(cè)的計(jì)算寬度超過機(jī)車車輛限界，視為超限貨物[2]。

貨物內(nèi)外側(cè)計(jì)算寬度的計(jì)算方法如下所述：

（1）采用六軸及以下貨車運(yùn)載貨物

當(dāng)貨物的檢定斷面處于轉(zhuǎn)向架兩心盤中心之間時(shí)，其計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ? ? ? ?（1）

公式（1）中B指實(shí)測(cè)寬度，其含義為貨物檢定斷面的計(jì)算點(diǎn)到車輛縱向中心線所處垂直平面的距離；C內(nèi)指貨物檢定斷面處的內(nèi)偏差量，其含義為車輛縱向中心線在貨物檢定斷面處偏離軌道中心線的距離，C內(nèi)計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ?（2）

公式（2）中l(wèi)指轉(zhuǎn)向架中心距，x指貨物檢定斷面到車輛橫向中心線的距離，R指曲線半徑，其中l(wèi)，x，R的單位均為m。

當(dāng)貨物的檢定斷面處于轉(zhuǎn)向架兩心盤中心外時(shí)，其計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ? （3）

公式（3）中C外指貨物檢定斷面處的外偏差量，其含義為車輛縱向中心線在貨物檢定斷面處偏離軌道中心線的距離，C外計(jì)算方法如下：

（mm） ? ? ? ?（4）

公式（3）中K指貨物檢定斷面處的附加偏差量，其計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ? （5）

（2）采用六軸以上長(zhǎng)大貨車運(yùn)載貨物

當(dāng)貨物的檢定斷面位于大底架兩上心盤中心之間時(shí)，其計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ? ?（6）

公式（6）中C內(nèi)的計(jì)算方法如下：

（7）

公式（7）中L1、…、Ln分別指長(zhǎng)大貨物車由上向下各層底架上心盤中心距，單位為m；n指長(zhǎng)大貨物車底架層數(shù)；x指貨物檢定斷面到車輛橫向中心線的距離，單位為m。

當(dāng)貨物的檢定斷面位于大底架兩上心盤中心外時(shí)，其計(jì)算方法如下：

（mm）? ? ? （8）

公式（8）中C外的計(jì)算方法如下：

（9）

公式（8）中K的計(jì)算公式為：

（mm）? ? ? ? （10）

2.2 超限等級(jí)判定

依據(jù)超限程度不同超限貨物分為一級(jí)超限、二級(jí)超限、超級(jí)超限3個(gè)等級(jí)[2]。

（1）一級(jí)超限是指自軌面起高度在以上超限但未超出一級(jí)超限限界者，如圖1所示。

（2）二級(jí)超限是指超出一級(jí)超限限界而未超出二級(jí)超限限界者，及自軌面起高度在而未滿間超限而未超出二級(jí)超限限界者，如圖2所示。

（3）超級(jí)超限是指超出二級(jí)超限限界者，及自軌面起高度在至間超限者。

按照貨物超限部位所處的高度，超限貨物分為上部超限、中部超限、下部超限。

（1）上部超限是指自軌面起高度超過，任意部位超限者。

（2）中部超限是指自軌面起高度超過至之間，任意部位超限者；

（3）下部超限是指自軌面起高度在至之間，任意部位超限者。

2.3 超限貨物運(yùn)輸特點(diǎn)

超限貨物無法采用通用型貨車運(yùn)輸，必須使用長(zhǎng)大貨物車裝運(yùn)。長(zhǎng)大貨物車（基本型號(hào)為D）主要用來裝運(yùn)長(zhǎng)大、超重、超限貨物，根據(jù)車輛構(gòu)造不同，主要有長(zhǎng)大平車、凹底平車、落下孔車、鉗夾車等車型。

（1）長(zhǎng)大平車。與通用型平車相比，長(zhǎng)大平車底架承載面較長(zhǎng)，運(yùn)載貨物適應(yīng)范圍較廣。主要車型有、、、、等。型長(zhǎng)大平車可運(yùn)輸化工設(shè)備、長(zhǎng)鋼軌、大型機(jī)械、電站設(shè)備等長(zhǎng)大貨物。型車空車地板面距離軌面高，底架長(zhǎng)，克服了地板面高、承載面短的問題，使其裝載貨物的適用范圍擴(kuò)大。與、長(zhǎng)大平車相比，集載能力平均提高了，在的承載面長(zhǎng)度達(dá)到了滿載，且裝用軸焊接構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度為[1，3]。

（2）凹底平車。圓弧承載結(jié)構(gòu)凹底架提高了凹底平車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和橫向剛度，運(yùn)行平穩(wěn)性高，裝載方便、其在長(zhǎng)大貨物車中的占比最大，約占70%，主要用來運(yùn)輸電力、冶金等行業(yè)的超限、超重貨物。凹底平車裝承載物后無法利用提升機(jī)構(gòu)調(diào)整貨物距軌面的高度。然而若距軌面的高度太低則會(huì)影響到行車安全。由于其承載面需占有一定的高度且長(zhǎng)度不可太長(zhǎng)，因此一些較高和較長(zhǎng)的貨物不宜使用凹底平車裝運(yùn)。凹底平車主要車型有、、、等。型凹底平車載重370t，是目前我國(guó)載重最大、承載面最長(zhǎng)，屬于自重系數(shù)最小的大噸位凹底平車。

（3）落下孔車。該車車體主要由側(cè)承梁、小底架、中底架、大底架、導(dǎo)向梁、調(diào)寬裝置等部分組成，該車可手動(dòng)操縱無級(jí)調(diào)節(jié)落下孔寬度，該車側(cè)承梁可拆卸也可調(diào)寬，可提高空間利用率，空車回送時(shí)不超限，可最大程度利用機(jī)車車輛限界，提高回送效率，適用于裝運(yùn)截面尺寸較高的貨物，一般用來裝運(yùn)軋機(jī)架、變壓器等。主要車型有、、、、、等。落下孔車的載重為，是目前我國(guó)落下孔車中載重和裝載長(zhǎng)度最大的車輛，供在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軌距軌道上使用，可運(yùn)輸、軋鋼機(jī)機(jī)架設(shè)備等[1，3]。

（4）鉗夾車。鉗夾車將車輛制成兩節(jié)，貨物夾在兩節(jié)車之間或者通過貨物承載架裝載于兩節(jié)車之間，貨物的每端都連接于鉗夾車的懸臂梁，貨物距離軌面的高度可以達(dá)到很低，可充分利用車輛下部限界。該車結(jié)構(gòu)主要包括大底架、小底架、鉗形梁、導(dǎo)向梁、側(cè)移裝置、液壓提升機(jī)構(gòu)、調(diào)寬裝置、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、縱向補(bǔ)償及稱重機(jī)構(gòu)等。目前鐵路運(yùn)輸采用的鉗夾車主要有、、等車型。的載重為，其載重量是國(guó)內(nèi)目前最大的，可充分利用鐵路建筑限界，設(shè)有內(nèi)、中、外種導(dǎo)向裝置、液壓起升裝置、側(cè)移裝置等，可避開軌面障礙物，提高了運(yùn)輸超限貨物的能力。該車供在標(biāo)準(zhǔn)軌距軌道路上運(yùn)用，適用于運(yùn)輸國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)定子，也可裝運(yùn)冶金、電力、化工、重型機(jī)械等行業(yè)的超限貨物。

3 鐵路超限貨物運(yùn)輸對(duì)會(huì)車限速的規(guī)定

車限在距軌面高處的寬度是，建限在該高度范圍的寬度是，此處的車限與建限的一側(cè)距離為；在等高度范圍，若直線線路最小線間距是，則兩列車會(huì)車間距是，那么每列車的安全間隙為有，小于與建限的一側(cè)距離為，該線間距可以確保一般列車會(huì)車的安全性，但超限貨物列車無法保證的安全會(huì)車。為了確保超限貨物列車的行車安全，超限貨物列車被禁止會(huì)車或限速會(huì)車。

《鐵路超限超重貨物運(yùn)輸規(guī)則》關(guān)于超限貨物列車的運(yùn)行速度給出如下規(guī)定。

編掛有超限貨物車輛的列車行駛在雙線軌道、多線軌道或并行于單線軌道時(shí)，當(dāng)與鄰線列車會(huì)車時(shí)，鄰線列車運(yùn)行速度，兩運(yùn)行列車之間的最小距離者不限速，至之間者運(yùn)行速度不得，小于者禁止會(huì)車。鄰線列車運(yùn)行速度，兩運(yùn)行列車之間的最小距離，至之間者運(yùn)行速度不得，者禁止會(huì)車。鄰線列車運(yùn)行速度的，禁止會(huì)車[1]。

編掛有超限貨物車輛的列車在運(yùn)行過程中，若超限貨物的任意部位靠近建筑物或地面設(shè)備時(shí)，須執(zhí)行如下規(guī)定：超限貨物的任意超限部位與建筑限界之間的距離（簡(jiǎn)稱限界距離），在之間時(shí)，運(yùn)行速度。限界距離超出時(shí)，運(yùn)行速度[1]。

由上述規(guī)則可知，鐵路超限貨物的運(yùn)輸會(huì)帶來很多限速點(diǎn)的增加，限速點(diǎn)的增多將會(huì)影響列車的運(yùn)行時(shí)分。當(dāng)限速段長(zhǎng)度較短時(shí)，為保證司機(jī)不會(huì)由于頻繁操作司機(jī)控制器而產(chǎn)生疲勞，列車須保持相同運(yùn)行工況以上[4]，也就是說當(dāng)限速段長(zhǎng)度很短時(shí)，仍需要保持一定的恒速運(yùn)行距離。

4 對(duì)超限貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh

4.1 遵守鐵路限界與超限貨物運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一原則

鐵路限界直接關(guān)系到超限貨物的運(yùn)輸速度及運(yùn)輸路徑，決定超限貨物的最大輪廓尺寸，也是判定超限貨物超限等級(jí)的依據(jù)，而超限貨物的運(yùn)輸也對(duì)鐵路限界的修訂造成影響。鐵路限界與超限貨物運(yùn)輸?shù)挠绊懯窍嗷サ?，唯有遵循鐵路限界與超限貨物運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一性，才能充分利用鐵路超限貨物運(yùn)輸，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

4.2 推進(jìn)貨車裝載狀態(tài)的智能化檢測(cè)

列車安全始終是鐵路運(yùn)輸?shù)氖滓囊螅涇嚨难b載狀態(tài)直接影響列車行車安全。然而，目前我國(guó)對(duì)貨車裝載狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，被檢車輛須停車，且檢測(cè)方式依賴人工檢測(cè)與觀察，檢測(cè)數(shù)據(jù)仍需依靠人工錄入，檢測(cè)精度低，漏檢、誤檢率高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此，應(yīng)推進(jìn)貨車裝載狀態(tài)智能化檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，解決由于貨車裝載超限檢測(cè)誤差而導(dǎo)致的行車安全隱患，并對(duì)超限貨車的超限等級(jí)進(jìn)行自動(dòng)判斷，通過與限界數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)對(duì)比，自動(dòng)選擇超限貨物車輛運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)化徑路。

基金資助：西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院2022年度立項(xiàng)課題“基于激光對(duì)射傳感器的鐵道車輛靜態(tài)限界測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”（編號(hào)：XTZY22G06）。

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