關(guān)于鐵路超限貨物運(yùn)輸尺寸測量的探討

曠 絢，王宏杰，王鐵軍

(1.中鐵特貨大件運(yùn)輸有限責(zé)任公司 市場營銷部，北京 100070；2.中鐵特貨大件運(yùn)輸有限責(zé)任公司 項(xiàng)目實(shí)施部，北京 100070；3.沈陽鐵路局 貨運(yùn)處，遼寧 沈陽 110000)

鐵路超限貨物運(yùn)輸尺寸測量是編制裝載加固方案和裝后電報(bào)尺寸的依據(jù)，是規(guī)范鐵路超限超重貨物運(yùn)輸作業(yè)管理，保證作業(yè)質(zhì)量，確保運(yùn)輸安全的重要措施[1]。在日常工作中，常常因數(shù)據(jù)不全或測量數(shù)據(jù)不符合要求，導(dǎo)致鐵路超限貨物運(yùn)輸尺寸測量不夠準(zhǔn)確全面。由于鐵路超限貨物運(yùn)輸常常為大件貨物，一旦發(fā)生事故救援難度大，嚴(yán)重影響正常運(yùn)輸生產(chǎn)。因此，完善鐵路超限貨物運(yùn)輸尺寸測量等超限貨物運(yùn)輸基礎(chǔ)性工作，對(duì)保障鐵路運(yùn)輸安全有著重要意義[2-4]。

1 鐵路超限貨物尺寸測量分析

從鐵路超限貨物運(yùn)輸實(shí)際工作出發(fā)，以凹底平車裝運(yùn)變壓器為例，分別從編制裝載加固方案和編制裝后電報(bào)尺寸進(jìn)行貨物尺寸測量分析。

1.1 超限貨物尺寸測量

測量鐵路超限貨物運(yùn)輸尺寸時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：①以貨物重心所在垂面為測量基準(zhǔn)面，分前后端、左右側(cè)測量。由于貨物重心往往并不在貨物幾何中心，裝車時(shí)需考慮縱、橫向偏心情況。②對(duì)稱測量。測量貨物半長時(shí)，有前端半長、后端半長；測量貨物半寬時(shí)，有左側(cè)半寬、右側(cè)半寬。③測量貨物端視輪廓尺寸時(shí)，自上而下逐一測量。貨物上部尺寸以相鄰兩測點(diǎn)間貨物外形輪廓尺寸不超出 2 測點(diǎn)間連線為原則，貨物下部尺寸盡量按實(shí)際貨物輪廓尺寸取值[5]。

在實(shí)際測量時(shí)，常遇到變壓器上部斜面有突出物，不方便直接量取，可以利用水平尺、線墜和卷尺測量其尺寸。測點(diǎn)高度H按“平臺(tái)高度H1+ 水平尺高度H2- 測量高度H3”取值，其中，H3可以通過按住線墜線，旋轉(zhuǎn)水平尺，將水平尺線墜端平移至變壓器頂部平臺(tái)進(jìn)行測取；測點(diǎn)半寬可利用卷尺測量水平尺伸出端至頂部平臺(tái)半寬測量基準(zhǔn)線的距離w。測量斜面突出物示意圖如圖 1 所示。

圖1 測量斜面突出物示意圖Fig.1 A schematic diagram for measuring the protrusion of a bevel

（1）編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸。一個(gè)完整的裝載加固方案包括裝載加固方案和裝載加固方案計(jì)算。裝載加固方案需要測量的貨物尺寸有：貨物總長、貨物總寬、貨物總高、貨物重心高和支重面長。裝載加固方案計(jì)算需要測量的貨物尺寸有：貨物重心高、貨物總長、貨物總高、重心投影至縱向傾覆點(diǎn)距離、重心投影至橫向傾覆點(diǎn)距離、縱向拉牽拴結(jié)點(diǎn)最大高度、縱向拉牽拴結(jié)點(diǎn)至重心縱垂面距離、橫向拴結(jié)點(diǎn)最大高度和橫向拴結(jié)點(diǎn)至重心縱垂面最小距離。測量時(shí)所需工具主要包括：卷尺、線墜、水平尺、畫線筆、長線、筆和記錄表。

（2）編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸。編制裝后電報(bào)尺寸需要測量貨物尺寸包括貨物概況和貨物外形尺寸 2 部分。貨物概況需要測量貨物尺寸有：貨物總長、貨物總寬、貨物總高、支重面長和貨物重心高。貨物外形尺寸需要測量貨物尺寸有：貨物各側(cè)高對(duì)應(yīng)的貨物高度、貨物半寬。

1.2 設(shè)計(jì)貨物尺寸記錄表

依據(jù)編制裝載加固方案和編制裝后電報(bào)尺寸測量分析，以方便鐵路超限貨物實(shí)際作業(yè)為原則，設(shè)計(jì)“編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表”和“編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸記錄表”。

（1）編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表。通過分析編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸，以方便測量、避免遺漏為原則，可按照縱向、橫向、垂向、縱向拉牽和橫向拉牽 5 個(gè)方面對(duì)所需測量的貨物尺寸進(jìn)行歸類，編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄如表 1 所示。

表1 編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表mmTab.1 A record table for m easuring the size of the cargo that needs to be measured

（2）編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸記錄表。由于“編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄”已涵蓋裝后電報(bào)尺寸中貨物概況所需要測量的貨物尺寸，只需設(shè)計(jì)表格記錄貨物外形尺寸中各側(cè)高對(duì)應(yīng)的貨物高度與半寬，編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸記錄如表 2 所示。

表2 編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸記錄表 mmTab.2 A cargo size record table that needs to be measured for the size of the post-installed telegraph

2 編制裝載加固方案實(shí)例分析

以 DA 21 型凹底平車裝運(yùn)某變壓器廠生產(chǎn)的135.5 t 變壓器為例，應(yīng)用“編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表”記錄數(shù)據(jù)，如表 3 所示。依據(jù)表3 記錄的數(shù)據(jù)編制裝載加固方案，驗(yàn)證該表對(duì)裝載加固方案和裝載加固方案計(jì)算所需要測量的貨物尺寸的適用性和全面性。

2.1 裝載加固方案

參照《鐵路貨物裝載加固定型方案》的方案格式，裝載加固方案內(nèi)容主要包括貨物規(guī)格、準(zhǔn)用貨車、加固材料、裝載方法、加固方法和其他要求，變壓器裝載加固示意圖如圖 2 所示。

（1）貨物規(guī)格：外形尺寸 9695 mm×3230 mm×3495 mm，重量 135.5 t，支重面長 8500 mm，重心高 1635 mm。

（2）準(zhǔn)用貨車：DA21型凹底平車。

（3）加固材料：Φ20 mm 鋼絲繩 (破斷拉力不小于 205 kN)，配套鋼絲繩夾，厚 10 mm 橡膠墊，鋼擋(20 mm 鋼板制作)。

（4）裝載方法：每車裝載 1 件。裝載后貨物重心縱向偏離車輛橫中心線不大于 100 mm，橫向居中。

（5）加固方法：①貨物與車地板間鋪墊橡膠墊。②在貨物每側(cè)中上部拴結(jié)點(diǎn)使用雙股鋼絲繩各拉牽2個(gè)八字形，捆綁在車側(cè)繩栓上。在貨物每端使用雙股鋼絲繩交叉拉牽，捆綁在車輛另一側(cè)繩栓上。③在貨物底部每端各放置2塊鋼擋，并將鋼擋與車地板焊為一體(焊縫高度不小于10mm，每塊鋼擋與車地板間焊縫總長度不小于 80 cm)。

表3 編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表mmTab.3 A record table for m easuring the size of the cargo that needs to be m easured

圖2 變壓器裝載加固示意圖Fig.2 Schem atic diagram of transformer loading and strengthening

（6）其他要求：加固線與車輛、貨物棱角接觸處采取防磨措施；該貨物為超限貨物，按有關(guān)規(guī)定辦理。

2.2 裝載加固方案計(jì)算

2.2.1 基本參數(shù)

裝載加固計(jì)算基本參數(shù)包括車輛參數(shù)和貨物參數(shù),車輛參數(shù)從《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》的長大貨物車技術(shù)參數(shù)表中獲取，貨物參數(shù)通過貨物三視圖和實(shí)際測量獲取[6-7]。①車輛參數(shù)：車輛自重Q車= 122.8 t，空車重心高h(yuǎn)車= 1035 mm，車輛標(biāo)記載重P容= 210 t，空車車地板高h(yuǎn)車1= 940 mm，車輛承載面寬w車=2700 mm，車輛底架心盤中心距l(xiāng)= 24130 mm。②貨物參數(shù)：貨物重量Q= 135.5 t (通過變壓器三視圖獲取)，貨物重心高h(yuǎn)貨= 1635 mm，貨物裝后重心高h(yuǎn)貨1= 940 + 10 + 1635 = 2585 mm，h風(fēng)= 3495/2 =1747.5 mm，amin= 4180 mm，bmin= 825 mm。

2.2.2 常用計(jì)算

裝載加固方案常用計(jì)算公式主要包括：容許偏心距離、重車重心高、運(yùn)輸過程中作用于貨物上的各種力和貨物的穩(wěn)定性校核。

（1）貨物總重心偏離車輛橫中心線的容許偏心距離為a容= (5/Q)l= (5/135.5)×24130 = 890 mm。

（2）重車重心高為H= (Q車×h車+Q×h貨1) / (Q車+Q) = (122.8×1035 + 135.5×2585) / (122.8 + 135.5) =1849 mm。

（3）運(yùn)輸過程中作用于貨物上的各種力。運(yùn)輸過程中作用于貨物上的各種力有縱向慣性力、橫向慣性力、垂直慣性力、風(fēng)力、縱向摩擦力和橫向摩擦力。①縱向慣性力因加固方式不同分為柔性加固縱向慣性力和剛性加固縱向慣性力。柔性加固縱向慣性力T柔=t0Q= 5.88×135.5 = 796.74 kN；剛性加固縱向慣性力T剛=t0Q= (26.69－0.13×130)×135.5 = 9.79×135.5 = 1326.55 kN。②橫向慣性力③垂直慣性力④風(fēng)力⑤縱向摩擦力橫向摩擦力

（4）貨物的穩(wěn)定性校核。貨物的穩(wěn)定性校核包括貨物傾覆的穩(wěn)定性和貨物水平移動(dòng)的穩(wěn)定性，其中：①貨物傾覆的穩(wěn)定性分為縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性。縱向傾覆穩(wěn)定性n縱= (9.8Qamin) / (T柔h) = (9.8×135.5×4180) / (796.74×1635) = 4.26＞1.25；橫向傾覆穩(wěn)定性n橫= (9.8Qbmin) / (Nh+Wh風(fēng)) = (9.8×135.5×825) /(383.35×1635 + 16.61×1747.5) = 1.67＞1.25，計(jì)算表明，貨物不會(huì)發(fā)生縱、橫向傾覆。②貨物水平移動(dòng)的穩(wěn)定性分縱向和橫向，縱向因加固方式不同又可分為柔性加固縱向穩(wěn)定性和剛性加固縱向穩(wěn)定性。貨物的柔性加固縱向穩(wěn)定性 ΔT柔=T柔－F縱摩= 796.74－663.95 = 132.79 kN；貨物的剛性加固縱向穩(wěn)定性ΔT剛=T剛－F縱摩= 1326.55－663.95 = 662.6 kN；貨物的橫向穩(wěn)定性 ΔN= 1.25 (N+W)－F橫摩= 1.25×(383.35 + 16.61)－354.84 = 145.11 kN。貨物在縱、橫向均會(huì)發(fā)生水平移動(dòng)，需要采取加固措施。

2.2.3 加固方法和加固強(qiáng)度計(jì)算

（1）防止貨物縱向移動(dòng)。在貨物每側(cè)中上部拴結(jié)點(diǎn)使用雙股Ф20mm鋼絲繩各拉牽2個(gè)八字形，同一方向8股，每股鋼絲繩需承受的拉力為其中AC為拉牽繩在貨物上拴結(jié)點(diǎn)的橫向垂直平面至車輛上拴結(jié)點(diǎn)之間的距離，實(shí)際拉牽時(shí)，縱向長度不能小于 600 mm；BO為拉牽繩在貨物上拴結(jié)點(diǎn)自車地板面起算的高度；BC為拉牽繩在貨物上拴結(jié)點(diǎn)的縱向垂直平面至車輛邊線的距離?？v向鋼擋加固，每端所需焊縫長度其中K為焊縫高度，取值為 1.0 cm；[τ]為焊縫的許用剪切應(yīng)力，取值為 70 MPa[8]。每端實(shí)際焊縫長度不小于 160 cm，符合要求。

（2）防止貨物橫向移動(dòng)。在貨物每端使用雙股Ф20mm鋼絲繩交叉拉牽，同一方向4股，每股鋼絲繩需承受的拉力為其中，AC實(shí)際拉牽時(shí)，縱向長度不能大于 1500 mm。

（3）加固材料選取。根據(jù)防止貨物縱向和橫向移動(dòng)的鋼絲繩承受的拉力，得到防止貨物移動(dòng)的鋼絲繩承受拉力S≥max{S橫移，S縱移}，鋼絲繩最大承受拉力為S破=2S=2×68.57=137.14kN，參照《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》[7]，Ф20mm鋼絲繩破斷拉力 205 kN，大于計(jì)算破斷拉力 137.14 kN，因而選用Ф20mm鋼絲繩方案。

3 結(jié)束語

鐵路超限超重貨物運(yùn)輸對(duì)保障國家重點(diǎn)工程建設(shè)和國防建設(shè)需要、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。通過實(shí)例分析可知，設(shè)計(jì)的“編制裝載加固方案需要測量的貨物尺寸記錄表”，既能有效滿足編制裝載加固方案的實(shí)際需要，又能作為輔助工具避免數(shù)據(jù)漏測，對(duì)鐵路超限貨物運(yùn)輸實(shí)際有著重要的實(shí)踐價(jià)值。同時(shí)，結(jié)合“編制裝后電報(bào)尺寸需要測量的貨物尺寸記錄表”，為鐵路貨物運(yùn)輸尺寸測量工作提供有效工具，確保裝載加固方案和裝后電報(bào)尺寸所需測量貨物尺寸的全面性，保障鐵路運(yùn)輸安全。

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