铁路机车车辆限界对超限货物安全运输影响的研究

张曹辉

摘 要：超限货物的运输与铁路限界的制定直接相关，通过阐述机车车辆限界、建筑限界对于超限货物运输的影响，分析判定超限货物及超限等级的依据，及超限货物运输特点、会车限速的规定，对于超限货物运输提出遵守铁路限界与超限货物运输相统一的原则、推进货车装载状态智能化检测的建议。

关键词：铁路限界 超限货物 超限等级 会车限速

1 铁路限界与安全空间

为了保证机车车辆能够在全国铁路路网内畅行无阻，不因机车、车辆外形尺寸设计不合理、货物装载不规范或建筑物、地面设施的位置不当造成行车事故，必须利用铁路限界对机车、车辆及建筑物等地面设施的极限轮廓加以制约。铁路限界包括机车车辆限界（简称车限）和建筑限界（简称建限）[1]，是铁路各个业务部门均须遵循的基础技术规程，其直接关系到行车速度、列车质量的提高及铁路运输经济效益。

机车车辆限界是一个垂直于线路中心线的极限横断面轮廓，其限制了机车车辆横断面的最大容许尺寸，是机车车辆设计制造、改造、运用都必须遵守的基本依据。机车车辆不论是在空车状态还是重车状态，除了电力机车升起来的受电弓之外[1]，均不可超出机车车辆限界。机车车辆限界是评价机车车辆安全性的重要指标之一，其直接关系到机车车辆在轨道上运行的安全性。

建筑限界也是一个垂直于线路中心线的横断面极限轮廓，其限制了线路建筑物或地面设施距线路中心及轨面的最小容许尺寸。接近线路的建筑物和地面设施的任何部位均不允许侵入建筑限界。机车车辆限界和建筑限界之间在水平方向和垂直方向预留有一定的间隙，该间隙称之为安全空间，空间的大小应考虑以下因素：

（1）由车辆制造公差导致的偏移或倾斜。

（2）车辆受到名义载荷，弹簧因压缩导致下沉，且弹簧因性能误差而引起的偏移或倾斜[1]。

（3）因车辆零件磨耗或永久变形导致车辆下沉，尤其是非均匀磨耗或变形导致的车辆倾斜和偏移。

（4）因車辆自身存在的及轮轨间的横向间隙导致车辆与轨道间可能形成的偏移。

（5）车辆在运行过程中由于力的作用引起车辆相对轨道的偏移，包括车辆在过曲线时实际运行速度与轨道超高所规定的运行速度不相符而造成的车体倾斜；车辆在行驶过程中由于振动产生各个方向的位移[1]。

（6）轨道因列车的反复作用可能存在随机不平顺。

（7）运输某些超长超宽货物时存在超限的可能。

以保证行车安全为前提，并合理利用安全空间实现超限货物运输（运输超出机车车辆限界但不超出建筑限界的大件货物）对于保障国家重点工程建设、国防建设，促进国民经济的发展具有极其重要意义。

2 超限货物运输现状

2.1 超限货物判定

货物装车后，处于静止或运动的状态，货物在高度方向、宽度方向的任何部位超过了机车车辆限界视为超限货物，其包括以下3种情况：

（1）装载货物的铁道车辆停留在直线轨道时，货物在高度方向、宽度方向的任何部位超过了机车车辆限界视为超限货物。

（2）货物装车后，在以上两种情况下，均为未超过机车车辆限界，当运行至特定区间时，超出特定区间的装载限界，亦视为超限货物。

（3）装载货物的铁道车辆在直线轨道停留或运行时虽不超限，但运行至半径为300m的曲线轨道时，货物内外侧的计算宽度超过机车车辆限界，视为超限货物[2]。

货物内外侧计算宽度的计算方法如下所述：

（1）采用六轴及以下货车运载货物

当货物的检定断面处于转向架两心盘中心之间时，其计算方法如下：

（mm）           （1）

公式（1）中B指实测宽度，其含义为货物检定断面的计算点到车辆纵向中心线所处垂直平面的距离；C内指货物检定断面处的内偏差量，其含义为车辆纵向中心线在货物检定断面处偏离轨道中心线的距离，C内计算方法如下：

（mm）     （2）

公式（2）中l指转向架中心距，x指货物检定断面到车辆横向中心线的距离，R指曲线半径，其中l，x，R的单位均为m。

当货物的检定断面处于转向架两心盘中心外时，其计算方法如下：

（mm）      （3）

公式（3）中C外指货物检定断面处的外偏差量，其含义为车辆纵向中心线在货物检定断面处偏离轨道中心线的距离，C外计算方法如下：

（mm）        （4）

公式（3）中K指货物检定断面处的附加偏差量，其计算方法如下：

（mm）      （5）

（2）采用六轴以上长大货车运载货物

当货物的检定断面位于大底架两上心盘中心之间时，其计算方法如下：

（mm）       （6）

公式（6）中C内的计算方法如下：

（7）

公式（7）中L1、…、Ln分别指长大货物车由上向下各层底架上心盘中心距，单位为m；n指长大货物车底架层数；x指货物检定断面到车辆横向中心线的距离，单位为m。

当货物的检定断面位于大底架两上心盘中心外时，其计算方法如下：

（mm）      （8）

公式（8）中C外的计算方法如下：

（9）

公式（8）中K的计算公式为：

（mm）        （10）

2.2 超限等级判定

依据超限程度不同超限货物分为一级超限、二级超限、超级超限3个等级[2]。

（1）一级超限是指自轨面起高度在以上超限但未超出一级超限限界者，如图1所示。

（2）二级超限是指超出一级超限限界而未超出二级超限限界者，及自轨面起高度在而未满间超限而未超出二级超限限界者，如图2所示。

（3）超级超限是指超出二级超限限界者，及自轨面起高度在至间超限者。

按照货物超限部位所处的高度，超限货物分为上部超限、中部超限、下部超限。

（1）上部超限是指自轨面起高度超过，任意部位超限者。

（2）中部超限是指自轨面起高度超过至之间，任意部位超限者；

（3）下部超限是指自轨面起高度在至之间，任意部位超限者。

2.3 超限货物运输特点

超限货物无法采用通用型货车运输，必须使用长大货物车装运。长大货物车（基本型号为D）主要用来装运长大、超重、超限货物，根据车辆构造不同，主要有长大平车、凹底平车、落下孔车、钳夹车等车型。

（1）长大平车。与通用型平车相比，长大平车底架承载面较长，运载货物适应范围较广。主要车型有、、、、等。型长大平车可运输化工设备、长钢轨、大型机械、电站设备等长大货物。型车空车地板面距离轨面高，底架长，克服了地板面高、承载面短的问题，使其装载货物的适用范围扩大。与、长大平车相比，集载能力平均提高了，在的承载面长度达到了满载，且装用轴焊接构架转向架，商业运营速度为[1，3]。

（2）凹底平车。圆弧承载结构凹底架提高了凹底平车的结构强度和横向刚度，运行平稳性高，装载方便、其在长大货物车中的占比最大，约占70%，主要用来运输电力、冶金等行业的超限、超重货物。凹底平车装承载物后无法利用提升机构调整货物距轨面的高度。然而若距轨面的高度太低则会影响到行车安全。由于其承载面需占有一定的高度且长度不可太长，因此一些较高和较长的货物不宜使用凹底平车装运。凹底平车主要车型有、、、等。型凹底平车载重370t，是目前我国载重最大、承载面最长，属于自重系数最小的大吨位凹底平车。

（3）落下孔车。该车车体主要由侧承梁、小底架、中底架、大底架、導向梁、调宽装置等部分组成，该车可手动操纵无级调节落下孔宽度，该车侧承梁可拆卸也可调宽，可提高空间利用率，空车回送时不超限，可最大程度利用机车车辆限界，提高回送效率，适用于装运截面尺寸较高的货物，一般用来装运轧机架、变压器等。主要车型有、、、、、等。落下孔车的载重为，是目前我国落下孔车中载重和装载长度最大的车辆，供在我国标准轨距轨道上使用，可运输、轧钢机机架设备等[1，3]。

（4）钳夹车。钳夹车将车辆制成两节，货物夹在两节车之间或者通过货物承载架装载于两节车之间，货物的每端都连接于钳夹车的悬臂梁，货物距离轨面的高度可以达到很低，可充分利用车辆下部限界。该车结构主要包括大底架、小底架、钳形梁、导向梁、侧移装置、液压提升机构、调宽装置、导向机构、纵向补偿及称重机构等。目前铁路运输采用的钳夹车主要有、、等车型。的载重为，其载重量是国内目前最大的，可充分利用铁路建筑限界，设有内、中、外种导向装置、液压起升装置、侧移装置等，可避开轨面障碍物，提高了运输超限货物的能力。该车供在标准轨距轨道路上运用，适用于运输国产发电机定子，也可装运冶金、电力、化工、重型机械等行业的超限货物。

3 铁路超限货物运输对会车限速的规定

车限在距轨面高处的宽度是，建限在该高度范围的宽度是，此处的车限与建限的一侧距离为；在等高度范围，若直线线路最小线间距是，则两列车会车间距是，那么每列车的安全间隙为有，小于与建限的一侧距离为，该线间距可以确保一般列车会车的安全性，但超限货物列车无法保证的安全会车。为了确保超限货物列车的行车安全，超限货物列车被禁止会车或限速会车。

《铁路超限超重货物运输规则》关于超限货物列车的运行速度给出如下规定。

编挂有超限货物车辆的列车行驶在双线轨道、多线轨道或并行于单线轨道时，当与邻线列车会车时，邻线列车运行速度，两运行列车之间的最小距离者不限速，至之间者运行速度不得，小于者禁止会车。邻线列车运行速度，两运行列车之间的最小距离，至之间者运行速度不得，者禁止会车。邻线列车运行速度的，禁止会车[1]。

编挂有超限货物车辆的列车在运行过程中，若超限货物的任意部位靠近建筑物或地面设备时，须执行如下规定：超限货物的任意超限部位与建筑限界之间的距离（简称限界距离），在之间时，运行速度。限界距离超出时，运行速度[1]。

由上述规则可知，铁路超限货物的运输会带来很多限速点的增加，限速点的增多将会影响列车的运行时分。当限速段长度较短时，为保证司机不会由于频繁操作司机控制器而产生疲劳，列车须保持相同运行工况以上[4]，也就是说当限速段长度很短时，仍需要保持一定的恒速运行距离。

4 对超限货物运输的建议

4.1 遵守铁路限界与超限货物运输的统一原则

铁路限界直接关系到超限货物的运输速度及运输路径，决定超限货物的最大轮廓尺寸，也是判定超限货物超限等级的依据，而超限货物的运输也对铁路限界的修订造成影响。铁路限界与超限货物运输的影响是相互的，唯有遵循铁路限界与超限货物运输的统一性，才能充分利用铁路超限货物运输，促进国民经济快速发展。

4.2 推进货车装载状态的智能化检测

列车安全始终是铁路运输的首要的要求，而货车的装载状态直接影响列车行车安全。然而，目前我国对货车装载状态进行检测时，被检车辆须停车，且检测方式依赖人工检测与观察，检测数据仍需依靠人工录入，检测精度低，漏检、误检率高，劳动强度大，因此，应推进货车装载状态智能化检测技术的应用，解决由于货车装载超限检测误差而导致的行车安全隐患，并对超限货车的超限等级进行自动判断，通过与限界数据库的数据对比，自动选择超限货物车辆运输的最优化径路。

基金资助：西安铁路职业技术学院2022年度立项课题“基于激光对射传感器的铁道车辆静态限界测量装置的设计与实现”（编号：XTZY22G06）。

参考文献：

[1]袁清武.车辆构造与检修[M]. 北京：中国铁道出版社，2021.

[2] 中国铁路总公司. 铁路超限超重货物运输规则[M]. 北京：中国铁道出版社，2016.

[3]李涛，赵杰，王永吉.铁路超限超重货物运输优化对策探讨[J].铁道货运，2020，38（10）：17-22.

[4]李雪芹，丰伟.铁路限界对超限货物运输影响的研究[J].铁道运输与经济，2007（11）：74-76.