长大货物运输安全影响因素分析及评价

吕燕梅 李英波

0 引 言

随着我国工农业的快速发展，重型机床、钢材、大型工农业机械设备、大型锅炉等长大货物运输需求日益增多。长大货物是超限货物、超重货物、超长货物的总称，具有长、大、重的特点，通常使用平车、长大货车装运。但由于长大货物的形状日益复杂，重量、体积、长度较大使得长大货物运输的过程更容易受到外力的影响，对运输组织工作带来不利影响。因此，探讨长大货物运输的安全影响因素并针对性的加强相关管理对确保运输安全有着重要的意义。

1 长大货物运输安全影响因素分析

1.1 货物的装载加固

长大货物装载加固的程度直接影响长大货物运输的质量，过程较为复杂，影响因素众多，主要有以下几种：

（1）超限程度。货物超限表示货物与建筑接近限界之间的净空小于机车车辆与建筑限界之间的净空[1]，根据其超限程度可划分为一级超限、二级超限和超级超限。其危险性随着超限等级的提高而变大，且下部超限的危险性更大，因此在进行装载加固时应该尽量降低超限等级。长大货物的重车重心高是指货物装在车上后，车货一体的总重心距轨面的高度。重车重心高度过大，运行起来有潜在风险，速度过大时还将有颠覆的危险[2]。因此在实际工作中常采用配重来降低重车重心。

（2）货物重心的横向、纵向偏移量。货物重心一般应该落在车辆的中央以使货车的两个转向架承受的货物重量相等，当纵向偏移量过大时两个轮压不同，运行不稳定。当横向偏移量过大时车辆一侧弹簧负重较大，易发生横向移动与倾覆[2]。在实际工作中常采用配重的方法来调整重心位置。

（3）集重程度。集重货物重量大而支重面长度较小，装车后重量较为集中，若是货物重量超过所装车辆的最大负荷能力会使车底架受损。在实际工作中通常采用横垫木与纵垫木使货物重量均匀分布。

1.2 运输线路上的相关参数

长大货物在装车挂运上线后，其运输路径上相关的线路参数也将对长大货物运输带来影响。

（1）建筑接近限界，是为了保障机车车辆安全运行，线路附近的建筑物与设备在修建安装时，规定的距离轨面最低和距离线路中心线最窄的标准。除了机车车辆和与机车车辆有相互作用的设备（车辆减速器、路签接受器、接触电线级其他）外，其他设备或限界均不得侵入该限界。现行《铁路超限货物运输规则》中规定建筑限界的最大高度为5 150mm；最大宽度在高度为1 100~3 090mm范围内，全宽为4 200mm，半宽2 100mm[2]。

（2）最小线间距。挂运超限货物的列车应该重视最小线间距，在经过车站时与邻线距离不得小于350 mm；在区间运行时，与邻线距离大于350 mm时不限速，在300 mm至350 mm之间时应该限速运输，小于300 mm时禁止会车。

（3）最小电气化接触网高度。随着科技的进步，我国铁路电气化水平越来越高，接触网中带高压电，对货运作业人员人身安全及货物运输安全都带来一定影响，故要规定最小电气化接触网高度。

1.3 环境因素

在整个装载加固与运输过程中都将受到环境因素的影响，包括自然环境因素与人文环境因素。自然环境的影响主要是指自然天气、温度、湿度、光线以及自然灾害等对运输过程的影响；人文环境因素是指长大货物运输组织管理形成的人文环境，主要包括机构设置与人员素质、制度建设、监督管理、专业培训以及应急预案几个方面。吕红霞等就提出危险品应充分考虑环境因素，优化危险货物集装箱材料[3]。

2 评价指标体系的构建

2.1 评价指标体系的构建原则

（1）目的性原则：选取的指标确实能反应长大货物运输的特征。

（2）客观性原则：选取的指标应该基于目前铁路长大货物运输的基本事实。

（3）科学性原则：选取的指标之间应该尽可能的相互独立。

（4）系统性原则：评价指标能全面地反应长大货物运输安全的状况，保证评价尽可能覆盖完整，内容清晰，条理分明。

2.2 评价指标的选取

在长大货物运输安全影响因素中阔大货物的超限等级和建筑限界具有较强的相关性，因此两者中选择一个即可。因为环境因素中自然环境的影响因素对于每件长大货物运输的影响都是相同的，故而舍弃自然环境的影响因素。综上可知，货物的装载加固指标包括：重车重心高、货物重心的横向偏移量、货物重心的纵向偏移量、货物超限等级、货物集重程度。运输线路参数指标主要包括：最小线间距、最小电气化接触高度。环境影响因素中的人文环境影响因素指标为：机构设置与人员素质、制度建设、监督管理、专业培训、应急预案。

2.3 评价指标的处理

2.3.1 定量指标的无量纲化

加权平均法是综合评价的基本方法，用于采用有量纲的指标的评价，对于量纲不同的各个指标，首先要把各个指标无量纲化。无量纲化的方法很多，最简单直接的就是直线无量纲化法。设x为某一指标的实际测量值，X为某一指标的最大允许值，y为某指标的无量纲化值，则。根据各实际问题的不同，直线化无量纲法的具体函数也不一样[4]。

设待运输货物的重车重心高对运输安全的影响为H，货物重心的纵向偏移量对运输安全的影响为 A，横向偏移量对运输安全的影响为 B，超限等级对运输安全的影响为C，集重程度对运输安全的影响为M，最小线间距对运输安全的影响为S，最小电气化接触高度对运输安全的影响为J。

在运输过程中，重车重心高、货物的横纵向偏移量、货物与建筑接近限界的距离、集重程度这几个指标只要有一项不合格，将会对运输安全造成较大的影响，因此在模型中考虑这几项指标在不合格的情况下量化为一个负无穷大的值以便于引起重视。而对于超限等级、最小线间距以及最小电气化接触高度这三个指标，若出现较为严重的超标时应考虑限速运行。

由此对重车重心高直线无量纲化有：

式中，h为重车重心高，mm。

对货物的纵向偏移量直线无量纲化有：

式中，a为纵向偏移量，mm。

对货物的横向偏移量直线无量纲化有：

式中，b需为货物装载后横向偏移量，mm；

b容为货物装载最大容许横向偏移量，mm。

对超限程度直线无量纲化有：

对集重程度直线无量纲化有：

式中，mmax为车辆的最大工作弯曲力矩；

[M]为车辆的最大容许弯曲力矩。

对最小电气化接触高度直线无量纲化有：

式中，j为电气化接触网高度，mm。

对最小线间距直线无量纲化有

式中，s为最小线间距，mm。

2.3.2 定性指标的处理

对管理水平各个指标的评价均为定性评价，难以用精确的数字来衡量，但为了便于直观的了解相关信息，本文采用专家打分法对管理水平各个细化指标进行评判。邀请m位专家对各指标进行等级评判并给出相应的得分（计分范围为 0~1，其具体评价等级及赋分表如表1所示），再对m位专家的评价值求其平均值。

表1 评价等级赋分表Tab.1 The given evaluation ranks

先统计每位专家的打分：

式中，pi为指标i的评价值，i={机构设置与人员素质，制度建设，监督管理，专业培训，应急预案}。n=5，0

然后再对这m位专家的打分求平均值：

同样，0

2.4 权重的确定

指标权重是指评价指标对评价对象影响程度的度量，权重的取值直接影响着评价对象评价等级的评定，因此权重的确定十分关键。由于长大货物的运输较为复杂，影响因素众多，为了突出主要影响因素，合理地、客观地评价长大货物运输安全，本文采用层次分析法确定各评价因素的权重。

对影响长大货物运输安全的各个指标，分层次利用传统的九标度法（见表 2）进行两两比较，最终建立判断矩阵确定各个因素的权重iw。

表2 打分标准Tab.2 Scoring standard

2.5 线性加权评价模型

设长大货物运输方案的综合评估值为 T，建立线性加权评价模型如下：

式中，wi为各个指标的权重值；A、B、C、H、J、S、M、p为各个指标长大货物运输安全的影响。

在模型中（1）式代表着各个指标的线性加权，其加权结果为最终评价值，其评价值越接近 1，则表明其安全程度越高；（2）式表明各个指标权重之和为 1；（3）式中排除了各个指标中取负无穷的情况，保证了评价对象的基本合格性。

3 算 例

设A站有一待运长大货物，形状为圆筒形，其重量为36 t，底部带钢架高40 mm，全长13 100 mm，支重面长 12 500 mm,大头直径 3 460 mm,小头直径2 600 mm，重心距大头一端6 600 mmm。该货物需要从A站运往B站，两站间距离为1200 km。A站电气化接触网高度为 6 200 mm，最小线间距为5 000 mm。该站制定了表3中的3种运输方案。

表3 A站待运长大货物运输方案Tab.3 Oversize cargo transportation program of station

将上述三个方案各个指标进行无量纲化处理后得到表4。

表4 方案各个指标进行无量纲化处理后方案Tab.4 Each index after dimensionless processing

在模型中该货物不管采用哪种方案进行运输，其管理水平始终是一样的，因此在算例中可以省略不计。且最小线间距、纵向偏移量，以及电气化接触网高度三种方案的取值均相同，也可以忽略这几个指标对最终结果的影响。因此，该算例的线性加权模型可以进一步简化为：

式中，wi为各个指标的权重值；B、C、H、M为各个指标长大货物运输安全的影响。

邀请专家对货物的横向偏移量、超限等级、重车重心高、集重程度四个指标对长大货物运输安全的影响进行两两比较，可以得到表5的结果。

表5 专家指标评分Tab.5 Experts’index score

λ= 4 ， C I = 0 ， C R = 0 ＜ 0.1，一致性可接受。

因此，针对三个方案的最终T值如下：

①使用N17装载方案1最终T值为0.808。

②使用N17装载方案2最终T值为0.732。

③使用D70装载方案最终T值为0.883。

从评价结果来看应该使用第三种方案，即使用D70装载。

4 结 论

本文中的线性加权模型如果评价的是同一货运站、同一货物的不同运输方案，模型中管理水平、线路参数对各方案可视为相同[5]。由于对评价起决定性作用的是货物的装载加固方案，因此可以简化模型。如果该模型评价的是不同货运站的长大货物，运输安全水平则需要全面考虑，且在确定权重时应采取统一的标准进行比选。本模型通过对长大货物运输安全较为重要的几个指标赋予负无穷大的做法，自动排除了不合格的装载方案，评价结果 具备科学性。

[1] 李雪芹，丰 伟，蔡孟贤. 阔大货物装载方案安全性影响因素分析及评价[J]. 铁道运输与经济，2008，30(3)：33.

[2] 陈宜吉. 铁路货物运输组织（第三版）[M]. 北京：中国铁道出版社，2009：196-213.

[3] 吕红霞，周钰爽，陈 韬. 危险货物集装箱铁水联运的问题与对策研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2014, 12(1): 1-5.

[4] 焦锋利. 阔大货物运输安全综合评价研究[D]. 成都：西南交通大学: 37.

[5] 李 芬.超限超重货物运输安全评价体系的研究[D].兰州：兰州交通大学：41.