長大貨物運(yùn)輸安全影響因素分析及評(píng)價(jià)

呂燕梅 李英波

0 引 言

隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，重型機(jī)床、鋼材、大型工農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備、大型鍋爐等長大貨物運(yùn)輸需求日益增多。長大貨物是超限貨物、超重貨物、超長貨物的總稱，具有長、大、重的特點(diǎn)，通常使用平車、長大貨車裝運(yùn)。但由于長大貨物的形狀日益復(fù)雜，重量、體積、長度較大使得長大貨物運(yùn)輸?shù)倪^程更容易受到外力的影響，對(duì)運(yùn)輸組織工作帶來不利影響。因此，探討長大貨物運(yùn)輸?shù)陌踩绊懸蛩夭⑨槍?duì)性的加強(qiáng)相關(guān)管理對(duì)確保運(yùn)輸安全有著重要的意義。

1 長大貨物運(yùn)輸安全影響因素分析

1.1 貨物的裝載加固

長大貨物裝載加固的程度直接影響長大貨物運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，過程較為復(fù)雜，影響因素眾多，主要有以下幾種：

（1）超限程度。貨物超限表示貨物與建筑接近限界之間的凈空小于機(jī)車車輛與建筑限界之間的凈空[1]，根據(jù)其超限程度可劃分為一級(jí)超限、二級(jí)超限和超級(jí)超限。其危險(xiǎn)性隨著超限等級(jí)的提高而變大，且下部超限的危險(xiǎn)性更大，因此在進(jìn)行裝載加固時(shí)應(yīng)該盡量降低超限等級(jí)。長大貨物的重車重心高是指貨物裝在車上后，車貨一體的總重心距軌面的高度。重車重心高度過大，運(yùn)行起來有潛在風(fēng)險(xiǎn)，速度過大時(shí)還將有顛覆的危險(xiǎn)[2]。因此在實(shí)際工作中常采用配重來降低重車重心。

（2）貨物重心的橫向、縱向偏移量。貨物重心一般應(yīng)該落在車輛的中央以使貨車的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架承受的貨物重量相等，當(dāng)縱向偏移量過大時(shí)兩個(gè)輪壓不同，運(yùn)行不穩(wěn)定。當(dāng)橫向偏移量過大時(shí)車輛一側(cè)彈簧負(fù)重較大，易發(fā)生橫向移動(dòng)與傾覆[2]。在實(shí)際工作中常采用配重的方法來調(diào)整重心位置。

（3）集重程度。集重貨物重量大而支重面長度較小，裝車后重量較為集中，若是貨物重量超過所裝車輛的最大負(fù)荷能力會(huì)使車底架受損。在實(shí)際工作中通常采用橫墊木與縱墊木使貨物重量均勻分布。

1.2 運(yùn)輸線路上的相關(guān)參數(shù)

長大貨物在裝車掛運(yùn)上線后，其運(yùn)輸路徑上相關(guān)的線路參數(shù)也將對(duì)長大貨物運(yùn)輸帶來影響。

（1）建筑接近限界，是為了保障機(jī)車車輛安全運(yùn)行，線路附近的建筑物與設(shè)備在修建安裝時(shí)，規(guī)定的距離軌面最低和距離線路中心線最窄的標(biāo)準(zhǔn)。除了機(jī)車車輛和與機(jī)車車輛有相互作用的設(shè)備（車輛減速器、路簽接受器、接觸電線級(jí)其他）外，其他設(shè)備或限界均不得侵入該限界?，F(xiàn)行《鐵路超限貨物運(yùn)輸規(guī)則》中規(guī)定建筑限界的最大高度為5 150mm；最大寬度在高度為1 100~3 090mm范圍內(nèi)，全寬為4 200mm，半寬2 100mm[2]。

（2）最小線間距。掛運(yùn)超限貨物的列車應(yīng)該重視最小線間距，在經(jīng)過車站時(shí)與鄰線距離不得小于350 mm；在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，與鄰線距離大于350 mm時(shí)不限速，在300 mm至350 mm之間時(shí)應(yīng)該限速運(yùn)輸，小于300 mm時(shí)禁止會(huì)車。

（3）最小電氣化接觸網(wǎng)高度。隨著科技的進(jìn)步，我國鐵路電氣化水平越來越高，接觸網(wǎng)中帶高壓電，對(duì)貨運(yùn)作業(yè)人員人身安全及貨物運(yùn)輸安全都帶來一定影響，故要規(guī)定最小電氣化接觸網(wǎng)高度。

1.3 環(huán)境因素

在整個(gè)裝載加固與運(yùn)輸過程中都將受到環(huán)境因素的影響，包括自然環(huán)境因素與人文環(huán)境因素。自然環(huán)境的影響主要是指自然天氣、溫度、濕度、光線以及自然災(zāi)害等對(duì)運(yùn)輸過程的影響；人文環(huán)境因素是指長大貨物運(yùn)輸組織管理形成的人文環(huán)境，主要包括機(jī)構(gòu)設(shè)置與人員素質(zhì)、制度建設(shè)、監(jiān)督管理、專業(yè)培訓(xùn)以及應(yīng)急預(yù)案幾個(gè)方面。呂紅霞等就提出危險(xiǎn)品應(yīng)充分考慮環(huán)境因素，優(yōu)化危險(xiǎn)貨物集裝箱材料[3]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

（1）目的性原則：選取的指標(biāo)確實(shí)能反應(yīng)長大貨物運(yùn)輸?shù)奶卣鳌?/p>

（2）客觀性原則：選取的指標(biāo)應(yīng)該基于目前鐵路長大貨物運(yùn)輸?shù)幕臼聦?shí)。

（3）科學(xué)性原則：選取的指標(biāo)之間應(yīng)該盡可能的相互獨(dú)立。

（4）系統(tǒng)性原則：評(píng)價(jià)指標(biāo)能全面地反應(yīng)長大貨物運(yùn)輸安全的狀況，保證評(píng)價(jià)盡可能覆蓋完整，內(nèi)容清晰，條理分明。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

在長大貨物運(yùn)輸安全影響因素中闊大貨物的超限等級(jí)和建筑限界具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此兩者中選擇一個(gè)即可。因?yàn)榄h(huán)境因素中自然環(huán)境的影響因素對(duì)于每件長大貨物運(yùn)輸?shù)挠绊懚际窍嗤?，故而舍棄自然環(huán)境的影響因素。綜上可知，貨物的裝載加固指標(biāo)包括：重車重心高、貨物重心的橫向偏移量、貨物重心的縱向偏移量、貨物超限等級(jí)、貨物集重程度。運(yùn)輸線路參數(shù)指標(biāo)主要包括：最小線間距、最小電氣化接觸高度。環(huán)境影響因素中的人文環(huán)境影響因素指標(biāo)為：機(jī)構(gòu)設(shè)置與人員素質(zhì)、制度建設(shè)、監(jiān)督管理、專業(yè)培訓(xùn)、應(yīng)急預(yù)案。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的處理

2.3.1 定量指標(biāo)的無量綱化

加權(quán)平均法是綜合評(píng)價(jià)的基本方法，用于采用有量綱的指標(biāo)的評(píng)價(jià)，對(duì)于量綱不同的各個(gè)指標(biāo)，首先要把各個(gè)指標(biāo)無量綱化。無量綱化的方法很多，最簡單直接的就是直線無量綱化法。設(shè)x為某一指標(biāo)的實(shí)際測(cè)量值，X為某一指標(biāo)的最大允許值，y為某指標(biāo)的無量綱化值，則。根據(jù)各實(shí)際問題的不同，直線化無量綱法的具體函數(shù)也不一樣[4]。

設(shè)待運(yùn)輸貨物的重車重心高對(duì)運(yùn)輸安全的影響為H，貨物重心的縱向偏移量對(duì)運(yùn)輸安全的影響為 A，橫向偏移量對(duì)運(yùn)輸安全的影響為 B，超限等級(jí)對(duì)運(yùn)輸安全的影響為C，集重程度對(duì)運(yùn)輸安全的影響為M，最小線間距對(duì)運(yùn)輸安全的影響為S，最小電氣化接觸高度對(duì)運(yùn)輸安全的影響為J。

在運(yùn)輸過程中，重車重心高、貨物的橫縱向偏移量、貨物與建筑接近限界的距離、集重程度這幾個(gè)指標(biāo)只要有一項(xiàng)不合格，將會(huì)對(duì)運(yùn)輸安全造成較大的影響，因此在模型中考慮這幾項(xiàng)指標(biāo)在不合格的情況下量化為一個(gè)負(fù)無窮大的值以便于引起重視。而對(duì)于超限等級(jí)、最小線間距以及最小電氣化接觸高度這三個(gè)指標(biāo)，若出現(xiàn)較為嚴(yán)重的超標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮限速運(yùn)行。

由此對(duì)重車重心高直線無量綱化有：

式中，h為重車重心高，mm。

對(duì)貨物的縱向偏移量直線無量綱化有：

式中，a為縱向偏移量，mm。

對(duì)貨物的橫向偏移量直線無量綱化有：

式中，b需為貨物裝載后橫向偏移量，mm；

b容為貨物裝載最大容許橫向偏移量，mm。

對(duì)超限程度直線無量綱化有：

對(duì)集重程度直線無量綱化有：

式中，mmax為車輛的最大工作彎曲力矩；

[M]為車輛的最大容許彎曲力矩。

對(duì)最小電氣化接觸高度直線無量綱化有：

式中，j為電氣化接觸網(wǎng)高度，mm。

對(duì)最小線間距直線無量綱化有

式中，s為最小線間距，mm。

2.3.2 定性指標(biāo)的處理

對(duì)管理水平各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)均為定性評(píng)價(jià)，難以用精確的數(shù)字來衡量，但為了便于直觀的了解相關(guān)信息，本文采用專家打分法對(duì)管理水平各個(gè)細(xì)化指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。邀請(qǐng)m位專家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)評(píng)判并給出相應(yīng)的得分（計(jì)分范圍為 0~1，其具體評(píng)價(jià)等級(jí)及賦分表如表1所示），再對(duì)m位專家的評(píng)價(jià)值求其平均值。

表1 評(píng)價(jià)等級(jí)賦分表Tab.1 The given evaluation ranks

先統(tǒng)計(jì)每位專家的打分：

式中，pi為指標(biāo)i的評(píng)價(jià)值，i={機(jī)構(gòu)設(shè)置與人員素質(zhì)，制度建設(shè)，監(jiān)督管理，專業(yè)培訓(xùn)，應(yīng)急預(yù)案}。n=5，0

然后再對(duì)這m位專家的打分求平均值：

同樣，0

2.4 權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重是指評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象影響程度的度量，權(quán)重的取值直接影響著評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)價(jià)等級(jí)的評(píng)定，因此權(quán)重的確定十分關(guān)鍵。由于長大貨物的運(yùn)輸較為復(fù)雜，影響因素眾多，為了突出主要影響因素，合理地、客觀地評(píng)價(jià)長大貨物運(yùn)輸安全，本文采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。

對(duì)影響長大貨物運(yùn)輸安全的各個(gè)指標(biāo)，分層次利用傳統(tǒng)的九標(biāo)度法（見表 2）進(jìn)行兩兩比較，最終建立判斷矩陣確定各個(gè)因素的權(quán)重iw。

表2 打分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Scoring standard

2.5 線性加權(quán)評(píng)價(jià)模型

設(shè)長大貨物運(yùn)輸方案的綜合評(píng)估值為 T，建立線性加權(quán)評(píng)價(jià)模型如下：

式中，wi為各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值；A、B、C、H、J、S、M、p為各個(gè)指標(biāo)長大貨物運(yùn)輸安全的影響。

在模型中（1）式代表著各個(gè)指標(biāo)的線性加權(quán)，其加權(quán)結(jié)果為最終評(píng)價(jià)值，其評(píng)價(jià)值越接近 1，則表明其安全程度越高；（2）式表明各個(gè)指標(biāo)權(quán)重之和為 1；（3）式中排除了各個(gè)指標(biāo)中取負(fù)無窮的情況，保證了評(píng)價(jià)對(duì)象的基本合格性。

3 算 例

設(shè)A站有一待運(yùn)長大貨物，形狀為圓筒形，其重量為36 t，底部帶鋼架高40 mm，全長13 100 mm，支重面長 12 500 mm,大頭直徑 3 460 mm,小頭直徑2 600 mm，重心距大頭一端6 600 mmm。該貨物需要從A站運(yùn)往B站，兩站間距離為1200 km。A站電氣化接觸網(wǎng)高度為 6 200 mm，最小線間距為5 000 mm。該站制定了表3中的3種運(yùn)輸方案。

表3 A站待運(yùn)長大貨物運(yùn)輸方案Tab.3 Oversize cargo transportation program of station

將上述三個(gè)方案各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理后得到表4。

表4 方案各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理后方案Tab.4 Each index after dimensionless processing

在模型中該貨物不管采用哪種方案進(jìn)行運(yùn)輸，其管理水平始終是一樣的，因此在算例中可以省略不計(jì)。且最小線間距、縱向偏移量，以及電氣化接觸網(wǎng)高度三種方案的取值均相同，也可以忽略這幾個(gè)指標(biāo)對(duì)最終結(jié)果的影響。因此，該算例的線性加權(quán)模型可以進(jìn)一步簡化為：

式中，wi為各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值；B、C、H、M為各個(gè)指標(biāo)長大貨物運(yùn)輸安全的影響。

邀請(qǐng)專家對(duì)貨物的橫向偏移量、超限等級(jí)、重車重心高、集重程度四個(gè)指標(biāo)對(duì)長大貨物運(yùn)輸安全的影響進(jìn)行兩兩比較，可以得到表5的結(jié)果。

表5 專家指標(biāo)評(píng)分Tab.5 Experts’index score

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

因此，針對(duì)三個(gè)方案的最終T值如下：

①使用N17裝載方案1最終T值為0.808。

②使用N17裝載方案2最終T值為0.732。

③使用D70裝載方案最終T值為0.883。

從評(píng)價(jià)結(jié)果來看應(yīng)該使用第三種方案，即使用D70裝載。

4 結(jié) 論

本文中的線性加權(quán)模型如果評(píng)價(jià)的是同一貨運(yùn)站、同一貨物的不同運(yùn)輸方案，模型中管理水平、線路參數(shù)對(duì)各方案可視為相同[5]。由于對(duì)評(píng)價(jià)起決定性作用的是貨物的裝載加固方案，因此可以簡化模型。如果該模型評(píng)價(jià)的是不同貨運(yùn)站的長大貨物，運(yùn)輸安全水平則需要全面考慮，且在確定權(quán)重時(shí)應(yīng)采取統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比選。本模型通過對(duì)長大貨物運(yùn)輸安全較為重要的幾個(gè)指標(biāo)賦予負(fù)無窮大的做法，自動(dòng)排除了不合格的裝載方案，評(píng)價(jià)結(jié)果 具備科學(xué)性。

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