铁路超重货物运输的制约因素与相关建议

牛琳璇，许冰心，巩 伟

（中铁特货大件运输有限责任公司 市场技术部，北京 100070）

1 铁路超重货物的定义

所谓铁路超重货物，是指装车后车辆总重活载效应超过桥涵设计标准活载 (中 - 活载) 的货物[1]，即车辆及所装货物的总重 (包括装载附件、加固设备) 对桥梁的作用超过按照铁路桥梁设计活载标准——中华人民共和国铁路标准活载设计的桥梁承载能力的货物。

铁路车辆和所装货物运行时对桥梁的作用，用活载系数 Q 划分超重等级。活载系数 Q 表示运行活载 (列车或机车车辆) 对桥梁的作用，相当于“中 - 活载”对桥梁作用的倍数。当Q≤1时，表示运行活载对桥梁的作用小于等于“中 - 活载”对桥梁的作用，桥梁承载能力满足要求，列车或机车车辆可以安全通过；当Q＞1时，表示运行活载对桥梁的作用超过“中 - 活载”对桥梁的作用，即为超重货物运输。根据活载系数 Q 的大小，将超重货物分为 3个等级：1.00＜Q≤1.05（一级超重）、1.05＜Q≤1.09 (二级超重) 和Q＞1.09 (超级超重)。活载系数 Q 越大，超重等级越高，运行活载对桥梁的作用越大，造成的损害也越大。因此，在超重货物通过桥梁时，需要进行过桥检算，确定其过桥运行条件，以保证运输安全。

2 超重货物运输的制约因素

2.1 既有桥梁设计标准偏低

为保证各种列车的运行安全，在一定的基准期内，铁路桥梁应能承受各种列车的作用。从受力方面考虑，桥梁越结实安全性越大，但从经济方面考虑，桥梁的造价越低越好[2]。因此，在综合考虑上述两方面的基础上，铁道部制定了中华人民共和国铁路标准活载，是铁路桥涵、线路上部建筑设计的一项主要依据。

《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1 - 2005)规定，铁路桥梁设计时列车竖向静活载必须采用“中 - 活载”标准。该标准活载的计算图式如图1所示 (距离以 m 计算)[3]。

图1 中普通活载的前部长度 37.5 m 代表两台蒸汽机车，后部代表车辆活载，采用普通货车活载，未考虑特种车辆的作用。该规范条文说明第 4.3.1条第 8 款还规定：特种车辆运行甚少，如按正常活载处理将增加大量投资，故应根据具体情况，采取缓行、局部加固、改善平车结构等措施来解决[3]。因此，对于特种车辆而言，铁路桥梁设计标准偏低，造成目前部分桥梁承载能力在设计时就不能满足超重货物运输的需要。虽然相关部门在不断研究新的桥梁设计活载标准，桥涵设计规范也正在修订，但按照新规范设计建成铁路桥涵需要一定的周期。因此，目前既有按照“中 - 活载”标准设计的桥梁，由于承载能力的不足在一定程度上制约了铁路超重货物运输的发展。并且，由于部分桥梁使用时间较长，存在不同程度的病害，其实际承载能力已小于“中 - 活载”标准要求的设计承载能力，这进一步加剧了对超重车辆通过桥梁的限制。

2.2 早期特种车辆设计较少考虑过桥性能

随着国家经济建设的加快，现代化工业发展迅速，大型发电机组、变压器、轧机牌坊等大型设备的生产和需求越来越多，这些大型设备的尺寸和重量也越来越大。为满足大型设备铁路运输的需要，新研制的特种车辆的载重越来越大，结构也越来越复杂。但在早期的车辆设计、研制中，很少考虑特种车辆的过桥性能，如车辆自重较大、轴距布置不合理等，这在一定程度上限制了特种车辆的过桥性能。以 D2型凹底平车为例，该车原标记载重为210 t，在货物装载无偏心情况下达到车辆标记载重时，对桥梁的作用超过了“中 - 活载”标准为超级超重，在很大程度上限制了车辆的运用，1995年以前设计研制的特种车辆中表现尤为突出。在超重货物运输过程中，为降低超重车辆对桥梁的作用，有时会采取加挂隔离车 (空车)、缓行或局部加固桥梁等措施，但即便如此，有的车辆仍会超过桥梁的设计承载能力，甚至不能通过桥梁。

随着我国大型设备铁路运输需求的增多，超重货物列车开行数量不断增加，关于超重货物运输的各项规范规章也不断完善。2005年新实施的《铁路桥梁检定规范》，明确了长大货物车过桥限速检算的规定；《铁路货物运价规则》(铁运[2005] 46号）中对超重货物进行了超重等级划分；《铁路超限超重货物运输规则》(铁运[2007] 62号）中明确定义了超重货物，并对超重货物运输等相关内容进行了详细规定。

3 超重货物运输的有关建议

随着铁路技术的发展，货车装备方面先后研制成功 D38、DQ35、DK36A、D45等大型车辆。这些车辆的设计与运用是在充分考虑既有桥梁的基础上，优化车辆设计，改善其过桥性能的成功案例。对此，还应从以下方面综合考虑改善超重货物运输条件。

3.1 提高桥梁承载能力

我国《铁路桥涵设计规范》中列车竖向静活载是1975年修订的中华人民共和国铁路标准活载，一直沿用至今，与欧洲、北美国家采用的铁路标准活载相比，“中 - 活载”的储备能力凸显严重不足[4]。因此，修订铁路桥梁设计活载标准，提高桥梁的承载能力才能从根本上解决超重问题。中国铁道科学研究院提出了新的铁路桥梁设计活载图示，该活载标准的制定充分考虑了特种车辆。按新活载图示设计的桥梁将比“中 - 活载”设计的桥梁承载能力有较大幅度的提高。因此，该活载标准纳入《铁路桥涵设计规范》后，能够在很大程度上提高新建桥梁的承载能力，为超重货物运输提供有利条件。

3.2 优化车辆设计，提高过桥性能

为满足越来越重的大型设备运输需要，铁路特种车辆的载重也越来越大。目前，我国凹底平车载重从 60 t 到 320 t，已经系列化，可以运输不同重量的货物；新造并将投入使用的 370 t 凹底车代表了我国长大货物车的研制水平；钳夹车和落下孔车最大载重量已达 450 t。对于载重吨位如此大的特种车辆，其过桥性能是影响车辆运用的一个重要因素。

按照有关设计规范采取“缓行”、“局部加固”和“加挂隔离车”等措施，虽然超重列车有可能通过桥涵，但列车本身的超重特性没有改变[2]，有时即使采取上述措施车辆也不能通过桥涵。因此，只有优化车辆结构，改善特种车辆的过桥性能，如采用现代设计方法，优化车辆结构强度和刚度，降低车辆自重。特种货车的主要承载构件，如凹底架、侧承梁、钳形梁等，可采用计算机进行结构优化设计，通过分析和结构模拟试验，改善其应力分布，优化结构刚度，提高稳定性，降低自重，改善车辆的过桥性能。以 D38型载重380 t 钳夹车为例，该车自重 230 t、32轴，实际载重341 t 时，达到二级超重，运行十分困难。通过优化设计和采用新材料，新造载重 DQ35型钳夹车自重仅为185 t、24 轴，满载时一级超重，大大降低了车辆自重，提高了轴重及过桥性能。

3.3 铁路特种车辆与大型设备相匹配

随着国家电力建设的迅速发展，大型发电机组的核心设备如变压器、发电机定子的容量越来越大，造价也越来越高，为确保高价值的大型设备能够安全、顺利地运抵施工现场，在产品设计过程中，需要大型设备生产单位与铁路装备制造单位、铁路大件设备运输企业和相关科研单位密切合作，结合我国既有铁路的线、桥、隧状况，研发设计出满足各方需要的产品。大件设备设计制造单位通过优化产品设计，尽可能减小货物尺寸和重量；大车装备制造单位结合货物特点优化车辆设计，提高重车过桥性能；大件设备运输企业根据运输经验为大件设备设计和大车设计提供参考信息；相关科研单位通过科学试验、安全监测等方式为大型设备安全运输提供技术支持。通过多方联合设计，从各方面技术攻关，形成“产、学、研”一体的合作模式，为超重货物运输创造有利条件。

3.4 加强桥梁日常安全管理

由于行车和自然环境的作用，铁路桥梁会发生各种大大小小的病害，如桥面破损、梁板或拱体裂缝、钢结构裂纹锈蚀、墩台断裂位移等，破坏桥梁的正常良好状态。桥梁的不良状态，除缩短桥梁的使用寿命外，有时甚至威胁车辆运行安全，尤其是超重货车。因此，工务部门应加强铁路桥涵的养护工作，对桥梁进行定期检查，并根据需要进行必要的桥梁荷载试验，通过检定桥梁的承载能力确定其使用条件，并建立铁路桥涵管理档案，对有病害的桥涵进行定期检查、整修、加固等。

[1]中华人民共和国铁道部. 铁路超限超重货物运输规则[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[2]张进德，田葆栓，李代英，等. 中国铁路长大货物运输[M]. 北京：中国铁道出版社，2001.

[3]中华人民共和国铁道部. 铁路桥涵设计基本规范[M]. 北京：中国铁道出版社，2005.

[4]辛学忠，张玉玲. 铁路桥梁设计活载标准修订研究[J]. 铁路设计标准，2006(4)：1-4.