铁道货运｜第 37 卷 / 第 6 期 / 2019 年研究探讨 | RESEARCH AND DISCUSSIONRAILWAY FREIGHT TRANSPORT文章编号：1004-2024(2019)06-0028-05 中图分类号：U294.6 文献标识码：BDOI：10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2019.06.06铁路建筑限界测量和数据处理方法研究何 杰(中国铁路总公司 货运部，北京 100844)摘 要：为解决建筑限界测量和数据处理中的标准化、规范化问题，确保数据完整、准确，在简要回顾限界管理10多年发展历程的基础上，针对目前存在的问题，从测量基准选择与转换、曲线数据处理与汇总、限界距离检算等方面探究建筑限界测量和数据处理方法，采用定量分析的方法，通过进行空间几何分析和数学公式推导，提出基于大地坐标系和轨面坐标系测量数据的转换方法，论述曲线地段的建筑限界数据分左右曲线和不同销距分别汇总的方法，设计限界距离检算的计算机算法，对进一步提高建筑限界管理水平，确保超限货物安全运输具有重要意义。关键词：铁路；建筑限界；大地坐标系；轨面坐标系；测量基准；数据处理发展历程，已经发生了很大的变化：在管理模式方1 概述面，从一年更新一次限界资料，到初步实现动态管铁路超限货物是指货物装车后，车辆停留在水理，数据得到及时更新；在管理制度方面，制定了平直线上，货物的任何部位超出机车车辆限界基本全路统一的制度办法；在数据载体方面，从纸质资轮廓者或车辆行经半径为300 m的曲线时，货物的料到信息系统电子化管理；在数据标准方面，出台计算宽度超出机车车辆限界基本轮廓者[1]。铁路超限了行业标准和企业标准，统一了数据格式。同时，货物运输本质上是利用机车车辆限界与实际建筑限界限界管理也存在一些有待进一步完善的地方，特别之间的有限空间，在确保安全的前提下尽可能提高是大部分设备的数据测量和录入还采用人工方式，大型货物的铁路运输能力。工作量大、环节多、易发生错误。建筑限界数据是超限货物运输的基础和依据[2]，正确的建筑限界测量和数据处理是确保限界数直接关系到超限货物运输安全和通行能力。限界管据完整、准确的关键。测量的建筑限界数据小于实理涉及面广、专业多、设备多，实现数据动态管理际数据，就会造成原本可以正常通行的超限货物无必须依靠技术创新和应用。回顾限界管理10多年的法通行或需要限速通行，人为降低铁路超限货物运输的通行能力；测量的建筑限界数据大于实际数据，收稿日期：2019-04-27作者简介：何杰 (1981—)，男，广西灵山人，硕士研究生。就会造成超限货物剐蹭设施设备，甚至发生货物坠基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划课题 (N2018X005)落、车辆脱轨等铁路交通事故，对铁路运输安全和28铁路建筑限界测量和数据处理方法研究 何 杰RESEARCH AND DISCUSSION | 研究探讨 秩序造成严重危害。为此，考虑基层作业人员学习= OM·cosθ掌握和操作的便利性，研究建筑限界测量和数据处= (ON + MN)·cosθ理方法，以确保限界测量严谨、数据准确。= (ON + PN·tanθ)·cosθ2 铁路建筑限界测量和数据处理方法研究= (H0 + L·tanθ)·cosθ式中：θ为2个坐标系的倾斜角，θ = arctan (h / 1500)，结合近年的建筑限界测量和数据处理实践分析，其中h为外轨超高；H0为P点距离大地的高度，对测量基准选择和转换、曲线数据处理与汇总进一H0 = PK；L为P点距离线路中心的距离，L = PN。步明确和规范。同时，基于建筑物和超限货物之间按《铁路技术管理规程》中有关规定，基于轨面的限界距离测算没有形成成熟可靠的计算机算法，坐标系，P点距线路中心的距离PQ可以表示为一直采用人工方式进行计算，工作量大、计算复杂、PQ = L - 40 500 / R - Hh / 1 500 ⑵容易产生差错的现状，研究设计限界距离测算算法。式中：R为对应的曲线半径；H为P点距离轨面的高2.1 测量基准选择和转换度，H = PJ。铁路建筑限界是一个和线路中心线垂直的极限当P点位于曲线外侧时，同理，可以推导P点横断面轮廓[3]。从理论上讲，建筑限界是基于轨面距轨面的高度H为坐标系的，而不是基于大地坐标系的。在直线地段，H = (H0 - L·tanθ)·cosθ⑶不存在外轨超高的情况下，两者是基本一致的；在依据公式 ⑴、公式 ⑵、公式 ⑶，在中国铁路总曲线地段，由于外轨超高的存在，2个坐标系是完全公司组织开发的“铁路限界管理及超限超重货物运输不同的。由于目前大部分设备都采用人工测量的方辅助决策系统”中，设置了数据坐标系转换功能，用法，在实际操作中，曲线地段基于轨面坐标系测量户可以选择大地坐标系，录入该坐标系下的高度和存在一定困难。相比而言，基于大地坐标系测量比宽度数据，系统自动转换为轨面坐标系，减少了基较容易实现，但测量后需要换算成基于轨面坐标系层测量人员的换算工作量，提高了测量效率和数据的数据[4]。因此，应给现场提供一种方便灵活的数准确性。据转换计算方法和公式。2.2 曲线数据处理与汇总以O' X' Y' 为基于大地的坐标系，OXY为基于轨2.2.1 左右曲线汇总面的坐标系，构建测量坐标转换示意图如图1所示。直线部分的建筑限界数据汇总比较简单，直接取同一高程的最小数值合集即可。曲线部分相对复杂，YY'主要原因在于超限车辆通过曲线时，由于车辆销距、MPLQN货物突出车端长度等数据不同，可能产生不同的内偏差量和外偏差量，影响和限制超限货物通过的控H0制设备也可能不同。如果曲线部分数据不区分左曲H线、右曲线，则不能完全反映制约超限货物通过的KX控制点，甚至关键控制设备数据被过滤掉，无法体JθOO'X'现在汇总后的综合最小限界数据中，产生超限货物图1 测量坐标转换示意图剐蹭设备的安全隐患。曲线内外侧限界对比示意图Fig.1 Map of measurement coordinate transformation如图2所示。当P点位于曲线内侧时，基于轨面坐标系，由图2可知，A，B，C为一条S型曲线上的3个点，P点距轨面的高度PJ可以表示为记X1，X2，X3，X4为曲线线路两侧设备，X1，X2，PJ = OQ ⑴X3，X4在距轨面3 000 mm高处距线路中心的距离分29研究探讨 | RESEARCH AND DISCUSSION铁路建筑限界测量和数据处理方法研究 何 杰要求很高；二是事先对建筑限界数据按不同折减标准进行分别汇总，形成对应不同车辆销距的多套建筑C限界数据，判断限界距离时，根据相应的装载车辆，X2 100 mm2 200 mm1X2调用对应的建筑限界数据。假设某区段包括S1和S2 2条曲线，其曲线半径分别为600 m和300 m，方向均为左曲线。距B轨面高度2 000 mm处实测建筑限界数据：S1处为X2 300 mm，S2处为2 350 mm。当采用标准车(销距32 200 mm2 100 mmX418 000 mm)折减时，S1处的内偏差量可以表示为S1内 =18 0002图2 A曲线内外侧限界对比示意图Fig.2 Map of boundary contrast between inside and outside curves 8×600×1 000 = 67.5 mm，S1处折减计算后的建筑限界数据为2 300 - 67.5 = 2 232.5 mm；S2处的内偏差量别为2 100 mm，2 200 mm，2 200 mm，2 100 mm。若不对左、右侧曲线进行划分，综合最小限为S18 00022内 = 8×300×1 000 = 135 mm，S2处折减计算后界中对应的控制设备X1，X4，都位于曲线外侧，其的建筑限界数据为2 350 - 135 = 2 215 mm，此时综合最距线路中心的距离为2 100 mm。假设有一件货物小限界的控制点应为S2，建筑限界数据为2 215 mm。由A点经由B点到达C点，货物装车后在距轨面当采用普通平车(销距9 350 mm）进行折减时，S1处3 000 mm处的宽度为1 900 mm，最大内偏差量为300 mm，外偏差量为50 mm。此时，货物宽度和外的偏差量为S9 35021内 = 8×600×1 000 = 18.2 mm，S1处折偏差量之和为1 950 mm，距离控制设备X1和X4的减计算后的建筑限界数据为2 300 - 18.2 = 2 281.8 mm，限界距离还有150 mm，判定可以通过。但是，货物9 3502宽度和内偏差量之和为2 200 mm，距离控制设备XS2处的内偏差量为S2内 = 38×300×1 000 = 36.4 mm，和X4的限界距离为0 mm，不能满足安全通行要求。S2处折减计算后的建筑限界数据为2 350 - 36.4 =由于曲线内侧的数据在汇总时被外侧数据掩盖了，2 313.6 mm，此时综合最小限界的控制点应为S1，建在综合最小限界中无法体现，造成判断错误。因此，筑限界数据为2 281.8 mm。曲线部分的建筑限界数据，应按曲线内侧、外侧或不同类型的车辆，销距不同，导致其在通过区左曲线、右曲线分别进行统计汇总，才能保证控制段内的控制设备不同。因此，在进行建筑限界综合设备不遗漏，确保超限货物通行安全。处理时，必须考虑销距的问题，考虑到目前车辆的2.2.2 按不同的车辆销距汇总最小销距不小于9 m，最大销距不超过50 m，可以采用人工方式判断曲线限界距离时，由于无法从9 m到50 m的区间，每隔1 m分别对曲线部分将折减后的综合最小限界一一进行还原，通常采用的数据进行综合处理，形成多套综合最小限界数据。将“货物实际尺寸+偏差量”与“折减后建筑限界数当进行建筑限界和货物轮廓比对时，根据货物的最据”进行比较的方式，这其中包括了部分重复计算大内外偏差量，换算出对应的计算销距，选择相应的数据，虽然能够保证安全，但不利于提高超限货的综合最小限界数据进行检算。物通行能力。采用计算机处理时，有2种处理办法：2.3 限界距离检算一是不对建筑限界数据进行汇总，直接将货物尺寸建筑物和货物之间的限界距离，是决定能否通行与每个设备的建筑限界一一进行比较，这种处理方或满足运输条件的关键数据[5]。以直线段为例，以式的优点是算法简单，但计算量大，对计算机性能建筑限界半宽与货物半宽的差值作为距离[6]。在确定30铁路建筑限界测量和数据处理方法研究 何 杰RESEARCH AND DISCUSSION | 研究探讨 限界距离时，既要考虑建筑物和货物在同一高度处低[7]的问题，组织研发货物轮廓自动检测设备，在的数据对比，又要考虑邻近高度处的建筑限界情况，主要发站和路网性关键节点安装自动检测设备，识采用人工计算方式时，数据量大，计算繁杂，容易别超限货物尺寸，并实时将货物尺寸与批准的尺寸、产生遗漏。采用计算机处理，关键在于设计出合理沿线建筑限界数据进行核对，发现安全隐患及时报的算法。货物轮廓和建筑限界轮廓可以采用折线集警，改变目前主要依靠人工测量的状况，避免铁路合来描述，限界距离检算示意图如图3所示。超限货物运输尺寸测量不够准确全面[8]，进一步提高建筑限界AA科技保安全的能力。3轮廓4a参考文献：4[1] 中国铁路总公司. 铁路超限货物运输规则[M]. 北京：中Aa32a5国铁道出版社，2016. A货物轮廓5[2] 韩 勇. 铁路超限货物运输安全影响因素评价[J]. 铁道货运，2017，35(5)：10-14. a HAN Yong. Evaluation of Factors Influencing the Safety of 2Railway Out-of-gauge Goods Transportation[J]. Railway AFreight Transport，2017，35( 5)：10-14. 1a1a6A6[3] 国家标准局. 标准轨距铁路建筑限界：GB146.2—图3 限界距离检算示意图Fig.3 Map of boundary distance calculation1983[S]. 北京：国家标准局，1983：14，16. 限界距离检算就是找出货物轮廓和建筑限界轮廓[4] 李红艳，何 杰，韩 梅，等. 解读铁道行业标准《铁路建筑实际限界测量和数据格式》[J]. 铁道技术监督，之间的最小距离，具体步骤如下。2013，41(12)：1-4. （1）以货物上突变点(a1，a2，a3，a4，a5，a6)为 LI Hongyan，HE Jie，HAN Mei，et al. Introducing the 基点遍历限界上的线段，将货物轮廓上突变点与建Railway Industry Standard“Real Clearance of Railway 筑限界轮廓上相应范围内线段逐一求距离r1，如果r1Structure Measure and Data Format”[J]. Railway Quality 小于给定距离d，把rControl，2013，41(12)：1-4. 1和r1相关的数据存入M集合。（2）以建筑限界上突变点([5] HAN M，HAN Y H，HAN B L. Study on Technical A1，A2，A3，A4，A5，Condition of Out-of-Gauge Goods Transport by Railway A6)为基点遍历货物上的线段，将限界轮廓上突变点[C]//Proceedings of the 6th International Conference on 与货物轮廓上相应范围内线段的距离逐一求距离r2，Material Handling. Beijing：China Machine Press，如果r2小于给定距离d，把r2和r2相关的数据存入2008：248-253. N集合。[6] 韩 梅，韩伯领，李红艳，等. 铁路超限货物限界距离计（3）令O = MUN，O为货物与建筑限界轮廓在算方法的研究[J]. 中国铁道科学，2011，32(1)：122-126. 给定距离 HAN Mei，HAN Boling，LI Hongyan，et al. Calculation d条件下的信息集合，即无法通过或需要Method of the Distance between Railway Out-of-Gauge 限速通过的处所。Goods and Structure Gauge[J]. China Railway Science，3 结束语2011，32(1)：122-126. [7] 安 迪，李可佳，胡 淦，等. 大型车辆铁路装载智能铁路建筑限界测量是一件技术性很强、精确性化引导系统研究[J]. 铁道运输与经济，2018，40(7)：要求很高的工作，要确保其数据质量，在明确测量122-126. 方法和标准的同时，还要尽可能简化基层作业人员 AN Di，LI Kejia，HU Gan，et al. A Research on the Intelligent Guidance System for Large Vehicle Railway 的作业难度和换算工作。因此，应针对目前大件货Loading[J]. Railway Transport and Economy，2018，物装载时一直依靠人工手段，装载难度高、安全性40(7)：122-126. 31研究探讨 | RESEARCH AND DISCUSSION铁路建筑限界测量和数据处理方法研究 何 杰[8] 旷 绚，王宏杰，王铁军. 关于铁路超限货物运输尺寸Goods for Railway Transportation[J]. Railway Freight 测量的探讨[J]. 铁道货运，2018，36(2)：46-50. Transport，2018，36(2)：46-50. KUANG Xuan，WANG Hongjie，WANG Tiejun. Tentative Study on the Measurement of Out-of-Gauge （责任编辑 王 静）A Study on Methods of how to Measure Railway Construction Boundary and Conduct Data Processing HE Jie(Freight Transport Division, China Railway Corporation, Beijing 100844, China)Abstract: In order to address problems concerning standardization of construction boundary measurement and data processing, to ensure the integrity and accuracy of data, this paper briefly reviews the history of boundary management in the past 10 years, explores methods for construction boundary measurement and data processing in the following aspects, namely selection and conversion of measurement datum, curve-data collecting and processing, and inspection and calculation of boundary distance. With quantitative analysis, the study conducts geometric analysis and mathematical formula deduction, and proposes a conversion method which is based on the survey data in geodetic coordinate system and rail coordinate. It also explores methods of how to divide the construction boundary data into left and right curves and sum up different pin distances separately in curve section, and proposes a computer algorithm to calculate boundary distance, which is significant not only in improving level of construction boundary management, but also in enhancing transpiration safety for goods beyond limits. Keywords: Railway; Construction Boundary; Geodetic Coordinate System; Rail Coordinate System; Measurement Datum; Data Processing( 上接第5页 )Practice to Improve Service Quality and Enhance Transportation Efficiency by China Railway Beijing Group Corporation Limited ZHANG Yu(Transportation Department, China Railway Beijing Group Co., Ltd., Beijing 100860, China)Abstract: The policy of “converting goods transported by road to railway” demands for an increase in railway transportation capacity. To satisfy the demand in a short period of time, the railway department would adopt comprehensive measures in decision making while taking into account elements such as railway operation and organization, equipment conditions, and distribution of transportation capacity. Based on a brief description of the new demand as well as current transportation capacity of China Railway Beijing Group Corporation Limited, the paper proposes measures to improve service quality and enhance efficiency for freight transportation, namely adjusting the structure of train operation diagram, optimizing transportation organization method, promoting equipment upgrading, increasing rated numbers of traction, and conducting accurate assessment. Thus transportation efficiency on railway has been significantly improved, and the tasks to increase transportation capacity in 2018 have been well completed. It also promotes continued increase in freight volume and enhances transportation efficiency in 2019.Keywords: Railway Freight Transportation; Transportation Organization; Transportation Capacity; Equipment Upgrading; Train Operation Diagram32