鐵路闊大貨物裝載加固優(yōu)化及決策支持研究.pdf

1、貨物裝載加固工作在保障鐵路運(yùn)輸安全中起著非常重要的作用，是運(yùn)輸組織的重要組成部分，其主要作用是保證貨物、車輛及行車安全，尤其是隨著目前鐵路物流的迅猛發(fā)展，個(gè)性化客戶需求的涌現(xiàn)，對(duì)如何更好的利用鐵路貨車的載重力和體積，快速提供更加安全、合理、經(jīng)濟(jì)、便捷的裝載加固方案是目前亟待解決的問題。
　　鐵路運(yùn)輸與公路運(yùn)輸間的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，公路運(yùn)輸工具迅猛發(fā)展，運(yùn)輸技術(shù)也得到空前的提高，而且公路運(yùn)輸有著鐵路運(yùn)輸做不到的優(yōu)勢(shì)，比如:靈活性和便利性

2、等，鐵路運(yùn)輸面臨著極大的挑戰(zhàn)，以往“鐵老大”的壟斷狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生很大的改變，因此必須提高鐵路在闊大貨物運(yùn)輸中各方面的競(jìng)爭(zhēng)力，才能得到更好的發(fā)展。
　　闊大貨物由鐵路運(yùn)輸時(shí)對(duì)運(yùn)輸條件要求高，同時(shí)隨著鐵路高速化進(jìn)程地不斷深入，貨物列車的安全要求更上一個(gè)新的臺(tái)階。在大型貨物的品類不斷出新的情況下，為了減少闊大貨物在運(yùn)輸途中由于裝載加固的原因而帶來的隱患，避免發(fā)生安全事故，對(duì)于運(yùn)輸?shù)拈熦浳锉仨毥o出針對(duì)性的裝載加固方案，保證貨物運(yùn)輸安全，避免

3、引起行車事故。闊大貨物的裝載加固方案制定時(shí)需要考慮若干因素的影響，工作量巨大，由人工測(cè)量裝載加固所需參數(shù)并且計(jì)算方案需要時(shí)間長(zhǎng)，而且容易存在誤差，而且同種貨物存在多個(gè)可行方案，從若干可行方案中確定最優(yōu)方案又增加了大量的額外工作。闊大貨物裝載加固方案?jìng)鹘y(tǒng)制定方式已經(jīng)不再適合運(yùn)輸發(fā)展的需求，尤其是隨著鐵路信息化環(huán)境的日益成熟，人們?cè)絹碓街匾曢煷筘浳镅b載加固信息化系統(tǒng)的研究與開發(fā)，期望使用計(jì)算機(jī)輔助手段快速、準(zhǔn)確的確定裝載加固方案。同時(shí)可以利

4、用決策支持科學(xué)輔助工作人員科學(xué)、快速的判斷最優(yōu)或者條件最優(yōu)方案，保障運(yùn)輸安全，提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，提高客戶的滿意度，適應(yīng)鐵路物流發(fā)展的大趨勢(shì)，因此開展闊大貨物裝載加固優(yōu)化及決策支持研究是具有非常重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。
　　闊大貨物裝載加固方案制定是一項(xiàng)非常復(fù)雜、計(jì)算量大的工作，必須嚴(yán)格遵守鐵路有關(guān)規(guī)章的規(guī)定和車輛的技術(shù)要求。最優(yōu)或者條件最優(yōu)的闊大貨物裝載加固方案應(yīng)該是可行方案中最經(jīng)濟(jì)合理的方案，滿足《鐵路貨物裝載加固規(guī)

5、則》要求，能夠保證運(yùn)輸安全，又具備較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，例如充分利用、匹配車輛載重、載容能力，貨物裝載后超限等級(jí)最低，減少游車使用數(shù)量，加固方法簡(jiǎn)便，易于實(shí)施，降低加固材料的使用費(fèi)用等等，同時(shí)考慮客戶的個(gè)性化需求，提高服務(wù)質(zhì)量。
　　鐵路闊大貨物裝載加固方案決策是典型的半結(jié)構(gòu)化問題，影響方案確定的因素非常多，在制定過程中，需要工作人員的參與才能完成。論文采用決策支持系統(tǒng)的方法，通過人機(jī)交互友好界面，充分結(jié)合闊大貨物裝載加固算法和使用者的

6、選擇，快速準(zhǔn)確得到一個(gè)條件最優(yōu)的闊大貨物裝載加固方案。論文從分析闊大貨物裝載加固技術(shù)要素開始，結(jié)合空間幾何理論，進(jìn)一步的建立了基于貨物輪廓的貨物超限等級(jí)計(jì)算機(jī)判定方法;分析了列車運(yùn)行速度對(duì)貨物橫向加速度的影響，為提速后貨物裝載加固方案的研究提供了基礎(chǔ);首次將客戶滿意度引入到闊大貨物裝載加固方案的評(píng)價(jià)算法中，對(duì)闊大貨物裝載加固方案進(jìn)行了優(yōu)化，給方案的使用者、運(yùn)輸企業(yè)提供了決策依據(jù);研發(fā)設(shè)計(jì)了鐵路闊大貨物裝載加固系統(tǒng)。論文重點(diǎn)建立了貨物外形

7、及其他參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并且設(shè)計(jì)了超限等級(jí)的計(jì)算機(jī)判定算法，分析了列車運(yùn)行速度對(duì)貨物橫向加速度的影響，基于層次分析法建立了闊大貨物裝載加固方案多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型，系統(tǒng)的建立了貨物裝載的優(yōu)化算法，完成了闊大貨物裝載加固方案輔助決策系統(tǒng)。主要研究成果如下:
　　(1)針對(duì)闊大貨物裝載加固的技術(shù)要素及國內(nèi)外貨物裝載加固相關(guān)研究成果進(jìn)行分析和總結(jié)。分析了闊大貨物的特點(diǎn)，從貨物的基礎(chǔ)參數(shù)、貨物裝載位置、貨物的受力三個(gè)方面對(duì)裝載加固的技術(shù)要素進(jìn)行了

8、分析，總結(jié)了各技術(shù)要素對(duì)裝載加固技術(shù)方案制定的影響。
　　(2)量化闊大貨物外形，建立貨物外形輪廓的數(shù)學(xué)模型，通過貨物外形的精確量化，建立超限等級(jí)計(jì)算機(jī)判定算法，降低人工測(cè)量計(jì)算帶來的誤差。很多闊大貨物的外形復(fù)雜不規(guī)則，這給檢定斷面以及計(jì)算點(diǎn)的判斷帶來很多麻煩，檢定斷面和計(jì)算點(diǎn)的判斷不準(zhǔn)確有可能使得貨物是否超限或超限等級(jí)判斷失誤。利用精確量化闊大貨物外形，可以更加準(zhǔn)確的判斷貨物的檢定斷面以及計(jì)算點(diǎn)，并且鐵路界限、機(jī)車界限及超限判斷

9、等級(jí)等都是有規(guī)律可循的，可以建立其數(shù)學(xué)模型，這樣可以充分利用計(jì)算機(jī)軟件的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行超限等級(jí)判斷，大大減少判斷誤差，降低工作量。
　　(3)建立闊大貨物裝載加固優(yōu)化算法。利用貨物參數(shù)將運(yùn)輸車輛自動(dòng)排序，便于制定方案時(shí)選擇最合適或者最便于得到的車輛;通過貨物參數(shù)自動(dòng)計(jì)算選擇一車負(fù)重或者跨裝;通過人機(jī)交互選擇是否選用特種車裝載;選擇合適的重心位置，通過貨物重心的縱向偏移，減少游車使用數(shù)量，通過貨物重心的橫向偏移，降低超限等級(jí)，得到條件最優(yōu)

10、裝載加固方案。
　　(4)列車運(yùn)行速度對(duì)貨物橫向加速度的影響分析，利用simpack軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的貨物橫向加速度進(jìn)行仿真，車體和貨物所產(chǎn)生的加速度，主要決定于走行部分的結(jié)構(gòu)（首先是車輛的彈簧懸掛裝置）以及線路質(zhì)量和列車走行速度，所以在列車運(yùn)行中，列車的運(yùn)行速度對(duì)慣性力的影響非常大，通過仿真得到運(yùn)行速度對(duì)橫向加速度的影響，為貨車提速情況下貨物橫向慣性力的計(jì)算建立基礎(chǔ)。
　　(5)基于層次分析法建立闊大貨物裝載加固方案的多目

11、標(biāo)評(píng)價(jià)模型。隨著各種交通方式的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大，如何全方位的提高鐵路運(yùn)輸?shù)姆?wù)質(zhì)量是亟需鐵路企業(yè)解決的問題。本文首次將客戶滿意度加入到闊大貨物裝載加固方案評(píng)價(jià)目標(biāo)之中，在滿足運(yùn)輸安全的前提下，給提高闊大貨物裝載加固方案的客戶滿意度提供了理論支持，符合目前鐵路物流發(fā)展以及提高鐵路運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量的趨勢(shì)。
　　(6)設(shè)計(jì)完成闊大貨物裝載加固方案輔助決策系統(tǒng)。貨物的裝載加固方案的確定除了受貨物各種參數(shù)、貨車本身技術(shù)參

12、數(shù)、列車運(yùn)行速度、加固材料性能等必要的限制之外，還會(huì)受到一些客觀條件的限制，比如目前能夠調(diào)用的車輛，裝車所在地現(xiàn)有的加固材料等，在實(shí)際應(yīng)用中需要得到某些限制條件下最優(yōu)的裝載加固方案，而不是得到所有裝載加固方案中的最優(yōu)方案，充分考慮在確定裝載加固現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)方面的因素，在輔助決策系統(tǒng)中加以考慮，設(shè)計(jì)人性化的軟件界面，增加人機(jī)互動(dòng)，通過輔助決策支持系統(tǒng)中的友好人機(jī)交互界面選擇某些條件來調(diào)整輸出方案，完成闊大貨物裝載加固方案的制定，得到一定條件下