《國家自然科學基金資助項目：鐵路超限超重貨物運輸優化模型與算法》從信息化角度探索超限超重運輸優化問題。提出了鐵路建筑限界綜合、貨物裝載決策、運輸徑路選擇、運輸通道規劃和運能損失評估等系列超限超重運輸優化模型與算法，并應用這些優化方法開發鐵路超限超重貨物運輸決策支持系統。
經濟持續增長和城市化進程的加快，促使我國旅客和貨物運輸需求迅速增長，從而對鐵路的運輸能力和運輸質量提出了更高的要求。我國鐵路是世界上運輸效率最高的鐵路，鐵路運輸密度已達世界之首，雖然新修了很多客運專線，但客貨混跑仍是其主要運輸模式�？拓浕炫苤率硅F路運輸機動性差，客貨列車的速度差，降低了線路的運輸能力，尤其是比一般貨車速度更低的超限超重貨物運輸長期制約著鐵路運輸能力的提高。
超限超重貨物是超限貨物與超重貨物的統稱。超限超重貨物具有笨重、長大和價格昂貴等特性，多數是工農業生產和國防的大型設備，超限超重貨物運輸對國民經濟的發展，特別是對國家基礎建設和國防建設具有特別重大的意義。超限超重貨物的特性決定超限超重貨物運輸有以下特征：首先，超限超重貨物運輸是高風險運輸。高風險，一是在于貨物本身的價格昂貴，往往是投資幾億，甚至上百億元的重大工程的配套設備；二是在于它的運輸過程，超限超重貨物運輸環節很多，若任何一個環節考慮不周，都將造成貨車脫軌或出現其他預料不到的問題，幾百噸重的一個龐然大物，堵塞線路，目前起重量最大的鐵路救援起重機也無法使其復位。其次，超限超重貨物運輸是高成本運輸。鐵路超限貨物運輸是超機車車輛限界的運輸，尤其是某些特大型貨物是超國家標準建筑限界的運輸，有些超限超重的專列運輸，對某些橋梁和線路區段，需要進行大量的加固改造，大大增加了運輸的費用．再次，超限超重貨物運輸速度低，干擾鐵路正常的運輸秩序，嚴重影響鐵路的正常通行能力。最后，超限超重貨物運輸是組織上高度復雜的運輸。運輸的各個環節都需要針對超限超重貨物的特點采取相應的措施，如運行中的限速、限會、繞道等。超限超重貨物運輸涉及調度、車輛、機務、工務和電務等幾乎所有的鐵路運輸部門，超限超重貨物運輸是一個復雜的系統工程。我國超限超重貨物運輸組織極其困難，正如一些超限超重調度人員所說：“現在超限貨物運輸是‘蜀道難，難于上青天’。”超限超重貨物運輸被普遍認為是制約我國鐵路運輸能力的瓶頸之一。公路運輸的限速和限載使得越來越多的貨物，尤其是超限超重貨物回流至鐵路；大量的超限超重貨物運輸越來越制約鐵路的運輸能力。
國際上，由于鐵路在世界各國的綜合交通網絡中所處的地位不同，各國鐵路的運輸組織方式的差異，以及鐵路建筑限界和機車車輛限界尺寸不同，車輛、線路的特征和超限超重貨物數量、特點也不相同，因此，各國對超限超重貨物運輸理論的重視和研究程度各不相同。美國由于公路運輸發達、公路基礎設施好、公路運輸車輛承載能力高，大件貨物一般由各個公路大件運輸公司承運，因此對鐵路超限超重貨物運輸理論研究較少。隨著國際聯運的發展，為方便超限超重貨物運輸組織，1989年開始在保加利亞、匈牙利、波蘭、羅馬尼亞、捷克和蘇聯鐵路上試用超限貨物統一分級的組織辦法；國際鐵路聯盟（UIC）對國際聯運動力車的動態限界、國際聯運客車和行李車的動態限界和國際鐵路運輸中使用的貨車動態限界給出了確定的方法；歐盟在鐵路超限貨物運輸方面的研究主要體現在如何壓縮超限貨物運送時間方面，采用代碼法、超限限界法、重型車輛法、計算機技術支持下的超限貨物運輸等多種方法進行超限貨物的運輸組織工作。
新中國成立后，我國鐵路科技工作者對超限超重貨物運輸進行了大量基礎理論研究和科學實驗，主要集中在長大貨物車的制造、超限車的動態偏移量、超限超重貨物運輸限速條件和會車條件、貨物裝載加固方案優化和超限超重貨物運輸組織等方面。研究成果多數已納入到現行的《鐵路超限超重貨物運輸規則》（簡稱為《超規》）中。本書從信息化角度來論述超限超重運輸優化問題，提出了一系列超限超重運輸優化模型與算法，探索更好地解決超限超重貨物運輸組織和運輸安全問題的途徑，并應用這些優化方法開發鐵路超限超重貨物運輸決策支持系統。所做的主要工作包括：
第一章鐵路超限超重貨物運輸評價�？坍嬃髓F路超限超重貨物運輸特征，在分析超限超重貨物運輸過程與運輸決策影響因素的基礎上，設計鐵路超限超重貨物運輸評價指標體系，并構建超限超重貨物運輸評價模型與算法．
第：章鐵路建筑限界綜合。提出鐵路建筑限界數據采集方法，剖析鐵路建筑限界圖形特征，設計鐵路建筑限界綜合算法，并給出直線段及曲線段外輪廓與限界距離、貨物輪廓和建筑輪廓限界距離計算方法．
第：章鐵路超限超重貨物裝載決策。運用物元理論，構建鐵路超限超重貨物裝載決策實例推理模型，設計基于實例推理的裝載決策算法和基于雙空間模型的機器學習算法，較好地解決鐵路超限超重貨物裝載決策問題。
第四章鐵路超限超重貨物運輸徑路選擇。構建超限超重貨物運輸徑路優化模型，定量表達運輸徑路決策的目標函數，設計基于不斷修正規范化目標函數權重的實例匹配策略，構造了啟發式徑路搜索算法求解模型。
第五章鐵路超限超重貨物運輸通道規劃。明晰超限超重貨物運輸通道形成機理，設計基于關聯規則和對象屬性分布特征向量的方法，探索超限超重貨物運輸規律，規劃出超限超重貨物運輸通道初始骨架和全路通道。
第六章超限車運行對鐵路運能損失評估。闡述超限車運行干擾機理，提出基于CA的超限車運行對單雙線鐵路運能損失評估原理，探索超限車禁會區間對雙線鐵路運能的影響，闡明超限車運行對鐵路運能損失機理。
第七章鐵路超限超重貨物運輸決策支持系統開發。設計系統組織結構與功能，提出系列系統研發關鍵技術和實現方法，開發出基于B／S模式的鐵路超限超重貨物運輸決策支持系統，并給出了應用實例。
限于作者水平，書中難免有不妥之處，敬請讀者批評指正。
本書的順利出版，得到了國家自然科學基金委員會、鐵道部科技司的支持，鐵道部運輸局、各鐵路局和鐵路院校超限超重運輸同行的指導和支持，本書直接或間接引用了一些研究成果，在此深表感謝。同時感謝所有超限超重運輸決策支持軟件的使用者們，感謝你們對我的工作肯定和信任，你們現場的反饋意見和建議．糾正了模型與算法的偏差。特別感謝我的團隊，感謝我的博士和碩士學生們。你們是那樣的富有朝氣和激情，一屆一屆接力式地進行超限超重運輸領域的研究工作。
雷定猷
2012年11月18日
于中南大學鐵道校區梅嶺苑
第1章 鐵路超限超重貨物運輸評價
1.1 超限超重貨物特征
1.2 超限超重貨物運輸過程
1.2.1 超限超重貨物運輸電報處理流程
1.2.2 超限超重貨物運輸作業流程
1.3 超限貨物運輸決策因素分析
1.3.1 貨物裝載加固因素分析
1.3.2 貨物運輸環境因素分析
1.4 超限超重貨物運輸評價
1.4.1 超限超重貨物運輸評價指標體系
1.4.2 超限超重貨物運輸評價模型
1.4.3 超限超重貨物運輸評價算法
第2章 鐵路建筑限界綜合
2.1 鐵路機車車輛限界
2.2 鐵路建筑限界
2.2.1 鐵路建筑限界的分類
2.2.2 鐵路建筑限界的作用
2.2.3 鐵路建筑限界管理現狀分析
2.3 鐵路建筑限界數據采集
2.3.1 基于軌面基準的丈量法
2.3.2 基于大地基準的丈量法
2.3.3 基于軌面基準的角架法
2.3.4 建筑限界數據離散匯總
2.4 鐵路建筑限界綜合算法
2.4.1 限界綜合算法
2.4.2 算法實例
2.5 限界距離檢算方法
2.5.1 直線段外輪廓與限界距離
2.5.2 曲線段外輪廓與限界距離
2.5.3 貨物輪廓和建筑限界距離
第3章 鐵路超限超重貨物裝載決策
3.1 超限超重貨物裝載決策問題分析
3.2 超限超重貨物裝載決策實例推理模型
3.2.1 物元描述
3.2.2 裝載決策實例推理模型
3.3 超限超重貨物裝載決策實例推理算法
3.3.1 基于實例的推理算法
3.3.2 機器學習
第4章 鐵路超限超重貨物運輸徑路優化
4.1 超限超重貨物運輸徑路優化分析
4.1.1 超限超重安全性要求
4.1.2 超限超重運輸徑路要求
4.2 超限超重貨物運輸徑路優化模型
4.2.1 原始優化模型
4.2.2 擴展優化模型
4.2.3 模型進一步處理
4.3 超限超重貨物運輸徑路搜索算法
4.3.1 圖的連通性
4.3.2 實例匹配決策
4.3.3 徑路搜索算法
第5章 鐵路超限超重貨物運輸通道規劃
5.1 超限超重貨物運輸通道
5.1.1 超限超重貨物運輸通道形成機理
5.1.2 超限超重貨物運輸通道規劃流程
5.2 超限超重貨物歷史運輸數據挖掘
5.2.1 基于關聯規則的集散點數據挖掘
5.2.2 基于屬性分布特征向量徑路聚類
5.3 超限超重貨物運輸通道骨架構造
5.3.1 東北區至西南區運輸通道
5.3.2 東部南方區至西北區運輸通道
5.3.3 東部南方區至西南區運輸通道
5.4 超限超重貨物運輸通道調整完善
5.4.1 超限超重貨物運輸通道補充完善
5.4.2 客專運營后超限超重貨物運輸通道調整
第6章 超限車運行對鐵路運能損失評估
6.1 超限車運行干擾機理
6.1.1 超限車越行
6.1.2 超限車禁會
6.1.3 超限車限速
6.2 超限車運行對單線鐵路運能損失評估
6.2.1 超限車運行對單線鐵路運能損失評估模型
6.2.2 超限車運行對單線鐵路運能損失評估算法
6.2.3 超限車運行對單線鐵路運能損失評估仿真實驗
6.3 超限車運行對雙線鐵路運能損失評估
6.3.1 超限車運行對雙線鐵路運能損失評估模型
6.3.2 超限車運行對雙線鐵路運能損失評估算法
6.3.3 超限車運行對雙線鐵路運能損失評估仿真實驗
6.4 禁會區間對雙線鐵路運能損失仿真實驗
6.4.1 單一禁會區間位置對雙線鐵路運能影響分析
6.4.2 禁會區間的長度對雙線鐵路運能影響分析
6.4.3 遞增禁會區間對雙線鐵路運能影響分析
6.4.4 連續禁會區間對雙線鐵路運能影響分析
6.5 超限車運行對鐵路運能損失評估系統
第7章 鐵路超限超重貨物運輸決策支持系統開發
7.1 系統設計原則與目標
7.1.1 系統設計原則
7.1.2 系統設計目標
7.2 系統需求分析
7.2.1 三級管理模式分析
7.2.2 鐵路限界管理需求
7.2.3 貨物運輸決策需求
7.2.4 基礎數據管理需求
7.2.5 角色權限管理需求
7.3 系統結構與功能
7.3.1 系統組織結構
7.3.2 系統功能模塊
7.4 系統設計重點
7.4.1 貨物數據錄入
7.4.2 裝載方式處理
7.4.3 車輛與通用平車參數錄入
7.4.4 貨物裝載數據處理
7.4.5 裝后輪廓處理
7.4.6 導向與偏差量計算
7.4.7 限界檢算處理
7.4.8 路徑決策處理
7.5 系統研發與實現
7.5.1 開發平臺與運行環境
7.5.2 人機交互操作界面
7.5.3 限界管理流程
7.5.4 支持決策流程
7.6 系統輔助決策實例
7.6.1 變壓器運輸背景
7.6.2 變壓器裝后輪廓
7.6.3 變壓器運輸徑路
7.6.4 變壓器裝載加固方案
7.6.5 非正常情況下專列運輸應急預案
參考文獻
1．2．2 超限超重貨物運輸作業流程
�。�1）托運。托運人托運超限超重貨物時，除了按一般貨運手續辦理外，并應提供下列資料：
1）超限超重貨物托運說明書包括貨物外形的三視圖，圖中應標明貨物的有關尺寸，支重面長度，并以“+”號標注重心位置。
2）自輪運轉貨物，應有自重、軸數、軸距、固定軸距、長度、轉向架銷距、制動機形式和運行限制條件。
3）必要時應附計劃裝載加固計算根據的圖紙和說明書。
4）其他需特別說明的資料。
托運人應在托運超限超重貨物說明書、計劃裝載加固方案和所提供的資料上蓋章或簽字，并對內容的真實性負完全責任。
（2）受理。車站受理超限貨物時，應認真審核托運人提出的有關技術資料，測量貨物外形尺寸和重心位置，必要時應組織有關部門共同研究。審查后，以超限超重貨物運輸請示電報形式請示裝運辦法。受理的主要工作包括以下幾個方面：
1）審核托運人提供的資料是否齊全有效。
2）根據貨物外形三視圖，測量核對貨物外形尺寸、重心位置。
3）確定使用貨車的車種、車型、標重、車數。需要使用鐵路特種車的及時上報鐵路局。
4）確定貨物裝載加固方案。
5）按規定向上級主管部門發超限超重貨物運輸的請示電報。
6）根據批復電報，安排進貨、驗收貨物。
7）通知車輛部門對裝載超限超重貨物的車輛進行技術檢查。
8）確認所配車輛的車種、車型、標重、車數是否符合批復電報和裝車要求。
（3）裝車。裝車的主要工作包括下列幾個方面：
1）裝車前開好準備會，裝車單位向裝車人員布置注意事項。
2）將裝車車號、貨物品名、數量及開始裝車作業時間等信息向貨調匯報。
3）測量車地板的長度和寬度，在負重車上畫好縱、橫中心線和計劃裝載貨物的位置線，標畫貨物中心投影點和加固位置等。
4）測量車地板高度．
5）按確定的裝載加固方案裝車。
6）檢查貨物裝車狀態。
7）按確定的裝載加固方案進行加固�？缪b車組連接處的提鉤桿應捆綁好，應檢查其安裝狀態是否良好。
8）裝載帶有制動裝置、變速器和選裝裝置的貨物，應檢查確認制動裝置全部制動、變速器置于初始位置，旋轉部位鎖定牢固。
9）在車地板上用醒目的油質顏料標畫貨物檢查線。
10）在貨物上拴掛書寫超限超重貨物表示牌。
11）按規定在車輛上插掛貨車標識牌。
12）填發超限超重貨物運輸記錄，會同車輛等相關部門進行會簽，一式兩份，一份留站存查，一份隨票據遞送到達站。
13）檢查貨物運單、票據封套、編組順序表等填寫是否齊全正確。
14）掛運。發站或中途站在掛運超限超重車之前，由車站值班員或車站調試員將批示文電號碼、車種、車號、到站、超限等級、超重等級、復檢裝后尺寸及裝妥時間，報告調度所，向鐵路調度部門請示掛運，以便安排掛運計劃。
�。�4）途中檢查。鐵路局調度所接到發站掛運請示后，指定專人負責超限超重車輛的掛運條件審查、具體運行條件制訂和運行掌握工作，填寫超限超重車輛運行登記簿和掛運通知單。
……
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