对铁路限界的分析与思考

对铁路限界的分析与思考
田葆栓
【摘要】介绍了我国铁路限界标准的发展历程和国外铁路限界的概况,对比分析了我国与国外的铁路限界特点,分析我国铁路双层集装箱、超限列车会车条件等限界问题,提出完善我国铁路车辆限界、加强铁路建筑限界管理、重视对动态限界研究的建议.
【期刊名称】《铁道货运》
【年(卷),期】2010(028)008
【总页数】6页(P13-18)
【关键词】铁路限界;发展;标准;建议
【作者】田葆栓
【作者单位】青岛四方车辆研究所有限公司研究试验部,山东青岛,266031
【正文语种】中文
【中图分类】U211.7%U260.2+2
为了保证行车安全，接近铁路线路的各种建筑物和设备必须与铁路线路保持一定的距离，同时对在线路上运行的机车车辆的横向尺寸也须有一定的限制，所以铁路规定了各种限界，如机车车辆、基本建筑、隧道建筑、桥梁建筑限界等，最基本的是机车车辆限界和基本建筑限界。

机车车辆限界和建筑接近限界是两个重要的相互关联的技术参数，在《铁路技术管理规程》(以下简称《技规》) 中占有重要地位。

1.1 我国铁路限界的发展历程
限界是铁路的重要基础标准，与铁路运输、运营安全、工程建设、工务维修等关系密切。

分析我国铁路限界的发展，主要针对我国铁路限界标准及相关管理规章的发展历程。

我国铁路实行统一的机车车辆限界始见于1950年的《技规》，它是沿用伪南满铁路的标准，其最大高度处距轨面4 800 mm，最大宽度在1 250～3 600 mm高
度范围内为3 400 mm，见图1中的基本轮廓。

1959年将1950年《技规》中的机车车辆限界正式以国家标准(GB 146－1959)颁发。

因为其最大高度4 800 mm 处，宽度仅900 mm，电力机车受电弓在非工作位置时超出限界，所以规定新造
的电力机车在高度为4 800 mm处，半宽放宽到750 mm；由于高度350～1
250 mm范围内宽度较窄，允许新造电力机车半宽达到1 675 mm。

1959年版机车车辆限界标准两肩过窄，使电力和内燃机车设计受到一定限制；客车、冷藏车等在布置行李架、上层铺位及储水箱等设备时空间狭窄；限制了棚车两肩形状，降低了车厢空间利用效率；距轨面高350～1 250 mm范围内宽度较小，限制了机车车辆的宽度，影响对建筑限界空间的利用效率。

1983年修订机车车辆限界标准时，本欲将两肩宽度加大到图1中的“——”所示位置，并将高350～1 250 mm范围的半宽放宽到1 675 mm，但未获得通过。

只放宽了电力机车的肩部和下部宽度，仍保留了机车车辆限界基本轮廓。

1983年我国《标准轨距铁路建筑限界》以GB146.2-1983公布。

铁路建筑限界分为基本建筑、隧道建筑、桥梁建筑等。

上述限界都是按水平直线线路制定的，曲线上的建筑限界根据计算车辆、曲线半径、外轨超高等进行加宽，见图2。

1.2.1 铁路限界管理的重要性
实时、准确的限界资料是铁路货物安全运输的前提，限界检测是限界资料的来源基础，了解限界检测数据来源、正确测量铁路技术设备的限界对及时掌握铁路限界、使用限界资料具有重要意义。

《技规》规定：一切建筑物、设备，在任何情况下不得侵入铁路的建筑接近限界。

机车车辆无论空重状态，均不得超出机车车辆限界。

铁路的各种技术设备应保持完整良好状态，根据设备变化规律、季节特点，安排设备检修。

铁路对限界的检测期限规定如下：对重要线路的平面及纵断面复测、限界检查，每5年至少1次；技
术复杂及重要的桥梁、隧道检定，其他线路的平面及纵断面复测、限界检查，每
10年至少1次；对其他桥梁、隧道检定，根据实际需要进行；对牵出线、驼峰及
峰下线路的纵断面，每年至少1次。

铁路限界存在动态变化，应定期检测。

造成铁路限界变化原因较多，如铁路线路两侧建筑物、设备设施发生变化，建设部门线路大修(拨道、抬道、改造)及自然灾害等。

1.2.2 限界检测要求、内容及方式
限界检测要求正确绘制出铁路沿线各种建筑物及技术设备的精确实测断面图及距离线路中心线的尺寸表，并注明区段起讫站名及全区段最小曲线半径、外轨超高最大值、最小线间距、电气化接触网最低高度等。

铁路限界主要测量铁路沿线的各种设施设备及建筑物距铁路线路中心线的距离，限界检测范围是距铁路线路中心3 500 mm、自轨面6 600 mm(双层集装箱专用通道为8 000 mm)以内的所有建筑物、设备及其他设施。

目前，限界测量采用人工测量和限界轨道检测车测量相结合的方式进行。

通过实时测量，采集铁路沿线建筑物及相关技术设备的限界数据，按规定进行整理、汇总后，
编制“区段桥隧、区段其他设备及建筑物综合最小建筑接近限界尺寸表”等限界资料。

铁路沿线桥梁、隧道涉及大量限界数据采集的，一般采用隧道限界检测车进行限界检测。

人工检查测量主要在检测车不能检测时采用，人工测量一般使用水平尺、卷尺、吊锤、经纬仪等工具及专用简易测量小车和便携式测量仪进行测量。

1.2.3 限界检测数据测量和处理
测量铁路限界时，铁路限界(隧道、桥梁及其他建筑设备)的综合最小限界是由每个实测断面汇集而成的，实测断面是最基本的限界资料。

超限、超重货物运输使用的铁路限界资料包括分区段的综合最小限界尺寸表和断面图，以及线路的相关技术资料(最小线间距、最小曲线半径、最大外轨超高值、最小接触网导线高度等)。

1.2.4 限界管理
铁路限界实行铁道部、铁路局、站段三级管理，铁道部负责全路的铁路限界管理工作，制定有关规章制度、技术标准，监督、检查各铁路局的限界管理工作。

管理内容主要包括限界资料管理和检测检查。

限界检测应配备专门的检测设备(如限界轨
道检测车、便携式限界检测仪、人工检测工具等)，并且需经铁道部专业机构认定。

2 国外铁路限界简述
2.1 美国
美国铁路限界协会 (IRCA) 管理美国铁路限界。

美国铁路机车车辆限界分3类，第一类为无限制联运车辆限界(B)，与中国机车车辆限界相比，限界除肩部距轨面4 191～4 343 mm之间一段与中国电力机车限界接近以外，下部距轨面高约1 000～1 250 mm之间一段宽度略大于中国机车车辆限界，总体上高度4 597 mm 和宽度3 251 mm均小于中国限界。

但其最大宽度直线段的高度4 191 mm，比
中国限界3 600 mm高出591 mm，有利于货车侧部设计提高装货宽度。

第二类
为有限制联运车辆限界，分别有(C)、(E)、(F)多种。

这些限界仅限于特定的线路，
在美国特定线路上，限界高度比中国限界轮廓高度要大(仅F)。

第三类为有限制联运双层集装箱货车限界(H)，与中国双层集装箱车限界相比，其上部宽度为2 600 mm与我国一致，但高度略高，为6 147 mm，中部较基准轮廓线缩小。

2.2 欧盟
国际铁路联盟 (UIC) 规定的车辆下部限界比较详细，明确标明特定区域仅有特定部件才能进入，有效防止车辆其他部件误入该区域，造成在通过竖曲线时该部件低于轨面高度，并且规定了车轮的轮廓限界和重车限界，保证了国际联运的需要，见表2。

表2 UIC标准第V部分车辆与限界相关的内容规程号名称502 特殊货物运输的准备和发运规定503 允许在英国铁路运行的欧洲大陆货车504 迁移及卸货装置505-1 国际联运用机车的动态限界505-2 国际联运用客车和其他客运车辆的动态限界505-3 国际联运用货车的动态限界505-4 505系列规程规定的动态限界的实施对线路与线路有关的建筑物和线路间相互位置的影响505-5 505-1—505-4通用基础条件、注释及规定506 扩大的GA、GB和GC限界应用规定
2.3 俄罗斯
俄罗斯铁路轨距为1 520 mm，其装载限界轮廓线宽度比我国限界略小，最大宽度为3 250 mm，但高度比我国限界要高，达5 300 mm，且最大宽度部分直线段高为4 000 mm，比我国相应尺寸高400 mm，有利于提高侧墙高度，增加车辆容积。

俄罗斯对铁路货车重心高限制为2 583 mm (重心无横向偏移) 和2 300 mm(重心横向偏移100 mm)。

在ΓOCT9238-83及№∏∏/4425号指示中，建筑接近限界基本保持不变。

变化仅涉及机车车辆限界，分为两组。

第一组限界——国内运行的机车车辆限界，即仅用于轨距1 520 mm的线路。

限界T、T∏、T∏p及1-T均属于该组限界，见图3。

限界T系远期的，已用于电气化线路上的市郊电动车组。

限界1-T是到处可以
行驶的，可应用于任何机车车辆。

目前用于机车、运送小汽车双层货车、成套设备专用货车、敞车及个别型号的罐车。

限界T∏是为罐车制定的远期限界，尚未得到广泛应用。

限界T∏p作为远期标准，是限界1-T和限界T的过渡标准。

2005年，俄罗斯铁路公司决定按照限界T∏p制造敞车。

第二组限界——供国际联运机车车辆用，见图4。

其中最大的限界是1-BM，轨距1 520 mm (1 524 mm) 的所有客车及大部分货车都符合该限界。

该限界仅保证用于东欧和中国轨距1 435 mm的
主要干线铁路。

限界0-BM受建筑物限界限制不大，而限界02-BM原则上不受建筑物限界限制。

限界03-BM完全符合所有轨距1 435 mm铁路的标准。

俄罗斯铁路按照上述每种限界建造机车车辆。

按照限界T制造市郊电动车组和用
于矿山开采专用线的工矿自翻车。

按照限界1-T制造机车、个别型号的汽油和轻
油罐车、运送小汽车的双层车辆、漏斗车、12-508型和12-∏152型敞车、运送成套设备的专用车辆、15-1534型罐车。

按照限界T∏p制造通用敞车和无门敞车。

按照国际限界1-BM制造客车、棚车、冷藏车、个别型号罐车。

按照限界0-BM
制造车体容积106 m3的有盖敞车、平车、15-1427型及15-858-856型罐车。

按照限界02-BM制造罐车，按照限界03-BM (原先为国际联运客车和行李车互用规则RIC，后来为UIC规程505-1) 制造国际联运客车。

目前，俄罗斯正在进一步利用线路限界的储备(限界T的最大轮廓)改造西伯利亚铁路剩余的8 000～9 000个超限建筑物，降低运营成本。

在2018年内可完成改造，从而可保证以限界T的最大轮廓制造任何型式车辆及符合其装载限界的运营要求。

2.4 澳大利亚
澳大利亚铁路“货车基本最大车辆限界”(D限界) 断面未超出我国铁路车辆限界轮廓，其断面最宽处为3 050 mm，最高处为4 270 mm，计算车辆的定距为15
000 mm。

但其客货车过渡性最大限界 (E限界) 最大宽处为3 200 mm，最大高度为5 900 mm，且上面为平直线，计算车辆定距为18 300 mm。

客货车极限最大车辆限界 (F限界) 最大宽处为3 200 mm，最大高度为6 500 mm，且上面为平直线。

计算车辆定距为18 300 mm。

可以看出，澳大利亚铁路机车车辆限界的基本限界断面比我国限界断面要小，但其过渡性最大车辆限界(E限界)和极限最大车辆车辆限界 (F限界) 要比我国限界大，主要是高度增加，而且最大高度为平直线，给货车侧墙设计带来很大空间。

澳大利亚对铁路货车重心高限制是轨距的1.75倍，即2 511.25 mm。

3 我国铁路限界分析
3.1 我国限界标准分析
3.1.1 计算车辆参数的规定
标准轨距铁路限界的国家标准分为两项，即GB 146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》(以下简称《车限》)和GB 146.2-1983《标准轨距铁路建筑限界》(以下简称《建限》)。

《车限》是按静态的标准计算车规范机车车辆横断面最大轮廊的标准；《建限》是按动态的标准计算车规范建筑物横断面最小轮廓的标淮量，亦即规范线路上各种建筑物与(非指定的)设备距离线路中心线和轨面最小尺寸的标准量。

铁路限界原理的静态理论表明，停留在曲线上的车辆由于其纵向中心线和线路中心线不一致(成为圆曲线的割线)，车体中部产生最大的横向内偏差量，车体端部产生最大的横向外偏差量。

为此，曲线上建筑限界应有相应的加宽量或车辆宽度应有相应的缩减量，以便车辆能顺利通行。

我国应用的是曲线上建筑限界加宽的办法。

加宽量的确定必须按照一种有规范常量的标准计算车计算，当设计机车车辆确定车体最大容许制造宽度时，还必须同时再按照一种有规范常量的标准计算曲线半径。

二十世纪五十年代的铁路限界中虽然未明确计算车辆的定义与参数，而在《建限》
中引用了车体长度为26 m，车辆定距为18 m的计算车辆参数。

《车限》第4.2
条规定了计算车辆的参数。

对于在全路运行的机车车辆，计算车辆的车体长度规定为13.22 m，定距为9.35 m，计算曲线半径为300 m。

这与《铁路超限超重货物运输规则》的规定一致。

按此规定，新设计的货车，超过这种计算车辆参数的规定时，则需要缩减车体宽度。

3.1.2 我国现行限界的两肩与下部宽度
我国的限界宽度及高度分别为3 400 mm与4 800 mm，同美国的B限界宽3 251 mm，高4 597 mm，以及俄罗斯的1—T限界宽3 400 mm，高5 300 mm 相比，净空是比较大，但由于两肩及下部的收缩，使限界宽度与高度不能充分利用。

在货车设计中，车钩中心线距轨面高为880 mm，主型转向架心盘面自由高为
690 mm左右，所以货车地板面高度一般在1 080～1 210 mm。

即通用货车的底架平面均在距轨面1 250 mm以下，这个高度范围的限界宽度为3 200 mm，3 400 mm宽限界部分的利用率较低。

我国现行限界标准规定，两肩部分从3 600 mm高度以上开始收缩，宽度为3 200 mm时，高度只有3 750 mm，上部空间
也难以充分利用。

我国铁路货车限界依据的标准为《车限》，货车的地板面高度基本为1 100mm，而我国限界中在高度1 250 mm以下半宽为1 600 mm，则货车宽度不能超过1 600 mm；我国限界最宽处的高度低于国外限界400 mm以上，在高度方面，我
国的铁路货车设计也受到了一定限制。

我国的重心高限度为2 000 mm，与同轨
距的美国、澳大利亚铁路货车相比，重心的限制比较严格。

我国目前的C80系列
专用运煤敞车已充分利用了我国机车车辆限界。

建议30 t 轴重专用车采用《车限》中电力机车的限界，这样可以充分利用我国机车车辆限界中的宽度条件，并可适当增加车辆的高度，满足30 t 轴重专用车的容积要求。

3.2 双层集装箱运输列车的限界
我国铁路发展双层集装箱运输具有较好的经济效益，双层较单层每列可提高运输能力40%。

虽然扩大建筑限界会增加工程投资，但可以释放繁忙干线能力，并且节
省运营成本。

新建线路应考虑双层集装箱运输方案，对规划中的线路应考虑双层集装箱运输列车的限界要求。

3.3 超限列车会车条件分析
随着我国经济的快速发展，机械、化工、电力和国防等行业的国家重点工程建设急需的关键设备日益增多，其中多为超限货物。

超限货物运输是铁路限界管理的重要内容，我国对超限货物运输进行了大量的科学研究和试验，其研究成果集中体现在现行的《铁路超限超重货物运输规则》和《铁路货物装载加固规则》等规章中。

制定超限列车运行条件的主要目的就是要在保证运行安全前提下，合理利用限界空间，即机车车辆限界与建筑限界之间的空间运输超限货物。

车辆在线路上运行时会产生垂向和横向振动，其横向振动偏移量减小了车辆、货物与建筑限界之间的横向距离。

研究车辆系统各种振动型式下的横向偏移量是合理确定超限车运行条件的基础。

4 结论及建议
4.1 完善车辆限界
虽然在1.25 m以上机车车辆限界容许车辆宽度按3.4 m考虑，但考虑到下部的限界宽度，车辆宽度只能按3.2 m设计。

但在不改变桥梁、隧道大型建筑的情况下，如车长、车高不变，车辆宽度用足3.4 m限界宽度后可以增加装载容积；如果车
长不变、装载量不变，增加车辆宽度200 mm，可以降低车体重心高度150 mm
左右，对提高运行安全性是很有意义的；大型运煤敞车如果车辆宽度能按3.4 m
限界宽度考虑，能较充分利用轴重，扩大装载量；增加限界容许宽度可以增加客车座位宽度和走廊宽度，改善旅客的运行条件。

所以如果采取措施，则车辆可按3.4 m限界来考虑。

可采用两种方法：用拨线的方法把线路中心线拨出站台100 mm，
这种方法可适用于货场；采用去除站台一部分边缘以增加站台与线路中心之间距离。

4.2 加强铁路建筑限界管理
采用精密的限界测试仪器对铁路线间距、限界变化进行规范化管理。

实现限界管理的电子信息化，提高限界资料使用的便捷性、准确性、安全性，为超限货物运输提供决策依据，建立完善铁路建筑限界的实时动态管理信息系统。

4.3 重视对动态限界的研究
各国由于历史等原因，车辆限界差异很大，但对于新建线路特别是高速线路的限界有加宽的趋势，对动态限界有明确的要求。

因此，在完善限界时，应当进一步明确特殊部件的限界，如高速车辆部分采用轮盘制动、磁轨制动等形式，这些部件可能在某些状态下侵入下部限界，应规定出具体状态下的限界，确保不被误用。