《国家自然科学基金资助项目：铁路超限超重货物运输优化模型与算法》从信息化角度探索超限超重运输优化问题。提出了铁路建筑限界综合、货物装载决策、运输径路选择、运输通道规划和运能损失评估等系列超限超重运输优化模型与算法，并应用这些优化方法开发铁路超限超重货物运输决策支持系统。

　　经济持续增长和城市化进程的加快，促使我国旅客和货物运输需求迅速增长，从而对铁路的运输能力和运输质量提出了更高的要求。我国铁路是世界上运输效率最高的铁路，铁路运输密度已达世界之首，虽然新修了很多客运专线，但客货混跑仍是其主要运输模式。客货混跑致使铁路运输机动性差，客货列车的速度差，降低了线路的运输能力，尤其是比一般货车速度更低的超限超重货物运输长期制约着铁路运输能力的提高。
　　超限超重货物是超限货物与超重货物的统称。超限超重货物具有笨重、长大和价格昂贵等特性，多数是工农业生产和国防的大型设备，超限超重货物运输对国民经济的发展，特别是对国家基础建设和国防建设具有特别重大的意义。超限超重货物的特性决定超限超重货物运输有以下特征：首先，超限超重货物运输是高风险运输。高风险，一是在于货物本身的价格昂贵，往往是投资几亿，甚至上百亿元的重大工程的配套设备；二是在于它的运输过程，超限超重货物运输环节很多，若任何一个环节考虑不周，都将造成货车脱轨或出现其他预料不到的问题，几百吨重的一个庞然大物，堵塞线路，目前起重量最大的铁路救援起重机也无法使其复位。其次，超限超重货物运输是高成本运输。铁路超限货物运输是超机车车辆限界的运输，尤其是某些特大型货物是超国家标准建筑限界的运输，有些超限超重的专列运输，对某些桥梁和线路区段，需要进行大量的加固改造，大大增加了运输的费用．再次，超限超重货物运输速度低，干扰铁路正常的运输秩序，严重影响铁路的正常通行能力。最后，超限超重货物运输是组织上高度复杂的运输。运输的各个环节都需要针对超限超重货物的特点采取相应的措施，如运行中的限速、限会、绕道等。超限超重货物运输涉及调度、车辆、机务、工务和电务等几乎所有的铁路运输部门，超限超重货物运输是一个复杂的系统工程。我国超限超重货物运输组织极其困难，正如一些超限超重调度人员所说：“现在超限货物运输是‘蜀道难，难于上青天’。”超限超重货物运输被普遍认为是制约我国铁路运输能力的瓶颈之一。公路运输的限速和限载使得越来越多的货物，尤其是超限超重货物回流至铁路；大量的超限超重货物运输越来越制约铁路的运输能力。
　　国际上，由于铁路在世界各国的综合交通网络中所处的地位不同，各国铁路的运输组织方式的差异，以及铁路建筑限界和机车车辆限界尺寸不同，车辆、线路的特征和超限超重货物数量、特点也不相同，因此，各国对超限超重货物运输理论的重视和研究程度各不相同。美国由于公路运输发达、公路基础设施好、公路运输车辆承载能力高，大件货物一般由各个公路大件运输公司承运，因此对铁路超限超重货物运输理论研究较少。随着国际联运的发展，为方便超限超重货物运输组织，1989年开始在保加利亚、匈牙利、波兰、罗马尼亚、捷克和苏联铁路上试用超限货物统一分级的组织办法；国际铁路联盟（UIC）对国际联运动力车的动态限界、国际联运客车和行李车的动态限界和国际铁路运输中使用的货车动态限界给出了确定的方法；欧盟在铁路超限货物运输方面的研究主要体现在如何压缩超限货物运送时间方面，采用代码法、超限限界法、重型车辆法、计算机技术支持下的超限货物运输等多种方法进行超限货物的运输组织工作。
　　新中国成立后，我国铁路科技工作者对超限超重货物运输进行了大量基础理论研究和科学实验，主要集中在长大货物车的制造、超限车的动态偏移量、超限超重货物运输限速条件和会车条件、货物装载加固方案优化和超限超重货物运输组织等方面。研究成果多数已纳入到现行的《铁路超限超重货物运输规则》（简称为《超规》）中。本书从信息化角度来论述超限超重运输优化问题，提出了一系列超限超重运输优化模型与算法，探索更好地解决超限超重货物运输组织和运输安全问题的途径，并应用这些优化方法开发铁路超限超重货物运输决策支持系统。所做的主要工作包括：
　　第一章铁路超限超重货物运输评价。刻画了铁路超限超重货物运输特征，在分析超限超重货物运输过程与运输决策影响因素的基础上，设计铁路超限超重货物运输评价指标体系，并构建超限超重货物运输评价模型与算法．
　　第：章铁路建筑限界综合。提出铁路建筑限界数据采集方法，剖析铁路建筑限界图形特征，设计铁路建筑限界综合算法，并给出直线段及曲线段外轮廓与限界距离、货物轮廓和建筑轮廓限界距离计算方法．
　　第：章铁路超限超重货物装载决策。运用物元理论，构建铁路超限超重货物装载决策实例推理模型，设计基于实例推理的装载决策算法和基于双空间模型的机器学习算法，较好地解决铁路超限超重货物装载决策问题。
　　第四章铁路超限超重货物运输径路选择。构建超限超重货物运输径路优化模型，定量表达运输径路决策的目标函数，设计基于不断修正规范化目标函数权重的实例匹配策略，构造了启发式径路搜索算法求解模型。
　　第五章铁路超限超重货物运输通道规划。明晰超限超重货物运输通道形成机理，设计基于关联规则和对象属性分布特征向量的方法，探索超限超重货物运输规律，规划出超限超重货物运输通道初始骨架和全路通道。
　　第六章超限车运行对铁路运能损失评估。阐述超限车运行干扰机理，提出基于CA的超限车运行对单双线铁路运能损失评估原理，探索超限车禁会区间对双线铁路运能的影响，阐明超限车运行对铁路运能损失机理。
　　第七章铁路超限超重货物运输决策支持系统开发。设计系统组织结构与功能，提出系列系统研发关键技术和实现方法，开发出基于B／S模式的铁路超限超重货物运输决策支持系统，并给出了应用实例。
　　限于作者水平，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。
　　本书的顺利出版，得到了国家自然科学基金委员会、铁道部科技司的支持，铁道部运输局、各铁路局和铁路院校超限超重运输同行的指导和支持，本书直接或间接引用了一些研究成果，在此深表感谢。同时感谢所有超限超重运输决策支持软件的使用者们，感谢你们对我的工作肯定和信任，你们现场的反馈意见和建议．纠正了模型与算法的偏差。特别感谢我的团队，感谢我的博士和硕士学生们。你们是那样的富有朝气和激情，一届一届接力式地进行超限超重运输领域的研究工作。
　　雷定猷
　　2012年11月18日
　　于中南大学铁道校区梅岭苑

第1章 铁路超限超重货物运输评价
1.1 超限超重货物特征
1.2 超限超重货物运输过程
1.2.1 超限超重货物运输电报处理流程
1.2.2 超限超重货物运输作业流程
1.3 超限货物运输决策因素分析
1.3.1 货物装载加固因素分析
1.3.2 货物运输环境因素分析
1.4 超限超重货物运输评价
1.4.1 超限超重货物运输评价指标体系
1.4.2 超限超重货物运输评价模型
1.4.3 超限超重货物运输评价算法


第2章 铁路建筑限界综合
2.1 铁路机车车辆限界
2.2 铁路建筑限界
2.2.1 铁路建筑限界的分类
2.2.2 铁路建筑限界的作用
2.2.3 铁路建筑限界管理现状分析
2.3 铁路建筑限界数据采集
2.3.1 基于轨面基准的丈量法
2.3.2 基于大地基准的丈量法
2.3.3 基于轨面基准的角架法
2.3.4 建筑限界数据离散汇总
2.4 铁路建筑限界综合算法
2.4.1 限界综合算法
2.4.2 算法实例
2.5 限界距离检算方法
2.5.1 直线段外轮廓与限界距离
2.5.2 曲线段外轮廓与限界距离
2.5.3 货物轮廓和建筑限界距离


第3章 铁路超限超重货物装载决策
3.1 超限超重货物装载决策问题分析
3.2 超限超重货物装载决策实例推理模型
3.2.1 物元描述
3.2.2 装载决策实例推理模型
3.3 超限超重货物装载决策实例推理算法
3.3.1 基于实例的推理算法
3.3.2 机器学习


第4章 铁路超限超重货物运输径路优化
4.1 超限超重货物运输径路优化分析
4.1.1 超限超重安全性要求
4.1.2 超限超重运输径路要求
4.2 超限超重货物运输径路优化模型
4.2.1 原始优化模型
4.2.2 扩展优化模型
4.2.3 模型进一步处理
4.3 超限超重货物运输径路搜索算法
4.3.1 图的连通性
4.3.2 实例匹配决策
4.3.3 径路搜索算法


第5章 铁路超限超重货物运输通道规划
5.1 超限超重货物运输通道
5.1.1 超限超重货物运输通道形成机理
5.1.2 超限超重货物运输通道规划流程
5.2 超限超重货物历史运输数据挖掘
5.2.1 基于关联规则的集散点数据挖掘
5.2.2 基于属性分布特征向量径路聚类
5.3 超限超重货物运输通道骨架构造
5.3.1 东北区至西南区运输通道
5.3.2 东部南方区至西北区运输通道
5.3.3 东部南方区至西南区运输通道
5.4 超限超重货物运输通道调整完善
5.4.1 超限超重货物运输通道补充完善
5.4.2 客专运营后超限超重货物运输通道调整


第6章 超限车运行对铁路运能损失评估
6.1 超限车运行干扰机理
6.1.1 超限车越行
6.1.2 超限车禁会
6.1.3 超限车限速
6.2 超限车运行对单线铁路运能损失评估
6.2.1 超限车运行对单线铁路运能损失评估模型
6.2.2 超限车运行对单线铁路运能损失评估算法
6.2.3 超限车运行对单线铁路运能损失评估仿真实验
6.3 超限车运行对双线铁路运能损失评估
6.3.1 超限车运行对双线铁路运能损失评估模型
6.3.2 超限车运行对双线铁路运能损失评估算法
6.3.3 超限车运行对双线铁路运能损失评估仿真实验
6.4 禁会区间对双线铁路运能损失仿真实验
6.4.1 单一禁会区间位置对双线铁路运能影响分析
6.4.2 禁会区间的长度对双线铁路运能影响分析
6.4.3 递增禁会区间对双线铁路运能影响分析
6.4.4 连续禁会区间对双线铁路运能影响分析
6.5 超限车运行对铁路运能损失评估系统


第7章 铁路超限超重货物运输决策支持系统开发
7.1 系统设计原则与目标
7.1.1 系统设计原则
7.1.2 系统设计目标
7.2 系统需求分析
7.2.1 三级管理模式分析
7.2.2 铁路限界管理需求
7.2.3 货物运输决策需求
7.2.4 基础数据管理需求
7.2.5 角色权限管理需求
7.3 系统结构与功能
7.3.1 系统组织结构
7.3.2 系统功能模块
7.4 系统设计重点
7.4.1 货物数据录入
7.4.2 装载方式处理
7.4.3 车辆与通用平车参数录入
7.4.4 货物装载数据处理
7.4.5 装后轮廓处理
7.4.6 导向与偏差量计算
7.4.7 限界检算处理
7.4.8 路径决策处理
7.5 系统研发与实现
7.5.1 开发平台与运行环境
7.5.2 人机交互操作界面
7.5.3 限界管理流程
7.5.4 支持决策流程
7.6 系统辅助决策实例
7.6.1 变压器运输背景
7.6.2 变压器装后轮廓
7.6.3 变压器运输径路
7.6.4 变压器装载加固方案
7.6.5 非正常情况下专列运输应急预案
参考文献

　　1．2．2 超限超重货物运输作业流程
　　（1）托运。托运人托运超限超重货物时，除了按一般货运手续办理外，并应提供下列资料：
　　1）超限超重货物托运说明书包括货物外形的三视图，图中应标明货物的有关尺寸，支重面长度，并以“+”号标注重心位置。
　　2）自轮运转货物，应有自重、轴数、轴距、固定轴距、长度、转向架销距、制动机形式和运行限制条件。
　　3）必要时应附计划装载加固计算根据的图纸和说明书。
　　4）其他需特别说明的资料。
　　托运人应在托运超限超重货物说明书、计划装载加固方案和所提供的资料上盖章或签字，并对内容的真实性负完全责任。
　　（2）受理。车站受理超限货物时，应认真审核托运人提出的有关技术资料，测量货物外形尺寸和重心位置，必要时应组织有关部门共同研究。审查后，以超限超重货物运输请示电报形式请示装运办法。受理的主要工作包括以下几个方面：
　　1）审核托运人提供的资料是否齐全有效。
　　2）根据货物外形三视图，测量核对货物外形尺寸、重心位置。
　　3）确定使用货车的车种、车型、标重、车数。需要使用铁路特种车的及时上报铁路局。
　　4）确定货物装载加固方案。
　　5）按规定向上级主管部门发超限超重货物运输的请示电报。
　　6）根据批复电报，安排进货、验收货物。
　　7）通知车辆部门对装载超限超重货物的车辆进行技术检查。
　　8）确认所配车辆的车种、车型、标重、车数是否符合批复电报和装车要求。
　　（3）装车。装车的主要工作包括下列几个方面：
　　1）装车前开好准备会，装车单位向装车人员布置注意事项。
　　2）将装车车号、货物品名、数量及开始装车作业时间等信息向货调汇报。
　　3）测量车地板的长度和宽度，在负重车上画好纵、横中心线和计划装载货物的位置线，标画货物中心投影点和加固位置等。
　　4）测量车地板高度．
　　5）按确定的装载加固方案装车。
　　6）检查货物装车状态。
　　7）按确定的装载加固方案进行加固。跨装车组连接处的提钩杆应捆绑好，应检查其安装状态是否良好。
　　8）装载带有制动装置、变速器和选装装置的货物，应检查确认制动装置全部制动、变速器置于初始位置，旋转部位锁定牢固。
　　9）在车地板上用醒目的油质颜料标画货物检查线。
　　10）在货物上拴挂书写超限超重货物表示牌。
　　11）按规定在车辆上插挂货车标识牌。
　　12）填发超限超重货物运输记录，会同车辆等相关部门进行会签，一式两份，一份留站存查，一份随票据递送到达站。
　　13）检查货物运单、票据封套、编组顺序表等填写是否齐全正确。
　　14）挂运。发站或中途站在挂运超限超重车之前，由车站值班员或车站调试员将批示文电号码、车种、车号、到站、超限等级、超重等级、复检装后尺寸及装妥时间，报告调度所，向铁路调度部门请示挂运，以便安排挂运计划。
　　（4）途中检查。铁路局调度所接到发站挂运请示后，指定专人负责超限超重车辆的挂运条件审查、具体运行条件制订和运行掌握工作，填写超限超重车辆运行登记簿和挂运通知单。
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