一、大件运输线路选择的基本原则
采用公路运输大型物件时,出发地和目的地之间通常存在多种运输线路。如何选择线路既能使大型设备安全地到达目的地,又能减少运输费用和运输时间,是决策者制订公路大件运输方案的关键。大件运输在我国公路运输法规中属于超限运输,对于路宽、桥高、拐弯半径、载荷等都有特殊要求,同时受到《公路工程技术行驶公路管理规定》与《超限运输车辆行驶公路管理规定》两项限制。因此,选择运输线路主要有以下4方面的要求:
(1) 线路的净空要求。净空要求主要是指设备运输过程当中所需要的线路最小净高与净宽。净高主要取决于沿线上方的桥梁高度、高压线高度、管廊高度、交通标志牌高度、通信线路高度、收费站高度等因素;运输线路的净宽主要受限于道路自身的路面宽度、道路两旁的树木、交通标志牌、建筑物、收费亭等因素。
(2) 最小转弯半径要求。超长设备对线路转弯半径要求较高,如400t级的长货车组装运40m的货件,最小转弯半径为20m;600t级的桥式车组要求转弯半径50m。
(3) 公路最大坡度要求。最大坡度要求主要指车组能够通行的最大纵坡坡度和最大横坡坡度,但不同的车组设备对坡度要求不一样。如600t级桥式车组最大爬坡度为8%,有的车组则可爬12%的坡度。
(4) 桥梁载荷强度要求。超重设备对线路载荷强度要求较高,一般情况下三级路均可通过大件运输的车辆,但三级路的桥涵承载能力过低,一般均须加固或改建。在选线时除考虑上述因素外,还要考虑经济可行、尽可能保证最短距离运输等因素,使确定的运输线路能够安全、快捷、经济地完成运输任务。
二、大件运输线路选择的步骤
运输线路的选择大致要经过以下几个步骤:
(1) 分析和确定可行线路方案。
(2) 现场对可行线路方案沿线进行踏勘并调整方案,以避开存在损坏较严重的桥梁、承载力不足且跨径较大的大桥或存在路基不稳等情况的危险路段;统计运输过程中可能遇到的障碍,勘测设计通过或避开障碍的方法,如有不可排除的障碍或排除障碍费用过高则应调整运输方案避开此障碍。
(3) 沿线桥梁资料收集,包括设计图纸、以前的检测和加固历史等资料。
(4) 检算沿线结构承载能力,并重新调整方案,对已知的承载力不足的桥梁,如果加固费用较高,且附近有其他可选择的道路则绕过该桥;反之,则选择合适的加固方案加固桥梁;
(5) 对于承载力能够基本满足,但相对运输载荷安全储备不高的桥梁以及加固后的桥梁进行现场载荷试验,确定其实际承载能力。
(6) 最终确定运输线路。
在大件运输选线过程中除按照上述基本流程外,还要遵守一些地方性的条例。例如,某一大件运输车辆要通过成都市时就要按照当地有关条例规定选线。一般当地交通运输有关条例中都有规定:车辆或者车辆载运的对象超过道路、桥梁限载或者通行条件而确需通行的,应当事先报经有关交通运输部门及工程管理部门批准。因采取加固措施所需要的费用,由车辆所属单位或个人承担。根据规定,大件产品的运输,应该先向工程管理部门提出申请,经过审核后,由工程管理部门根据大型物件的体积和重量以及运输车辆的型号,指定一定的行驶线路,并要求有关技术部门对规定行驶线路上的道路和桥梁进行复核验算。如果发现大型物件的运输总重量超过规定行驶线路上道路桥梁的承载力时,就要求对道路桥梁采取加固措施,然后再由工程管理部门签发“重车过桥许可证”,方可允许大型物件的重车行驶。
在大件运输线路的选择中,可行运输线路可能不止一条,但是具体选择哪条线路目前还没有一个统一的标准。大件运输线路合理选择须考虑的因素并不是唯一的,主要是通过考察线路中的桥涵、弯道、路基路面、通道限高、道路纵横坡和影响运输线路的其他因素等,从安全、经济、方便、快捷等方面综合分析线路优劣。下一节在分析影响线路选择各种因素的基础上,介绍一些评价和选择运输线路方案的方法。
三、大件运输线路评价与选择
按照上述大件运输线路选择的原则和方法选择线路之后,如何判断所选择可行运输线路是较优的,需要对我们确定的大件运输线路进行综合评价。一般以安全、经济、便捷综合分析线路优劣,可以用层次分析法建立数学模型,选择最优的线路。
1. 层次分析法简介
层次分析法(The Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性与定量分析相结合的多目标决策方法,其实质是使人的思维条理化、层次化,原理简单,有较严格的 数学依据,广泛应用于复杂系统的分析与决策。AHP方法把复杂的问题分解为各个组成因素,将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构,通过两两比较的方式确定层次中各个因素的相对重要性,然后综合专家的判断以决定各因素相对重要性总的顺序。运用层次分析法建立运输线路选择方案的主要步骤为:建立递阶层次结构;构造比较判断矩阵;对各级各因素判断矩阵进行一致性检验;总的排序优选。
2. 运输线路选择层次模型建立
对于运输线路选择,这是一个决策问题,首先需要把这个决策问题层次化,即根据问题的性质以及要达到的目标,把问题分解为不同的组成因素,并按各个因素之间的隶属关系和关联程度,形成一个不相交的层次。层次分析法先将运输线路评价与选择问题分为若干层次。最高一层称为目标层,这一层只有一个元素,就是该问题要达到的目标或理想的结果;中间层为准则层,层中的元素为实现目标所采用的措施、政策、准则等,准则层中可以不止一层,可以根据问题的规模的大小和复杂程度,分为准则层、子准则层;最低一层为方案层,这一层包括了实现目标可供选择的方案。在运输线路选址中对应的各层次的具体含义如下:
(1) 目标层:线路选择的最优性。
(2) 准则层:满足技术性要求、安全性、经济性和时效性准则。
(3) 子准则层:根据线路选择过程中会遇到的障碍设定,包括桥梁涵洞、弯道、路基
U)方案:根据上述的层次逐层优化,选择最优的方案。
“桥梁涵洞”主要指运输线路中桥梁结构的承载能力、桥宽和桥面净空等;“弯道”主要是考察运输线路上的弯道是否能够满足运输车辆转弯半径的要求,在山区道路中要特别引起注意;“路基路面”考察的是路基承载能力、路面状况以及道路的宽度等广纵横坡”指运输道路上的纵坡和横坡对大件运输车辆的影响,一般大件运输车辆对行驶线路的纵坡和横坡都有明确的限制;“其他”表示运输沿线上方的高压线 高度、管廊高度、交通标志牌高度、通信线路高度以及沿线经过的收费亭等。在线路选择基本模型建立后,上下层元素间的隶属关系就已经确定了。下面对线路选择的算法进行设计,具体过程如下:
第一步:构造判断矩阵。
AHP导出权重的方法是两两比较法。判断矩阵标度采用1-9标度法。
在运用AHP方法进行决策分析时,采用专家打分法进行分析,即每个专家都可以给出一个比较判断矩阵,然后再根据这些比较判断矩阵进行最终的决策,我们可以采用比较判断矩阵综合法:即将各个专家的比较判断矩阵综合为一个判断矩阵,然后求出这个矩阵的排序向量。常用的比较判断矩阵综合法有两种:加权几何平均法和加权算术平均法,在本文中选用加权算术平均法来确定判断矩阵。
第二步:对各级各因素判断矩阵进行一致性检验。
判断矩阵是由专家根据自己的经验评定给出的,而用上述计算权重方法时,当判断矩阵过于偏离一致性,其可•靠程度就不值得信任。因此对于每一层次做单准则排序时,均需要做一致性检验。
第三步:层次总排序及其一致性检验。
层次总排序是计算同一层次中所有元素对于层次模型最高层的相对重要性标度。