淺析運(yùn)輸ISO標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱半掛車超高問題

宋延文 黃順章

(中集車輛(集團(tuán))有限公司，深圳 518067 ；深圳中集專用車有限公司，深圳 518118)

淺析運(yùn)輸ISO標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱半掛車超高問題

宋延文 黃順章

(中集車輛(集團(tuán))有限公司，深圳 518067 ；深圳中集專用車有限公司，深圳 518118)

按照GB 1589-2004規(guī)定，所有道路運(yùn)輸車輛的高度限值不能超過4 000 mm，而中國半掛車列車運(yùn)輸ISO標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱(高度2 896 mm)時(shí)總高度達(dá)到4 200 mm以上。通過分析國內(nèi)外半掛車標(biāo)準(zhǔn)要求、集裝箱半掛車車型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及半掛牽引車鞍座高度與半掛車的匹配尺寸等，找出中國半掛車運(yùn)輸ISO標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱時(shí)超高的主要原因，從而提出該問題的解決方案。關(guān)鍵詞：ISO便準(zhǔn)集裝箱高箱;半掛車;半掛牽引車;超高;鞍座高度;半掛車承載面高度

1 引言

根據(jù)GB 1589-2004規(guī)定，2007年1月1日前運(yùn)輸集裝箱空箱的半掛列車高度限值為4 200 mm，此日期后運(yùn)輸集裝箱的所有半掛車列車的最大高度需與其他車輛一樣，必須滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4 000 mm限值要求內(nèi)。實(shí)際上，道路上運(yùn)行的運(yùn)輸ISO標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱(高為2 896 mm)半掛列車總高度依然超過4 000 mm，很多集裝箱半掛車總高超過4 200 mm。為什么中國道路車輛標(biāo)準(zhǔn)與歐洲基本一致，而歐洲運(yùn)輸40 ft(45 ft)集裝箱高箱的半掛列車不超高呢？是半掛車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，還是半掛車牽引車的鞍座高度問題，或者是其他原因，需要進(jìn)行科學(xué)分析尋找出其原因，然后提出解決方案。

圖1 平直梁式集裝箱運(yùn)輸半掛車

2 中國40 ftISO集裝箱高箱運(yùn)輸半掛列車為什么會(huì)超高？

國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱稱為ISO集裝箱，其標(biāo)準(zhǔn)是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定。ISO集裝箱按長度分為10 ft、20 ft、30 ft、40 ft和45 ft，標(biāo)準(zhǔn)外寬為2 438 mm，高度分別為2 438 mm、2 591 mm和2 896 mm(高箱)，只有30 ft、40 ft和45 ft三個(gè)系列的集裝箱的高度可以達(dá)到2 896mm，其他種類集裝箱高度為2 438 mm、2 591 mm。我國GB 1589-2004規(guī)定車輛的最大高度限值為4 000 mm，運(yùn)輸高度為2 438 mm、2 591 mm的20 ft和40 ft的集裝箱，集裝箱半掛車列車總高度都滿足該標(biāo)準(zhǔn)要求，如果使用常規(guī)半掛牽引車和集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft或45 ft集裝箱高箱，其半掛列車總高度會(huì)超出4 000 mm的限值要求。集裝箱半掛列車的總高度由牽引車的鞍座高度、半掛車的車架結(jié)構(gòu)形式與縱梁高度、懸架高度和半掛車的輪胎負(fù)荷半徑?jīng)Q定的，下面從這幾方面進(jìn)行分析和論證。

圖2 鵝頸梁集裝箱運(yùn)輸半掛車固定集裝箱前角件方式

2.1運(yùn)輸40 ft集裝箱的半掛車種類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

我國運(yùn)輸40 ft集裝箱的半掛車分為平直梁式集裝箱半掛車和鵝頸式集裝箱運(yùn)輸半掛車，平直梁式集裝箱半掛車的前后端梁與左右縱梁的上平面在同一水平面上，在前后端梁左右端設(shè)置扭鎖，在20 ft位置設(shè)置獨(dú)立的懸臂梁支撐轉(zhuǎn)鎖，12個(gè)扭鎖的安裝底面處于同一水平面上，集裝箱放置在集裝箱半掛車上后將扭鎖轉(zhuǎn)動(dòng)90。，即可鎖緊集裝箱的四個(gè)底角件。如圖1所示。

鵝頸式集裝箱運(yùn)輸半掛車，其車架縱梁前段鵝頸梁比后段高出121 mm，鵝頸梁正好與集裝箱的鵝頸槽配合。半掛車裝載集裝箱時(shí)，集裝箱前端梁前面與半掛車前端梁的內(nèi)側(cè)貼合，將半掛車前端梁上的左右兩個(gè)縱向銷鎖分別插入集裝箱前角件的前端孔進(jìn)行固定。與平直梁集裝箱半掛車相比，使用鵝頸式集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱使整個(gè)半掛列車的高度降低121 mm。如圖2所示。

圖3 平直梁式集裝箱運(yùn)輸半掛車運(yùn)輸40 ft高箱

圖4 鵝頸式集裝箱運(yùn)輸半掛車運(yùn)輸40 ft高箱

圖5 平直梁式集裝箱運(yùn)輸半掛車運(yùn)輸40 ft高箱

2.2集裝箱運(yùn)輸半掛列車高度尺寸分析

使用不同類型的集裝箱運(yùn)輸半掛車運(yùn)輸40 ft高箱，半掛汽車列車的總高度有差別，平直梁式集裝箱半掛車承載面高度一般在1 300～1 425 mm，40 ft集裝箱高箱的高度為2 896 mm，因此使用平直梁式集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱時(shí)，半掛牽引車鞍座高度與半掛車牽引高相同的情況下，半掛汽車列車的最大高度為4 321 mm，考慮到運(yùn)輸滿載集裝箱時(shí)半掛車的輪胎和懸掛板簧的變形量，因而運(yùn)輸滿載40 ft高箱時(shí)半掛車列車的最大高度也接近4 300 mm。如圖3所示。

采用鵝頸式集裝箱運(yùn)輸40 ft集裝箱時(shí)，集裝箱的鵝頸槽與半掛車的鵝頸梁相配合，由于鵝頸梁高度為121 mm，使整個(gè)半掛車的承載面高度降低了121 mm，鵝頸式集裝箱半掛車的縱梁高度比較低，采用低懸掛和小輪胎，這樣半掛車的承載面高度可以降低到1 100 mm左右。如圖4所示，配合使用低鞍座牽引車，鵝頸式半掛列車運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱時(shí)，車輛總高度可控制在4 000 mm內(nèi)。

2.3影響集裝箱半掛列車總高度的關(guān)鍵要素

集裝箱半掛車的牽引高與半掛牽引車的鞍座高度和半掛車的承載面高度決定了半掛列車的總高，對于平直梁集裝箱運(yùn)輸半掛車來說，半掛牽引車的鞍座離地高度h2加上半掛車的鵝頸梁高度h1和40 ft集裝箱高箱的高度等于集裝箱半掛車列車的總高度。因?yàn)榧b箱半掛車的額頸高度基本是一定的(一般在240 mm左右)，標(biāo)準(zhǔn)40 ft集裝箱高箱的高度為2 896 mm，因此半掛牽引車的鞍座離地高度決定了集裝箱運(yùn)輸半掛車列車的最大高度。

從半掛車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，如圖5所示，集裝箱運(yùn)輸半掛車承載面高度H1和車架縱梁高度H2、懸架高度H3和輪胎負(fù)荷半徑H4的數(shù)學(xué)關(guān)系為：H1= H2+ H3+ H4，在標(biāo)準(zhǔn)要求的半掛車列車總高度4 000 mm條件下，平直梁式集裝箱半掛車的縱梁高度一般設(shè)計(jì)為380 mm 至500 mm，而國內(nèi)集裝箱運(yùn)輸半掛車一般選用10.00R20或11.00R20的輪胎，輪胎負(fù)荷半徑為490 mm，根據(jù)半掛車牽引車的鞍座上平面離地高度(空載)計(jì)算出半掛車的懸架高度H3。如果半掛牽引車的鞍座平面離地高度值比較大，那么半掛車的懸架高度H3相應(yīng)要設(shè)計(jì)高一些，以適應(yīng)半掛車牽引車與半掛車的匹配，保證半掛車的前后高度基本一致(國內(nèi)客戶習(xí)慣掛接后前高后低)。

表1 半掛牽引車鞍座上表面離地高度(空載)

3 歐美國家是如何解決集裝箱高箱運(yùn)輸問題

3.1 美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)對公路車輛高度限值要求

美國車輛聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，公路運(yùn)輸車輛的高度限值為4 115 mm,即所有公路運(yùn)輸車輛空載和滿載時(shí)最大高度尺寸不能超過4 115 mm。運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱的車輛也不例外。

美國標(biāo)準(zhǔn)SAE J702關(guān)于牽引車與半掛車鞍座高度互換性標(biāo)準(zhǔn)中，如圖6所示。對于使用10.00-20的輪胎的牽引車和半掛車，其鞍座與半掛車結(jié)合面高度為48 in(1 219 mm)，如果使用11.00-20輪胎，則結(jié)合面高度為49 ft(1 245 mm)，因此美國半掛牽引車與半掛車的鞍座結(jié)合面高度是標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的。美國半掛牽引車鞍座與半掛車牽引板結(jié)合面高度一般確定為1 219 mm，因此，美國的半掛車運(yùn)輸集裝箱就不會(huì)由于牽引車鞍座高度過大而使運(yùn)輸集裝箱半掛列車超高，運(yùn)輸40 ft高箱時(shí)集裝箱半掛列車總高度仍然滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的4 115 mm規(guī)定。

圖7 歐洲40 ft鵝頸集裝箱半掛車

3.2 美國集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ftISO集裝箱高箱的尺寸

美國運(yùn)輸20 ft、40 ft、45 ft和53 ft集裝箱的半掛車車型有20 ft可滑動(dòng)副車架專用半掛車、40 ft鵝頸式專用半掛車、40 ft伸縮至45 ft的半掛車和53 ft專用半掛車。這些車型的共同特點(diǎn)是半掛車的牽引高一致，均為1 219 mm，除20 ft可滑動(dòng)副車架專用半掛車外，其他幾種集裝箱半掛車的承載面高度均為1 219 mm，并且縱梁高度為309 mm，使用的輪胎規(guī)格為295/75R22.5。如圖7所示，牽引車鞍座與半掛車結(jié)合面高度也是1 219 mm，鵝頸梁與后端縱梁高度差121 mm，與40 ft集裝箱的鵝頸槽高度相匹配，這與平直梁集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱半掛車相比，半掛列車總高度降低121 mm，因此集裝箱半掛車列車的總高度為1 219+2 896=4 115 mm，符合美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)對半掛車列車總高度要求。

3.3 歐洲標(biāo)準(zhǔn)對車輛高度要求

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EEC 96/53規(guī)定了所有道路車輛的高度限值為4 000 mm，運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱的半掛車列車總高度仍然需符合標(biāo)準(zhǔn)要求的高度限值。半掛車制造商在設(shè)計(jì)集裝箱運(yùn)輸半掛車時(shí)，充分考慮了40 ft集裝箱高箱的高度尺寸、半掛車結(jié)構(gòu)尺寸和牽引車的鞍座高度，使列車的總高度控制在4 000 mm內(nèi)。

圖8 歐洲40 ft鵝頸集裝箱半掛車運(yùn)輸兩個(gè)20 ft集裝箱

3.4 歐洲集裝箱運(yùn)輸半掛車種類及運(yùn)輸集裝箱的總體尺寸

歐洲集裝箱運(yùn)輸半掛車為多功能半掛車，其車架結(jié)構(gòu)為鵝頸式，設(shè)置了可翻轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)鎖，可以運(yùn)輸一個(gè)20 ft(2個(gè)位置，如圖8所示)或一個(gè)30 ft或一個(gè)40 ft或一個(gè)45 ft集裝箱，半掛車的縱梁可以伸縮。

由于歐洲集裝箱運(yùn)輸半掛車的承載面高度設(shè)計(jì)為1 110 mm，如圖8所示。運(yùn)輸40 ft集裝箱(包含45 ft)高箱時(shí)，集裝箱鵝頸槽與半掛車的鵝頸梁相配合，集裝箱加半掛車的總高度為2 896+1 110=4 006 mm，扣除由于半掛車和集裝箱自重使輪胎變形和懸掛板簧產(chǎn)生的變形，集裝箱半掛列車無論空載情況下總高度不會(huì)超過4 000 mm。

圖9所示為運(yùn)輸兩個(gè)20 ft集裝箱時(shí)，前面集裝箱的后部翻轉(zhuǎn)鎖翻轉(zhuǎn)置縱梁上平面，彌補(bǔ)鵝頸梁高度差。40 ft集裝待有鵝頸槽，與鵝頸梁有機(jī)結(jié)合，集裝箱前端與半掛車的前端梁上的插銷鎖配合鎖緊，后端使用轉(zhuǎn)鎖鎖緊集裝箱。

4 我國ISO集裝箱高箱運(yùn)輸超高問題解決方案

4.1從標(biāo)準(zhǔn)入手解決我國的ISO集裝箱高箱運(yùn)輸車輛超高問題

美國和歐洲均采用鵝頸式集裝箱運(yùn)輸半掛車與低鞍座的半掛牽引車匹配，同時(shí)采用小規(guī)格輪胎和截面較小的半掛車縱梁降低半掛車的承載面高度，現(xiàn)在我們已經(jīng)擁有鵝頸式集裝箱半掛車的設(shè)計(jì)技術(shù)，半掛車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造，以及配套的輪胎、懸掛均可以滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要。關(guān)鍵是中國目前缺少低鞍座的半掛牽引車，其根本原因是缺少半掛牽引車鞍座高度的國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。由于生產(chǎn)低鞍座牽引車成本要增加，沒有國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求半掛牽引車廠家就不會(huì)自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)低鞍座牽引車，物流公司和半掛車制造商只能被動(dòng)選擇市場上的高鞍座的牽引車與半掛車進(jìn)行匹配。因此，綜合考慮GB 1589對車輛高度限值要求，以及鵝頸式集裝箱半掛車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸和輪胎規(guī)格等，建議制定國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定半掛牽引車的空載鞍座高度為1 110 mm、1 200 mm,1 250 mm。同時(shí)，規(guī)定半掛車可以使用小規(guī)格輪胎295/75R22.5或275/70R22.5。

4.2 從運(yùn)輸集裝箱的半掛車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決問題

鵝頸式集裝箱運(yùn)輸半掛車的縱梁為鵝頸結(jié)構(gòu)，縱梁前端鵝頸梁上平面比后段縱梁上平面高121 mm，此高度差正好是集裝箱鵝頸槽的高度。當(dāng)40 ft集裝箱放置鵝頸式集裝箱半掛車時(shí)，集裝箱的鵝頸槽與半掛車的鵝頸梁尺寸剛好配合，集裝箱后端的角件與半掛車扭鎖結(jié)合，集裝箱的前端梁與半掛車的前端梁內(nèi)側(cè)貼合，通過半掛車前端梁上設(shè)置的插銷鎖固定集裝箱兩個(gè)前角件的前端孔。因此，使用鵝頸式集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱可以使半掛車的總高度降低。當(dāng)然，還需要使用低鞍座的半掛牽引車(鞍座高度低于1 100 mm)，以及小輪胎和截面高度為309 mm的縱梁車架結(jié)構(gòu)才可以實(shí)現(xiàn)半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱時(shí)，總高度不超過4 000 mm。

4.3 從半掛車汽車列車總體設(shè)計(jì)上解決問題

集裝箱運(yùn)輸半掛車的總高度與集裝箱高度、半掛車的承載面高度、半掛牽引車鞍座高度尺寸緊密相關(guān)，而半掛車承載面高度尺寸是半掛車縱梁高度、懸架安裝高度和輪胎的負(fù)荷半徑的和，因此總體上半掛牽引車的鞍座高度不能高于1 110 mm，同時(shí)半掛車的承載面高度也不能高于1 110 mm。因40 ft ISO集裝箱高箱的最大總質(zhì)量為30 480 kg,從力學(xué)分析得出半掛車縱梁高度不能低于300 mm，再根據(jù)車軸和懸架選型獲得懸架的安裝尺寸，以及輪胎負(fù)荷需滿足標(biāo)準(zhǔn)對軸荷要求，因此輪胎可以選擇295/75R22.5(負(fù)荷半徑474 mm)或275/70R22.5(負(fù)荷半徑446 mm)。

5 結(jié)論

運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱和45 ft集裝箱的半掛車列車高度超過道路運(yùn)輸車輛標(biāo)準(zhǔn)GB 1589規(guī)定的4 000 mm的主要原因是，缺乏半掛牽引車鞍座高度的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，由于牽引車的鞍座高度尺寸過大造成與集裝箱半掛車匹配時(shí)尺寸超高。另一方面，集裝箱半掛車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新，應(yīng)采用低承載面的鵝頸式集裝箱半掛車運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱，同時(shí)半掛車匹配較小尺寸安裝高度的懸掛和小規(guī)格輪胎，這樣從根本解決了運(yùn)輸40 ft集裝箱高箱和45 ft集裝箱時(shí)半掛車列車超高問題。

[1] GB1589-2004, 道路車輛外擴(kuò)尺寸、軸荷及質(zhì)量限值 [S].

[2] GB/T 2977-2008, 載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷 [S].

[3] EEC 96/53, Laying down for certain road vehicles circulating within the Community the maximum authorized dimensions in national and international traffic and the maximum authorized weights in international traffic [S].

[4] Federal Size Regulations For Commercial Motor Vehicles [S].

[5] 黃順章，李子韜，宋延文，甩掛運(yùn)輸車輛輕量化集裝箱運(yùn)輸半掛車樣車 研究開發(fā)報(bào)告(國內(nèi))[R].

According to the requirements of China road vehicle’s regulation GB 1589-2004, all road transporting vehicle’s height should not be over 4 000 mm. But the height of the tractor and semi-trailer’s combination for transporting 40 feet ISO container (height is 2 896 mm) is over 4 200 mm in China. To analysis the national and international regulations of vehicles, container semi-trailer’s type and its structure’s design and fi fth wheel height coupled with semi-trailer, the reason that semi-trailer of 40 feet high container is over high will be found out. The solution will be given out.

ISO high container (ISO HC), Semi-trailer, tractor, over high, Fi fth wheel height, Loading height of semi-trailer