國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點分析

陸軍軍事交通學(xué)院學(xué)員五大隊研究生隊 趙重年

陸軍軍事交通學(xué)院國家應(yīng)急交通運輸裝備工程技術(shù)研究中心 孟祥德

陸軍軍事交通學(xué)院軍事交通運輸研究所 徐楠

40英尺集裝箱自裝卸運輸車憑借其應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)品種類多等優(yōu)點多年來一直受到國外運輸廠商的青睞。本文介紹了國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車的使用情況，詳細分析了其結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點，簡述了其未來的發(fā)展趨勢，為該車今后的研究發(fā)展提供了理論參考。自身的裝卸系統(tǒng)對40英尺集裝箱進行裝卸和運輸?shù)膶Ｓ密囕v，其主要由牽引車、半掛車底盤和自裝卸系統(tǒng)三大部分組成。受相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)限制，這種車輛均采用“牽引車+半掛車底盤”的結(jié)構(gòu)形式，裝卸方式采用側(cè)裝式[1]。

根據(jù)裝卸方式分類，40英尺集裝箱自裝卸運輸車可分為單側(cè)裝卸式和雙側(cè)裝卸式；按自裝卸機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式分類，可分為折疊臂式和擺動臂式；按適應(yīng)不同尺寸集裝箱時運動機構(gòu)分類，可分為自裝卸機構(gòu)滑移式、車架伸縮式和組合式。

國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車使用情況

1.民用領(lǐng)域

國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車主要用于碼頭、火車站、集裝箱貨場和用戶之間集裝箱運輸?shù)你暯?。該車一般?種使用方式，一是作為普通集裝箱運輸車使用；二是在沒有集裝箱裝卸機械

4 0英尺集裝箱自裝卸運輸車是指在不借助任何其他裝卸機械的情況下，能夠利用的情況下進行自裝、自卸和集裝箱堆碼作業(yè)；三是為普通集裝箱運輸車、鐵路平車等裝卸集裝箱。作業(yè)對象以集裝箱為主，涵蓋各種專用托盤、油罐等集裝化物資和裝備。作業(yè)箱型以單個40英尺集裝箱為主，但由于目前物流領(lǐng)域以20英尺集裝箱居多，因此相當(dāng)一部分車輛作業(yè)對象為兩個20英尺集裝箱。

2.軍事領(lǐng)域

目前，40英尺集裝箱自裝卸運輸車在美、英等國軍事領(lǐng)域均有所應(yīng)用，但數(shù)量不多，還沒有形成規(guī)模效益。

在戰(zhàn)區(qū)保障地域，美軍通常采用的是普通40英尺集裝箱運輸車，且以運載兩個20英尺集裝箱為主，從而可以保證在下級保障地域內(nèi)與其托盤化裝載系統(tǒng)（PLS）有效銜接，這樣既可以提高效率，又能夠節(jié)省保障經(jīng)費。這種獨特的作業(yè)方式也體現(xiàn)了美軍主要發(fā)展20英尺集裝箱的戰(zhàn)略思想。

結(jié)構(gòu)特點分析

1. 整車結(jié)構(gòu)形式

由于相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和使用條件限制，如采用普通運輸車底盤，裝載40英尺集裝箱勢必超長。因此，各廠家產(chǎn)品普遍采用“牽引車+半掛車底盤”的結(jié)構(gòu)形式，自裝卸系統(tǒng)安裝在半掛車底盤上。一般整車結(jié)構(gòu)比較緊湊，裝箱部分長度（集裝箱加兩套自裝卸機構(gòu)）通常不超過14m，參見圖1。

國際知名的幾家大公司只有Swingthru公司采用雙側(cè)裝卸，其余均采用單側(cè)裝卸[2]。其原因一是在大多數(shù)情況下單側(cè)裝卸均能滿足使用要求（參見圖2），市場需求大；二是在裝卸能力相同的條件下，雙側(cè)裝卸結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，技術(shù)要求更高。

圖1 Hammar160

2.自裝卸機構(gòu)與底盤連接方式

目前，只有少數(shù)40英尺集裝箱自裝卸運輸車適用單一箱型，這些車型自裝卸機構(gòu)與半掛車底盤固定連接，且車架不能伸縮。

大部分車型均能向上或向下兼容其他尺寸集裝箱，與之對應(yīng)，自裝卸機構(gòu)與底盤之間通常采用如圖3所示的3種連接方式。一是自裝卸機構(gòu)與底盤滑動連接，兩套機構(gòu)可相對滑移；二是自裝卸機構(gòu)與底盤固定連接，利用車架的伸縮適應(yīng)箱型變化；三是前兩種形式的組合，當(dāng)尺寸變化較大（如20←→40英尺）時自裝卸機構(gòu)滑移，較小時車架伸縮。

圖3 適應(yīng)不同尺寸集裝箱的解決方案

3. 自裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式

目前，40英尺集裝箱自裝卸運輸車采用的自裝卸機構(gòu)主要有折疊臂式和擺動臂式兩種，折疊臂式為單側(cè)裝卸，擺動臂式為雙側(cè)裝卸，參見圖4。同一種形式不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品所采用的自裝卸機構(gòu)略有區(qū)別，即使同一廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品也不完全相同。

圖4 自裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式

擺動臂式自裝卸機構(gòu)的特別之處主要體現(xiàn)在擺動液壓缸作用方式的不同，這是為了與裝備整體結(jié)構(gòu)、裝卸能力和支腿形式等相匹配。圖4b結(jié)構(gòu)適用于載荷較小的情況，圖4c結(jié)構(gòu)則適用于大載荷。

4. 穩(wěn)定支腿結(jié)構(gòu)形式

穩(wěn)定支腿一般采用液壓驅(qū)動，也有少數(shù)兼用人力輔助，其結(jié)構(gòu)形式多樣，圖5所示為常見結(jié)構(gòu)形式。

斜插式支腿結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可承受較大載荷。根據(jù)主要應(yīng)用場合不同，其結(jié)構(gòu)和布置形式略有變化。圖5a為常用方案，主要應(yīng)用于車對地作業(yè)，需展開到集裝化物資前后兩端外側(cè)，這種結(jié)構(gòu)形式在車對車作業(yè)時布置困難。因此，當(dāng)主要應(yīng)用在運輸車裝卸或鐵路平車裝卸時，結(jié)構(gòu)上稍加改動，如支腿底部彎曲（圖5b）或降低支腿布置，使之便于插入其他車輛下部。

H型支腿結(jié)構(gòu)最簡單，但不能承受大載荷，通常應(yīng)用在小噸級自裝卸車上。水平伸出采用液壓驅(qū)動，垂直展開采用人力輔助，參見圖5c。

組合式支腿（如圖5d）通常采用跨置式與斜插式相組合，一側(cè)跨置在其他車輛上，另一側(cè)插入其他車輛下部。這種結(jié)構(gòu)形式通常應(yīng)用在大噸級自裝卸車上，前后兩套反向布置，有利于提高作業(yè)穩(wěn)定性和使用靈活性。

圖5 穩(wěn)定支腿結(jié)構(gòu)形式

技術(shù)特點分析

1.裝卸運輸能力

國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車的裝卸運輸能力涵蓋范圍較廣，圖6所示為前述四大公司產(chǎn)品作業(yè)能力統(tǒng)計。除Swingthru公司具有小噸級（10t）外，其余產(chǎn)品最小作業(yè)能力均為25t，最大作業(yè)能力均為40t，該值的確定主要受使用條件和40英尺集裝箱載荷規(guī)定等因素影響。

該車不僅能夠?qū)?0英尺集裝箱實施作業(yè)，還可以裝卸和運輸兩個20英尺集裝箱。既可以對兩個20英尺箱分別裝卸，也可以利用集裝箱鎖止鏈（各公司均有自己專利）將兩個集裝箱連在一起，同時進行操作，參見圖7。

圖6 四大公司40英尺集裝箱自裝卸運輸車裝卸運輸能力統(tǒng)計

圖7 利用鎖止鏈一次裝卸兩個20英尺集裝箱

2. 機動能力

國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車通常采用自裝卸系統(tǒng)（上裝）匹配不同半掛車底盤和牽引車的發(fā)展模式，同一套自裝卸系統(tǒng)可匹配不同半掛車底盤和牽引車。因此，整車機動能力主要取決于底盤，可根據(jù)實際使用需求進行選擇、匹配和調(diào)整。

3. 場地適應(yīng)性

由于40英尺集裝箱自裝卸運輸車縱向尺寸較大，故對作業(yè)空間要求較高，但對場地平整性要求不是很高，一般集裝箱貨場即可滿足，參見圖8。對不同硬度路面的適應(yīng)能力取決于底盤和輪胎的型式，可根據(jù)需要匹配。

4．人機工程性

國外幾大公司很注重產(chǎn)品人機工程性的改進和提高，紛紛采用各種先進技術(shù)，以提高產(chǎn)品的市場競爭力。

在操控方式上，只有Swingthru公司的H型支腿需要人工操作，其余產(chǎn)品整個作業(yè)過程均采用自動控制，幾乎所有產(chǎn)品都配有有線遙控裝置，并備有無線遙控裝置可選，整個操作過程只需一人即可完成，作業(yè)效率高，同時提高了使用安全性。控制箱通常具有較高的防護性，同時便于維護。此外，一些產(chǎn)品在控制箱中設(shè)有數(shù)字顯示儀，可實時顯示載重量；有些產(chǎn)品配有語音報警和操作提示裝置，可有效縮短操作培訓(xùn)時間，提高操作方便性和使用安全性。典型操控裝置參見圖9a、b。

為了提高裝卸兩個20英尺集裝箱的作業(yè)效率，幾乎每個公司都研制了具有專利技術(shù)的鎖止鏈，參見圖9c。

為了簡化操作，一些公司開發(fā)了集裝箱自動旋鎖以替代原有的手工旋鎖，參見圖9d；很多產(chǎn)品的液壓管路布置在防護性較高的箱體中，作業(yè)過程中不易損壞，需要檢查或更換管路時可以很容易地打開，便于維護，參見圖9e。

以上只是改善人機工程性的一些典型措施，隨著需求的增長和技術(shù)的發(fā)展，人機工程性也在不斷提高。

圖8 作業(yè)場地條件

圖9 提高人機工程性的典型措施

發(fā)展趨勢

在優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)方面，由于現(xiàn)有的40英尺集裝箱自裝卸運輸車自重較大，導(dǎo)致有效載荷減少，各公司都在研究使車身大幅度減重的方法，包括采用高強度材料，優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)使構(gòu)件受力更均勻；在各分支結(jié)構(gòu)中采用新材料技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)來盡可能減小構(gòu)件尺寸，提高各構(gòu)件利用率及工作效率；對起吊機構(gòu)和液壓支腿采用互鎖設(shè)計，降低操作過程的失誤率。

在提高技術(shù)性能方面，各大企業(yè)正在積極投身40英尺集裝箱自裝卸運輸車控制技術(shù)的研究工作，如采用無線遙控技術(shù)實現(xiàn)遠程控制[3]，在節(jié)省時間和人力的同時，提高了作業(yè)時的安全性；采用液壓同步或異步的方式控制起吊機構(gòu)的擺動臂和伸縮臂以確保起吊過程的平穩(wěn)性；采用壓力傳感器技術(shù)實時監(jiān)測液壓支腿的載荷[4]，防止起吊過程中發(fā)生危險，降低事故率。

結(jié)語

國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車在整車結(jié)構(gòu)形式及各分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的運用上已經(jīng)具有比較完備的經(jīng)驗方法，各項技術(shù)的應(yīng)用已達到一定水準(zhǔn)，使得該車除裝卸、運輸能力外，多項性能均有明顯優(yōu)勢。本文對國外40英尺集裝箱自裝卸運輸車的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點進行歸納總結(jié)，并概括了該車未來發(fā)展趨勢，對指導(dǎo)我國該類專用車輛產(chǎn)品的設(shè)計、制造、更新具有一定的現(xiàn)實意義。