鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高揚(yáng)

翻車機(jī)是用來翻卸鐵路敞車散料的大型機(jī)械設(shè)備，可通過翻轉(zhuǎn)或傾斜有軌車輛完成卸料，適用于散料運(yùn)量較大的港口和冶金、煤炭、熱電等工業(yè)部門。集裝箱是現(xiàn)代物流領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的運(yùn)輸載體，具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、規(guī)范化等特點(diǎn)。隨著鐵路“散改集”運(yùn)輸政策的深入推進(jìn)，傳統(tǒng)的鐵路散料翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)與集裝箱不匹配的問題日益突出，而大規(guī)模更換設(shè)備也不現(xiàn)實(shí);因此，設(shè)計(jì)適用于集裝箱的鐵路翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)成為迫切需求。

1鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)應(yīng)用必要性

近年來，我國全力推進(jìn)鐵路大宗物料“散改集”運(yùn)輸變革，將原來使用通用敞車散裝運(yùn)輸?shù)拿禾俊⒌V石等大宗物料裝入集裝箱運(yùn)輸。在大宗物料運(yùn)輸從“黑色”物流向“綠色”物流轉(zhuǎn)變的過程中，采用將集裝箱吊離鐵路車輛后再卸料的作業(yè)方式，存在占地面積大、作業(yè)效率低、投資成本高、自動化水平低及可靠性差等缺點(diǎn)。事實(shí)上，鐵路大宗物料客戶往往具有通用敞車翻卸作業(yè)能力。若兼顧通用敞車翻卸作業(yè)，須投資建設(shè)2套卸料系統(tǒng)，不僅作業(yè)流程煩瑣，而且成本較高;若廢棄原有的翻卸系統(tǒng)，則會造成巨大的資源浪費(fèi)，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。為了解決這一問題，有必要設(shè)計(jì)并應(yīng)用鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)。

2鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1傳統(tǒng)鐵路翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)介紹

傳統(tǒng)鐵路翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)是專業(yè)化的散料卸載系統(tǒng)，具有卸車效率高、對車輛損傷小、裝卸人員工作強(qiáng)度低、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化控制等優(yōu)點(diǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，火力發(fā)電廠、冶煉廠、水泥廠、港口、礦山等建設(shè)和發(fā)展所需的煤炭、焦炭、礦砂等散料用量大幅增長。為了提高敞車散料運(yùn)輸裝卸效率，大型現(xiàn)代化企業(yè)廣泛應(yīng)用鐵路翻車機(jī)（見圖1）。傳統(tǒng)鐵路翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)形式多樣：根據(jù)翻車機(jī)的翻卸作業(yè)流程，可分為貫通式和折返式;根據(jù)翻車機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，可分為轉(zhuǎn)子式、側(cè)傾式、端卸式和復(fù)合式等。目前應(yīng)用最多的是轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)，且普遍采用單翻或雙翻模式，并依據(jù)設(shè)計(jì)的不同，可實(shí)現(xiàn)摘鉤或不摘鉤翻卸。

2.2鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路散料集裝箱一般為符合ISO系列1集裝箱標(biāo)準(zhǔn)的通用敞頂集裝箱和系列2集裝箱標(biāo)準(zhǔn)的專用敞頂集裝箱和專用集裝箱（見圖2）。系列1標(biāo)準(zhǔn)敞頂集裝箱適用于公鐵海聯(lián)運(yùn)，但為了滿足國際通用標(biāo)準(zhǔn)的要求，此類集裝箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以滿足海運(yùn)工況為主，并不完全適應(yīng)鐵路運(yùn)行工況，經(jīng)濟(jì)效益與鐵路敞車和專用集裝箱相比明顯不足;35t鐵路專用敞頂集裝箱是基于系列2集裝箱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開發(fā)的鐵路集裝箱，比系列1標(biāo)準(zhǔn)通用集裝箱具有更優(yōu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和載貨空間，正逐漸成為鐵路集裝箱運(yùn)輸?shù)闹髁飨湫?鐵路專用集裝箱是參照系列2集裝箱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的專門用于礦石等散料運(yùn)輸?shù)募b箱，滿足國際海陸聯(lián)運(yùn)要求，并且高度一般低于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。

3鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)應(yīng)用

3.1應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)鐵路翻車機(jī)用于鐵路敞車翻卸作業(yè)，不適用于集裝箱工況。2020年9月，大連重工開發(fā)出適用于通用鐵路敞車和敞頂集裝箱的兩用翻車機(jī)（見圖3），開創(chuàng)國際上敞頂集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)應(yīng)用先例。翻車機(jī)適用于滿足系列1標(biāo)準(zhǔn)的20英尺敞頂集裝箱（尺寸為6058mmx2438mmx2591mm，總質(zhì)量為30480kg）。據(jù)報(bào)道，國內(nèi)已有企業(yè)開展敞頂集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)作業(yè)試點(diǎn)，但由于缺乏實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，暫未大規(guī)模推廣。

3.2應(yīng)用制約因素

鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)應(yīng)用涉及集裝箱和翻車機(jī)兩方面。集裝箱方面：符合現(xiàn)有“散改集”運(yùn)輸政策的鐵路集裝箱包括通用20英尺標(biāo)準(zhǔn)敞頂集裝箱、鐵路專用20英尺標(biāo)準(zhǔn)敞頂集裝箱以及鐵路專用礦石集裝箱等（見表1），這些集裝箱的外部尺寸和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不盡相同，受力部位和區(qū)域也有差異，需要實(shí)施一定調(diào)整才能適應(yīng)翻車機(jī)工況。翻車機(jī)方面：由于集裝箱與鐵路平車須整體翻卸，除了最新設(shè)計(jì)的兩用翻車機(jī)外，傳統(tǒng)翻車機(jī)無法滿足集裝箱翻卸要求（見表2）;而兩用翻車機(jī)僅適用于通用20英尺標(biāo)準(zhǔn)敞頂集裝箱，不適用于其他規(guī)格和結(jié)構(gòu)的集裝箱。此外，投資新建鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)的費(fèi)用高達(dá)上億元，且周期較長，而改造現(xiàn)有鐵路翻車機(jī)系統(tǒng)的成本也在數(shù)百萬至數(shù)千萬元。

3.3應(yīng)用改進(jìn)方向

3.3.1集裝箱方面

（1）新造集裝箱設(shè)計(jì)時可參照已有的通用標(biāo)準(zhǔn)敞頂集裝箱，或降低集裝箱高度，使平車與集裝箱的總高度處于翻車機(jī)高度方向的工作范圍之內(nèi)。

（2）改造現(xiàn)有集裝箱

相較于翻車機(jī)改造，集裝箱改造相對簡單且投資較少，但須考慮滿足公鐵海聯(lián)運(yùn)要求，即集裝箱規(guī)格不能超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，并須實(shí)施局部補(bǔ)強(qiáng)。可以依據(jù)翻車機(jī)壓車和靠車機(jī)構(gòu)位置，制作單獨(dú)的承力結(jié)構(gòu)，使集裝箱通過承力結(jié)構(gòu)與翻車機(jī)連接固定。

3.3.2翻車機(jī)方面

新建鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)不僅基礎(chǔ)投資大、建設(shè)周期長，而且會使原有的鐵路敞車翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)閑置，造成重復(fù)投資和資源浪費(fèi)。考慮到通用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱與專用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的主要區(qū)別在于集裝箱寬度不同且差異不大，重點(diǎn)調(diào)整翻車機(jī)工作范圍，改進(jìn)壓車和靠車機(jī)構(gòu)，優(yōu)化集裝箱、敞車與翻車機(jī)的傳力方式，使之成為相互制約而又相互依存的整體。

4結(jié)束語

隨著我國全力推進(jìn)鐵路大宗物料“散改集”運(yùn)輸變革，鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)的市場需求越來越大?；诒苊庵貜?fù)投資、充分利用現(xiàn)有資源和節(jié)省總體成本的目的，探討和挖掘現(xiàn)有各類型鐵路集裝箱和翻車機(jī)的應(yīng)用方式和價值，對于剛剛起步的鐵路集裝箱翻車機(jī)翻卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。