鐵路雙層集裝箱運輸平車技術方案選型分析探討

谷美娜，江明星，方 寶，陸 強，陶 斌，趙壽鑫

(中車眉山車輛有限公司 產(chǎn)品開發(fā)部，四川 眉山 620010)

鐵路集裝箱運輸擁有高效益、高效率、高標準的優(yōu)點，而雙層集裝箱運輸作為特殊的集裝箱運輸方式具有更為明顯的優(yōu)勢。近年來隨著集裝箱運量的逐年遞增，雙層集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展被國家提上了日程，在《推進大物流通道建設行動計劃(2016—2020年)》《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”鐵路集裝箱多式聯(lián)運發(fā)展規(guī)劃》《推進運輸結構調整三年行動計劃(2018—2020年)》等多個國家政策文件中均明確提出了“加快研究構建雙層集裝箱運輸通道，加強雙層集裝箱車輛研制”的要求，這對于促進我國鐵路“降本增效”意義重大。

1 鐵路集裝箱運輸現(xiàn)狀

1.1 集裝箱現(xiàn)狀

2018年，全國鐵路集裝箱發(fā)送量為1 375.1萬TEU，同比增幅33.4%，連續(xù)3年實現(xiàn)鐵路集裝箱發(fā)送量增幅30%以上；全國規(guī)模以上港口集裝箱2018年鐵水聯(lián)運量完成約430萬TEU，較2017年增長23.6%。通過市場調研得知，目前鐵道車輛裝運集裝箱的規(guī)格主要包括標準的20 ft集裝箱、40 ft集裝箱和極少的45 ft冷藏集裝箱，非標準的長大集裝箱如45 ft、48 ft、53 ft集裝箱數(shù)量較少，一般在專門貨場堆放，不用于鐵路運輸。

1.2 雙層集裝箱車輛現(xiàn)狀

我國在2004年研制了X2K(H)型雙層集裝箱運輸平車，該車軸重25 t，載重78 t。目前該車輛的裝箱工況主要包括2種：一種是下層裝運2個20 ft的標準集裝箱，上層裝運1個40 ft的標準集裝箱；另一種是上下層各裝運1個40 ft的標準集裝箱。除受既有限界限制車輛無法滿足裝運雙高箱的要求外，目前車輛在運行過程中主要存在兩方面的問題：(1)受車輛載重限制，存在配箱困難的問題；(2)車輛的無效長度過長，影響了固定站線長度車輛的編組數(shù)量。

2 雙層集裝箱車輛方案選型

2.1 重載單車雙層集裝箱運輸平車

2.1.1 結構形式及主要技術參數(shù)

隨著鐵路技術的不斷發(fā)展和進步，我國重載貨車配套技術已達到或接近國外先進貨車技術水平。在2013年修訂的《鐵路主要技術政策》中對貨車的發(fā)展要求是：“貨車軸重研究推廣25 t，研究發(fā)展27 t?！薄靶陆ㄖ剌d鐵路設計速度不大于100 km/h，軸重不小于30 t，列車牽引重量萬噸級及以上?！?根據(jù)目前國內雙層集裝箱運輸平車的裝箱情況及國內鐵路貨車的發(fā)展趨勢，針對不同的線路運行條件，建議新設計的集裝箱車輛軸重為27 t和30 t。圖1為重載單車雙層集裝箱運輸平車裝載示意圖，車輛設計預估的主要參數(shù)如表1所示，表1中牽引重量是指牽引的有效重量，即牽引所有車輛的載重之和。

圖1 重載單車雙層集裝箱運輸平車裝載示意圖

表1 重載單車雙層集裝箱運輸平車主要技術參數(shù)預估表

2.1.2 對比分析

(1) 優(yōu)點。從表1可以看出：相比于X2K(H)型雙層集裝箱運輸平車，27 t軸重和30 t軸重雙層集裝箱運輸平車的載重均有一定的提升；對于自重系數(shù)，27 t軸重平車略有增加，30 t軸重平車則降低。按照車輛既有的裝箱工況計算，車輛最大載重可達到91.44 t(下層裝運2個20 ft標準集裝箱，上層裝運1個40 ft標準集裝箱)，由于X2K(H)型雙層集裝箱運輸平車最大載重僅為78 t,因此無法滿足裝運要求，而其余2種車型則可以在一定程度上緩解。對于受車輛載重限制配箱困難的問題，30 t軸重雙層集裝箱運輸平車完全可以滿足2種裝箱工況的需求。在850 m和1 050 m的站線上，與X2K(H)型雙層集裝箱運輸平車相比，2種載重車輛的牽引重量均有一定程度的增加，其中27 t軸重平車分別增加4.86%和5.45%，30 t軸重平車分別增加18.59%和19.26%。

(2) 缺點。雖然2種重載車輛提高了載重，但是國內目前的線路承重無法滿足其運行要求，因此必須降軸重運行，如要滿軸重運行則需新建或改造線路；由于車輛長度的增加可能會導致車輛的無效長度增加，同樣站線長度上(850 m或1 050 m)的車輛編組的數(shù)量會減少1輛，運箱數(shù)量則會減少4個TEU，因此對于裝運輕質貨物無法滿載重運行的車輛則不是完全適用。

2.2 關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車

2.2.1 結構形式及主要技術參數(shù)

關節(jié)式集裝箱運輸平車是一種靠關節(jié)連接器連接、關節(jié)處共用轉向架的一種車輛，該運輸方式在國外廣為使用，美國鐵路的雙層集裝箱運輸平車多采用關節(jié)式且已經(jīng)運行多年，澳大利亞也相繼開行了三聯(lián)和五聯(lián)關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車。結合美國雙層集裝箱運輸平車的發(fā)展經(jīng)驗，建議國內雙層集裝箱運輸平車車組也采用3～5輛車的構成形式，組內采用關節(jié)連接器連接。本文以國內目前主要的25 t、27 t、30 t軸重的三單元關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車為例進行分析，預估各車載重、自重等主要技術參數(shù)見表2，關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車示意如圖2所示。

圖2 三單元關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車

表2 三單元關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車主要技術參數(shù)預估表

2.2.2 對比分析

(1) 優(yōu)點。從表2中可以看出，車輛之間采用關節(jié)連接器進行連接能有效地縮短車輛長度，增加固定站線長度上的編組數(shù)量。與非關節(jié)式連接的車輛相比，在850 m的站線上預計編組數(shù)量可增加4～5輛，在1 050 m的站線上預計編組數(shù)量可增加6～7輛。

(2) 缺點。雖然關節(jié)式的連接可以增加車輛固定站線長度上的編組數(shù)量，但是其載重卻大幅的下降，由表2可以看出，在車輛軸重即使達到30 t后，三單元關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車單車平均載重也僅能達到61.3 t，遠不能滿足既有的裝箱工況單車最大載重可達到91.44 t的要求，為車輛的裝運配裝帶來較大困難。與單車運輸相比，在850 m站線上25 t軸重、27 t軸重及30 t軸重平車牽引的有效重量分別減少30.09%、27.03%和26.71%，在1 050 m站線上25 t軸重、27 t軸重及30 t軸重平車牽引的有效重量分別減少28.85%、26.14%和25.82%。另外，關節(jié)式集裝箱平車必須是以單元車組的方式運行，不利于相關部門的組織運營。

綜合上述2種方案分析，建議在當前的國內組織運營條件下以發(fā)展重載單車雙層集裝箱運輸平車為主，后期隨著運營環(huán)境的逐漸成熟，可在部分運輸輕質貨物的線路上適當推行關節(jié)式雙層集裝箱運輸平車。

3 結束語

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，單一的運輸方式已經(jīng)很難滿足企業(yè)龐大的物流需求，雙層集裝箱運輸作為交通運輸市場發(fā)展與運輸方式之間的產(chǎn)物，對于加快供給側結構性改革，提高基礎設施建設和物流融合發(fā)展水平具有重要意義。不斷完善集裝箱場的硬件配套設施，加快雙層集裝箱運輸通道的建設，并針對不同的實際情況制定相應的運營方案，可進一步提高資源配置水平，促進實體經(jīng)濟“降本增效”和交通運輸?shù)木G色發(fā)展。