淺談中置軸掛車列車連接系統的解決方案

海沃機械（中國）有限公司 倪正韜

物流運輸作為聯通全國各區域經濟發展的血管通道，可以說是國民經濟的活躍度的“晴雨表”。近10年隨著網購電商的崛起，快遞包裹量激增，物流運輸在國計民生中扮演著越來越重要的角色。

1 物流運輸車輛發展概述背景

交通運輸部及其下屬的公路科學院及相關部門，一直圍繞“保證運輸安全，提高運輸效率，降低運輸成本”這個主題，不斷地探索物流運輸新思路。近年大力推廣公轉鐵，公轉水，鐵水的比例已經增加到全國總運量的24%左右。

公路運輸以其自身的優勢及不可替代性，依然在全國的運輸總量中占據76%的高比重，同時公路運輸也是銜接其他運輸方式的基礎環節，目前全國有超過1000萬輛公路貨運車輛，全國公路物流行業年產值超過3萬億人民幣。從建國至今，國內的公路貨車圍繞“多拉快跑”這個目標發展，可以歸結為以下三個主要發展方向。

1.1 車輛重型化方向發展

目前國內運輸車輛呈現出兩端化的發展趨勢，尤其是物流貨運車輛的重型化發展趨勢明顯（如圖1～3所示）。

▲圖1 4t中型卡車

▲圖2 5t中型卡車

▲圖3 8t重型卡車

1.2 車輛多軸化方向發展

因為講求運營效益，承載多、運營效率高的車輛受到國內用戶的青睞，目前國內運輸車輛以兩軸、三軸、四軸和五軸車輛為主（如圖4～7所示）。

▲圖4 兩軸卡車

▲圖5 三軸卡車

▲圖6 四軸卡車

▲圖7 五軸卡車

1.3 拖帶掛車方向發展

全掛車（如圖8）由于其自身結構（牽引點、三角架連接點、轉盤三個自由度）及上世紀國內的技術水平所限，交通部考慮高速公路運行安全和效率，高速行駛穩定性差的全掛車被限制駛入高速公路，由此全掛車逐漸退出了公路運輸的舞臺。相反，半掛車（如圖9）卻在過去的30年間飛速發展，幾乎讓人們把半掛車和掛車劃成了等號。與此同時，在半掛車高速發展的過程中，出現了各種程度的違規超限半掛車（如圖10～12），由此造成了為數不少的交通事故，給人民的生命和財產安全造成嚴重損失。

▲圖8 牽引貨車+全掛車

▲圖9 半掛牽引車+半掛車

▲圖10 公路航母——超限半掛轎運車

▲圖11 合規集卡半掛車+超限箱體

▲圖12 能取代其他一切車型的超級低平板

為了道路交通的安全，從2016～2019年，國家花了三年多的時間，初步完成了對違規超限半掛轎運車的治理。在2021～2023年，國家將再花三年的時間，開展針對超長半掛汽車列車的治理。

2 引入中置軸掛車列車

對超載超限的治理是通過行政法律法規進行，但是從安全角度確立的半掛車外廓尺寸和質量限值與市場對大運力的需求矛盾一直沒有得到很好的解決。為了從根本上解決問題，在交通部等相關部門多年的共同努力之下，交通運輸部及其下屬的公路科學院及相關部門參照了歐洲對應的96-53-EC法規，將國標GB 1589《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、 軸荷及質量限值》從2004版升級為2016版，GB 1589-2016正式將中置軸掛車列車引入了中國，并根據國內的應用場景，將中置軸掛車列車的總長限值從德國的18.75m，加長為20m（或22m），以期國內道路運輸車輛能夠合規化，如圖13～15所示。

▲圖13 歐洲中置軸貨車列車（簾布車，總長18.75m）

▲圖14 國內中置軸貨車列車（廂式車，總長20m）

▲圖15 國內中置軸掛車列車（轎運車，總長22m）

中置軸掛車列車的后掛車被稱為中置軸掛車，顧名思義就是把車軸置于掛車中間位置的掛車，雖說中置掛車被看成是2016年從歐洲引入中國市場的新車型。但其實，早在2000多年前秦帝國的銅車馬就是中置軸掛車，與單缸柴油機一起風靡廣大農村的掛斗也是中置軸掛車，如圖16～17所示。

▲圖16 秦帝國銅車馬

▲圖17 手扶拖拉機中置軸掛車

中置軸掛車列車從外形上看與全掛公路列車非常相近，但是相對于全掛公路列車連接有三個點的自由度，中置軸掛車列車連接只有一個點的自由度，穩定性大幅提升。中置軸掛車列車被主管部門寄予厚望：以期解決“半掛車外廓尺寸和質量限制與市場對大運力需求”的矛盾，取代原先違規半掛車。

目前國內主要商品車物流公司以安吉物流、一汽物流、長久物流等為主，快遞物流公司以龍運、順豐、德邦等為主，從2016年開始這些公司批量試用中置軸掛車列車，中置軸掛車列車的優勢逐漸被市場發現和接受，其具有如下優勢：

a.在合規車輛中，運能最大，且單位運輸的油耗低于半掛車；

b.靈活甩掛多點運輸，縮短了裝卸貨時間，大幅提高了車輛的利用率。如順豐物流中置軸牽引貨車（前主車）的年行駛里程超過半掛牽引車的2倍；

c.根據貨量，中置軸掛車列車可靈活選擇牽引貨車（前主車）單獨運行或拖掛運行，利用按軸收費降低通行費。

3 中置軸掛車列車的牽引貨車（前主車）和中置軸掛車（后掛車）的連接

3.1 一款先進的連接裝置—海沃瑞飛達產品

如何將牽引貨車（前主車）和中置軸掛車（后掛車）安全可靠地連接在一起，保證運輸安全？以海沃聯合瑞典VBG為例，該產品將全球最先進的中置軸掛車列車系統解決方案帶到中國。它不僅為中國客戶提供從側板、牽引橫梁、牽引耦合器、牽引環、牽引桿和連接橫梁等全套產品，更提供了中置軸掛車列車設計計算理論及公式，贏得業內客戶的廣泛好評。

海沃瑞飛達與廣大客戶共同致力于推動中置軸公路列車在國內的推廣普及，五年來“海沃瑞飛達”已經成為業內知名的中置軸公路列車連接一站式系統解決方案供應商。目前國內中置掛車列車的牽引耦合器按照連接部件結構型式分為三種，如表1所示。

表1 牽引耦合器產品結構分類

需要說明的是，球型適用于幾乎不摘掛的中置軸車輛運輸車（如圖18），栓型（如圖19～20）適用于使用中幾乎每天都要摘掛的中置軸掛車列車（廂式貨車）。

▲圖18 海沃瑞飛達5085C（球形）

▲圖19 海沃瑞飛達5050系列（栓型）的氣動版

▲圖20 海沃瑞飛達5050系列（栓型）的手動版本

隨著國家法規及JT/T 1178.2-2019安全達標試驗在新車公告申報中的推進，中置軸車輛運輸車的牽引耦合器將從球型向栓型逐步轉換。由于中置軸車輛運輸車幾乎不摘掛的特點，更多的客戶會選擇更經濟的栓型牽引耦合器，如海沃瑞飛達5050系列中的手動版。筆者預計，未來中置軸掛車列車將是（腰鼓）栓型的市場，球型將逐漸退出市場。

對于海沃瑞飛達5050系列（栓型耦合器）的手動版和氣動版，由于各有特點和適用領域，需要用戶有所了解。其中，經常需要甩掛的中置軸廂式車（貨車）應使用氣動栓型耦合器，省時省力，其選裝位置傳感器可以在駕駛室實時顯示連接狀態，a保證高頻率使用連接的可靠性。而使用中幾乎不摘掛的中置軸轎運車，則宜使用純機械手動經濟版耦合器，手動摘掛時，需人工檢查確認連接可靠性。

需要指出的是，海沃瑞飛達牽引耦合器產品之所以能在五年時間內成為知名產品，主要因為產品的優勢：高可靠性，采用了雙保險冗余設計，運動執行機構內置于腔體中，防雨防塵、確保主車和掛車連接可靠；高安全性，駕駛室內可以選裝牽引耦合器狀態實時監測預警系統；高效性，選裝牽引耦合自動潤滑系統，讓產品時刻保持最佳工作狀態，避免了費工費時的停車維護。

此外，針對中置軸掛車列車的應用，海沃瑞飛達也提供了一站式全套產品，如圖21～22所示。

▲圖21 海沃瑞飛達在主車上可配套的產品

▲圖22 海沃瑞飛達在掛車上可配套的產品

3.2 海沃瑞飛達中置軸掛車列車計算方法

表3 計算過程列表

針對中置軸公路列車的牽引耦合器選型，海沃瑞飛達從客戶的角度出發，從而計算出牽引耦合器上水平方向動態載荷Dc和豎直方向動態載荷V（它們是中置軸公路列車連接系統選型至關重要的兩個參數），從而確定選型。

首先，需要建立中置軸掛車列車方案圖（如圖23），在保證車輛行駛安全性、穩定性的前提下，給出牽引耦合器的安裝推薦位置，使掛車列車各車橋的軸荷及牽引耦合器的靜態載荷得到最佳分配。

▲圖23 列車方案圖

其次，將中置軸掛車作用在牽引耦合器的靜態載荷S值及公路列車的相關參數條件，代入公式

計算得出牽引耦合器上水平方向動態載荷Dc和豎直方向動態載荷V，見表2。

表2 主要計算參數列表

最后，用計算出的Dc和V值，去衡量圖21和22中的牽引橫梁、牽引耦合器、牽引環、牽引桿標定的Dc和V值，確保均不小于計算值。