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 產品開發部，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勢。近年來隨著集裝箱運量的逐年遞增，雙層集裝箱運輸的發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”發展規劃》《“十三五”鐵路集裝箱多式聯運發展規劃》《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 鐵路集裝箱運輸現狀

1.1 集裝箱現狀

2018年，全國鐵路集裝箱發送量為1 375.1萬TEU，同比增幅33.4%，連續3年實現鐵路集裝箱發送量增幅30%以上；全國規模以上港口集裝箱2018年鐵水聯運量完成約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

隨著鐵路技術的不斷發展和進步，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》中對貨車的發展要求是：“貨車軸重研究推廣25 t，研究發展27 t。”“新建重載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預估表

2.1.2 對比分析

(1) 優點。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，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)的車輛編組的數量會減少1輛，運箱數量則會減少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 關節式雙層集裝箱運輸平車

2.2.1 結構形式及主要技術參數

關節式集裝箱運輸平車是一種靠關節連接器連接、關節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式且已經運行多年，澳大利亞也相繼開行了三聯和五聯關節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展經驗，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見表2，關節式雙層集裝箱運輸平車示意如圖2所示。

圖2 三單元關節式雙層集裝箱運輸平車

表2 三單元關節式雙層集裝箱運輸平車主要技術參數預估表

2.2.2 對比分析

(1) 優點。從表2中可以看出，車輛之間采用關節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量。與非關節式連接的車輛相比，在850 m的站線上預計編組數量可增加4～5輛，在1 050 m的站線上預計編組數量可增加6～7輛。

(2) 缺點。雖然關節式的連接可以增加車輛固定站線長度上的編組數量，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展重載單車雙層集裝箱運輸平車為主，后期隨著運營環境的逐漸成熟，可在部分運輸輕質貨物的線路上適當推行關節式雙層集裝箱運輸平車。

3 結束語

隨著我國經濟的不斷發展，單一的運輸方式已經很難滿足企業龐大的物流需求，雙層集裝箱運輸作為交通運輸市場發展與運輸方式之間的產物，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，促進實體經濟“降本增效”和交通運輸的綠色發展。