敞頂集裝箱和通用鐵路敞車兩用翻車機設計

熊光寶 劉 青

中國電建集團武漢重工裝備有限公司

1 引言

敞頂集裝箱，采用20 ft的國際標準箱體，用于裝載散料貨物。敞頂集裝箱列一般采用鐵路通用的平車裝載，一節平車上放置2個20 ft的敞頂集裝箱[1]。敞頂集裝箱的卸料，目前主要采用集裝箱吊配合簡易的翻卸設備來完成，不能實現自動化、流水線式的作業，卸料作業效率低，環境污染大，卸料成本高[2]。

翻車機主要用于翻卸鐵路敞車所裝載的散狀物料，具有卸車能力大、翻卸效率高、使用維護方便、系統占地面積小等優點。對于敞頂集裝箱，通常是一節鐵路平車上放置2個，且敞頂式集裝箱箱體寬度小于鐵路平車寬度，致使現有翻車機不能直接對通用平車裝載的敞頂集裝箱列進行自動化翻卸。因此，提出研制一種適應翻卸鐵路平車運輸敞頂集裝箱的兩用翻車機，實現卸車自動化，提高卸車效率。

2 鐵路平車與敞頂集裝箱參數

20 ft-35 t敞頂集裝箱是一種新型、快捷、環保、低碳的集裝化現代運載工具，其主要依靠X70型專用鐵路平車進行遠程運輸，20 ft-35 t敞頂集裝箱主要技術參數為：最大外輪廓尺寸6 058 mm×2 550 mm×2 896 mm；額定質量35 000 kg；自重2 780±2% kg；容積≥39.4 m3。

X70型集裝箱專用平車適應在國內準軌線路上運行，用于裝運2個20 ft集裝箱或1個40 ft集裝箱，主要技術參數為：車輛長度13 446 mm，最大寬度3 164 mm，最大高度(空車)1 169 mm；載重70 t；軸重23 t；軌距1 435 mm。

3 兩用翻車機整體設計和技術指標

適應翻卸敞頂集裝箱與通用鐵路敞車兩用作業的翻車機主要由進出車端盤、拖車梁、靠車梁、小縱梁、傳動裝置、靠車系統、托輥裝置、壓車系統等構成(見圖1)。

1.傳動裝置 2托輥裝置 3.進車端端盤 4.靠車側壓敞車裝置 5.靠車梁 6.靠車側壓集裝箱裝置 7.靠車系統 8.出車端端盤 9.拖車梁 10.小縱梁 11.非靠車側壓敞車裝置 12.非靠車側壓集裝箱裝置

兩用翻車機主要技術指標見表1。

表1 兩用翻車機主要技術指標

4 兩用翻車機關鍵技術分析

適應散料集裝箱作業的翻車機在翻卸通用C60～C80鐵路敞車的基礎上，需兼顧翻卸X70型集裝箱專用及通用平車運輸的20 ft頂開式集裝箱。為解決翻車機適應翻卸集裝箱的難題，需攻克以下關鍵技術點。

4.1 壓車裝置設計

目前通用C型翻車機翻卸高度范圍為2 993～3 530 mm，而X70、NX70A型集裝箱專用及通用平車運輸的頂開式集裝箱，其翻卸高度范圍在4 065～4 120 mm，因此需對翻車機本體壓車裝置進行適應性改造，設計異形壓車鉤頭以解決敞車最窄及最低情況下壓車問題(見圖2)。

圖2 壓車裝置(左為壓集裝箱裝置，右為壓敞車裝置)

為使翻車機壓車裝置既能適應敞頂集裝箱，也能壓緊且不損壞通用鐵路敞車，可設計成垂直壓車型式，對壓車機構油缸進行合理選型，滿足壓車高度要求。翻車機靠車側壓敞車裝置、壓集裝箱裝置，非靠車側壓敞車裝置和壓集裝箱裝置根據翻卸敞車尺寸進行合理布置(見圖3)。壓持集裝箱時壓集裝箱4個角立柱，單邊3個壓點；壓持敞車時，按C70E敞車定距9 200 mm設計壓點位置，單邊2個壓點。針對高度及寬度變化設計異形壓車鉤，不同工況下能良好運轉，適應多種車型的壓車要求。垂直壓車方式與靠板在壓車靠車過程中，要避免壓車鉤頭對靠板干涉。

1.靠車側壓敞車裝置 2.靠車側壓集裝箱裝置 3.非靠車側壓集裝箱裝置 4.非靠車側壓敞車裝置

4.2 靠車裝置設計

從鐵路平車與敞頂集裝箱的技術參數可以看出，敞頂集裝箱的寬度與鐵路平車的寬度不一致，而現有翻車機采用的是同平面的靠板系統，導致翻車機靠車裝置不能同時靠緊敞頂集裝箱與鐵路平車。依據GB/T18818《鐵路貨車翻車機和散裝貨物解凍庫檢測技術條件》，翻車機應托住車輛側墻的全部立柱及立柱高度的90%以上，并均勻地與車輛側墻立柱表面相貼靠。

為解決上述問題，兩用翻車機設計大靠板的同時新增了對X70、NX70A型集裝箱專用平車進行靠車的小靠板裝置(見圖4)。大靠板裝置高于托車梁軌面，靠板體長12 500 mm，大于2節集裝箱側面長度12 190 mm。小靠板裝置采用分段式結構，平車定距9 000 mm分布，避開平車側面障礙物。壓車機構壓車鉤運動至最低端時能有效避開靠板靠車橡膠，因此在靠板壓車機構缺口處要重新布置靠板橡膠的排列布置形式。

1.大靠板裝置 2.小靠板裝置 3.靠車板橡膠

應用時，大靠板和小靠板能夠沿水平方向進行往返運動，互不干擾，使得大小靠板能對通用敞車的側部進行靠壓，也能對敞頂集裝箱、鐵路平車的側部進行靠壓，從而使得翻車機既能對C60～C70(含C70E(H)-A)、通用C80敞車進行翻卸，又能對敞頂集裝箱進行翻卸。大小靠板的前行與返回可由油缸驅動進行，而油缸自身的運轉可由控制系統控制，從而提高運行自動化程度，降低操作成本，提高翻卸效率。

4.3 托車裝置設計

X70型集裝箱專用及通用平車運輸的頂開式集裝箱的高度范圍在4 065～4 120 mm，高度過高，在進入傳統C型單翻翻車機時會與端盤上部發生碰撞，無法正常使用。因此需要對翻車機軌面高度進行放樣，確定軌面高度位置，再通過對拖車梁系統機械結構的優化設計來滿足頂開式集裝箱的翻卸要求(見圖5)。翻車機托車梁設計時，將拖車梁上鋼軌下降300 mm，擴大凈高；將傳統的魚腹梁結構做成直梁，保證梁端面外形基本保持不變。

1.拖車梁箱體 2.鋼軌系統 3.液壓站支撐 4.走臺欄桿

5 兩用翻車機工藝流程

兩用翻車機的工藝流程包括翻卸通用鐵路敞車和鐵路平車裝載集裝箱。

5.1 翻卸通用敞車作業流程

先將通用敞車在翻車機托車梁上進行定位、壓緊，再驅動大、小靠板前行，前行的大靠板經主滑軸沿上滑腔水平滑動，小靠板經輔滑軸沿下滑腔水平滑動，直至大靠板與通用敞車側面近通用敞車頂部的部位相接觸，且小靠板與通用敞車側面近通用敞車底部的部位相接觸，并對大、小靠板的位置進行固定，然后驅動翻車機開始翻卸作業。翻卸完畢后，將翻車機回翻到零位，驅動大、小靠板分別沿上滑腔、下滑腔返回，復位完畢后以待下一次操作。

5.2 翻卸敞頂集裝箱作業流程

先將裝有敞頂集裝箱的鐵路平車在翻車機的托車梁上進行定位、壓緊，再驅動大靠板、小靠板前行。大靠板與敞頂集裝箱的側面相接觸，小靠板與鐵路平車的側面相接觸時，停止前行，并對大靠板、小靠板的現有位置進行固定，然后驅動翻車機開始翻卸作業。翻卸完畢后，將翻車機回翻到零位，大靠板、小靠板復位以待下一次操作。

6 結語

適應散料集裝箱卸車作業翻車機的研制，有助于促進鐵路運輸物料方式由敞車向集裝箱延伸的多元化發展，實現集裝箱運輸方式的公鐵水聯運，減少反復倒裝貨物環節，壓縮貨物裝載作業時間，減少貨損和環境污染，節約運輸成本，應用前景廣闊。