浅析运输ISO标准40 ft集装箱高箱半挂车超高问题

宋延文 黄顺章

(中集车辆(集团)有限公司，深圳 518067 ；深圳中集专用车有限公司，深圳 518118)

浅析运输ISO标准40 ft集装箱高箱半挂车超高问题

宋延文 黄顺章

(中集车辆(集团)有限公司，深圳 518067 ；深圳中集专用车有限公司，深圳 518118)

按照GB 1589-2004规定，所有道路运输车辆的高度限值不能超过4 000 mm，而中国半挂车列车运输ISO标准40 ft集装箱高箱(高度2 896 mm)时总高度达到4 200 mm以上。通过分析国内外半挂车标准要求、集装箱半挂车车型和结构设计，以及半挂牵引车鞍座高度与半挂车的匹配尺寸等，找出中国半挂车运输ISO标准40 ft集装箱高箱时超高的主要原因，从而提出该问题的解决方案。关键词：ISO便准集装箱高箱;半挂车;半挂牵引车;超高;鞍座高度;半挂车承载面高度

1 引言

根据GB 1589-2004规定，2007年1月1日前运输集装箱空箱的半挂列车高度限值为4 200 mm，此日期后运输集装箱的所有半挂车列车的最大高度需与其他车辆一样，必须满足标准规定的4 000 mm限值要求内。实际上，道路上运行的运输ISO标准40 ft集装箱高箱(高为2 896 mm)半挂列车总高度依然超过4 000 mm，很多集装箱半挂车总高超过4 200 mm。为什么中国道路车辆标准与欧洲基本一致，而欧洲运输40 ft(45 ft)集装箱高箱的半挂列车不超高呢？是半挂车结构设计问题，还是半挂车牵引车的鞍座高度问题，或者是其他原因，需要进行科学分析寻找出其原因，然后提出解决方案。

图1 平直梁式集装箱运输半挂车

2 中国40 ftISO集装箱高箱运输半挂列车为什么会超高？

国际标准集装箱称为ISO集装箱，其标准是由国际标准化组织制定。ISO集装箱按长度分为10 ft、20 ft、30 ft、40 ft和45 ft，标准外宽为2 438 mm，高度分别为2 438 mm、2 591 mm和2 896 mm(高箱)，只有30 ft、40 ft和45 ft三个系列的集装箱的高度可以达到2 896mm，其他种类集装箱高度为2 438 mm、2 591 mm。我国GB 1589-2004规定车辆的最大高度限值为4 000 mm，运输高度为2 438 mm、2 591 mm的20 ft和40 ft的集装箱，集装箱半挂车列车总高度都满足该标准要求，如果使用常规半挂牵引车和集装箱半挂车运输40 ft或45 ft集装箱高箱，其半挂列车总高度会超出4 000 mm的限值要求。集装箱半挂列车的总高度由牵引车的鞍座高度、半挂车的车架结构形式与纵梁高度、悬架高度和半挂车的轮胎负荷半径决定的，下面从这几方面进行分析和论证。

图2 鹅颈梁集装箱运输半挂车固定集装箱前角件方式

2.1运输40 ft集装箱的半挂车种类及结构特点

我国运输40 ft集装箱的半挂车分为平直梁式集装箱半挂车和鹅颈式集装箱运输半挂车，平直梁式集装箱半挂车的前后端梁与左右纵梁的上平面在同一水平面上，在前后端梁左右端设置扭锁，在20 ft位置设置独立的悬臂梁支撑转锁，12个扭锁的安装底面处于同一水平面上，集装箱放置在集装箱半挂车上后将扭锁转动90。，即可锁紧集装箱的四个底角件。如图1所示。

鹅颈式集装箱运输半挂车，其车架纵梁前段鹅颈梁比后段高出121 mm，鹅颈梁正好与集装箱的鹅颈槽配合。半挂车装载集装箱时，集装箱前端梁前面与半挂车前端梁的内侧贴合，将半挂车前端梁上的左右两个纵向销锁分别插入集装箱前角件的前端孔进行固定。与平直梁集装箱半挂车相比，使用鹅颈式集装箱半挂车运输40 ft集装箱使整个半挂列车的高度降低121 mm。如图2所示。

图3 平直梁式集装箱运输半挂车运输40 ft高箱

图4 鹅颈式集装箱运输半挂车运输40 ft高箱

图5 平直梁式集装箱运输半挂车运输40 ft高箱

2.2集装箱运输半挂列车高度尺寸分析

使用不同类型的集装箱运输半挂车运输40 ft高箱，半挂汽车列车的总高度有差别，平直梁式集装箱半挂车承载面高度一般在1 300～1 425 mm，40 ft集装箱高箱的高度为2 896 mm，因此使用平直梁式集装箱半挂车运输40 ft集装箱高箱时，半挂牵引车鞍座高度与半挂车牵引高相同的情况下，半挂汽车列车的最大高度为4 321 mm，考虑到运输满载集装箱时半挂车的轮胎和悬挂板簧的变形量，因而运输满载40 ft高箱时半挂车列车的最大高度也接近4 300 mm。如图3所示。

采用鹅颈式集装箱运输40 ft集装箱时，集装箱的鹅颈槽与半挂车的鹅颈梁相配合，由于鹅颈梁高度为121 mm，使整个半挂车的承载面高度降低了121 mm，鹅颈式集装箱半挂车的纵梁高度比较低，采用低悬挂和小轮胎，这样半挂车的承载面高度可以降低到1 100 mm左右。如图4所示，配合使用低鞍座牵引车，鹅颈式半挂列车运输40 ft集装箱高箱时，车辆总高度可控制在4 000 mm内。

2.3影响集装箱半挂列车总高度的关键要素

集装箱半挂车的牵引高与半挂牵引车的鞍座高度和半挂车的承载面高度决定了半挂列车的总高，对于平直梁集装箱运输半挂车来说，半挂牵引车的鞍座离地高度h2加上半挂车的鹅颈梁高度h1和40 ft集装箱高箱的高度等于集装箱半挂车列车的总高度。因为集装箱半挂车的额颈高度基本是一定的(一般在240 mm左右)，标准40 ft集装箱高箱的高度为2 896 mm，因此半挂牵引车的鞍座离地高度决定了集装箱运输半挂车列车的最大高度。

从半挂车的结构设计分析，如图5所示，集装箱运输半挂车承载面高度H1和车架纵梁高度H2、悬架高度H3和轮胎负荷半径H4的数学关系为：H1= H2+ H3+ H4，在标准要求的半挂车列车总高度4 000 mm条件下，平直梁式集装箱半挂车的纵梁高度一般设计为380 mm 至500 mm，而国内集装箱运输半挂车一般选用10.00R20或11.00R20的轮胎，轮胎负荷半径为490 mm，根据半挂车牵引车的鞍座上平面离地高度(空载)计算出半挂车的悬架高度H3。如果半挂牵引车的鞍座平面离地高度值比较大，那么半挂车的悬架高度H3相应要设计高一些，以适应半挂车牵引车与半挂车的匹配，保证半挂车的前后高度基本一致(国内客户习惯挂接后前高后低)。

表1 半挂牵引车鞍座上表面离地高度(空载)

3 欧美国家是如何解决集装箱高箱运输问题

3.1 美国联邦标准对公路车辆高度限值要求

美国车辆联邦标准规定，公路运输车辆的高度限值为4 115 mm,即所有公路运输车辆空载和满载时最大高度尺寸不能超过4 115 mm。运输40 ft集装箱高箱的车辆也不例外。

美国标准SAE J702关于牵引车与半挂车鞍座高度互换性标准中，如图6所示。对于使用10.00-20的轮胎的牵引车和半挂车，其鞍座与半挂车结合面高度为48 in(1 219 mm)，如果使用11.00-20轮胎，则结合面高度为49 ft(1 245 mm)，因此美国半挂牵引车与半挂车的鞍座结合面高度是标准化和系列化的。美国半挂牵引车鞍座与半挂车牵引板结合面高度一般确定为1 219 mm，因此，美国的半挂车运输集装箱就不会由于牵引车鞍座高度过大而使运输集装箱半挂列车超高，运输40 ft高箱时集装箱半挂列车总高度仍然满足标准要求的4 115 mm规定。

图7 欧洲40 ft鹅颈集装箱半挂车

3.2 美国集装箱半挂车运输40 ftISO集装箱高箱的尺寸

美国运输20 ft、40 ft、45 ft和53 ft集装箱的半挂车车型有20 ft可滑动副车架专用半挂车、40 ft鹅颈式专用半挂车、40 ft伸缩至45 ft的半挂车和53 ft专用半挂车。这些车型的共同特点是半挂车的牵引高一致，均为1 219 mm，除20 ft可滑动副车架专用半挂车外，其他几种集装箱半挂车的承载面高度均为1 219 mm，并且纵梁高度为309 mm，使用的轮胎规格为295/75R22.5。如图7所示，牵引车鞍座与半挂车结合面高度也是1 219 mm，鹅颈梁与后端纵梁高度差121 mm，与40 ft集装箱的鹅颈槽高度相匹配，这与平直梁集装箱半挂车运输40 ft集装箱半挂车相比，半挂列车总高度降低121 mm，因此集装箱半挂车列车的总高度为1 219+2 896=4 115 mm，符合美国联邦标准对半挂车列车总高度要求。

3.3 欧洲标准对车辆高度要求

欧洲标准EEC 96/53规定了所有道路车辆的高度限值为4 000 mm，运输40 ft集装箱高箱的半挂车列车总高度仍然需符合标准要求的高度限值。半挂车制造商在设计集装箱运输半挂车时，充分考虑了40 ft集装箱高箱的高度尺寸、半挂车结构尺寸和牵引车的鞍座高度，使列车的总高度控制在4 000 mm内。

图8 欧洲40 ft鹅颈集装箱半挂车运输两个20 ft集装箱

3.4 欧洲集装箱运输半挂车种类及运输集装箱的总体尺寸

欧洲集装箱运输半挂车为多功能半挂车，其车架结构为鹅颈式，设置了可翻转式转锁，可以运输一个20 ft(2个位置，如图8所示)或一个30 ft或一个40 ft或一个45 ft集装箱，半挂车的纵梁可以伸缩。

由于欧洲集装箱运输半挂车的承载面高度设计为1 110 mm，如图8所示。运输40 ft集装箱(包含45 ft)高箱时，集装箱鹅颈槽与半挂车的鹅颈梁相配合，集装箱加半挂车的总高度为2 896+1 110=4 006 mm，扣除由于半挂车和集装箱自重使轮胎变形和悬挂板簧产生的变形，集装箱半挂列车无论空载情况下总高度不会超过4 000 mm。

图9所示为运输两个20 ft集装箱时，前面集装箱的后部翻转锁翻转置纵梁上平面，弥补鹅颈梁高度差。40 ft集装待有鹅颈槽，与鹅颈梁有机结合，集装箱前端与半挂车的前端梁上的插销锁配合锁紧，后端使用转锁锁紧集装箱。

4 我国ISO集装箱高箱运输超高问题解决方案

4.1从标准入手解决我国的ISO集装箱高箱运输车辆超高问题

美国和欧洲均采用鹅颈式集装箱运输半挂车与低鞍座的半挂牵引车匹配，同时采用小规格轮胎和截面较小的半挂车纵梁降低半挂车的承载面高度，现在我们已经拥有鹅颈式集装箱半挂车的设计技术，半挂车结构设计与制造，以及配套的轮胎、悬挂均可以满足设计和生产需要。关键是中国目前缺少低鞍座的半挂牵引车，其根本原因是缺少半挂牵引车鞍座高度的国家强制标准。由于生产低鞍座牵引车成本要增加，没有国家强制标准要求半挂牵引车厂家就不会自行设计和生产低鞍座牵引车，物流公司和半挂车制造商只能被动选择市场上的高鞍座的牵引车与半挂车进行匹配。因此，综合考虑GB 1589对车辆高度限值要求，以及鹅颈式集装箱半挂车的结构设计尺寸和轮胎规格等，建议制定国家强制标准规定半挂牵引车的空载鞍座高度为1 110 mm、1 200 mm,1 250 mm。同时，规定半挂车可以使用小规格轮胎295/75R22.5或275/70R22.5。

4.2 从运输集装箱的半挂车结构设计解决问题

鹅颈式集装箱运输半挂车的纵梁为鹅颈结构，纵梁前端鹅颈梁上平面比后段纵梁上平面高121 mm，此高度差正好是集装箱鹅颈槽的高度。当40 ft集装箱放置鹅颈式集装箱半挂车时，集装箱的鹅颈槽与半挂车的鹅颈梁尺寸刚好配合，集装箱后端的角件与半挂车扭锁结合，集装箱的前端梁与半挂车的前端梁内侧贴合，通过半挂车前端梁上设置的插销锁固定集装箱两个前角件的前端孔。因此，使用鹅颈式集装箱半挂车运输40 ft集装箱可以使半挂车的总高度降低。当然，还需要使用低鞍座的半挂牵引车(鞍座高度低于1 100 mm)，以及小轮胎和截面高度为309 mm的纵梁车架结构才可以实现半挂车运输40 ft集装箱高箱时，总高度不超过4 000 mm。

4.3 从半挂车汽车列车总体设计上解决问题

集装箱运输半挂车的总高度与集装箱高度、半挂车的承载面高度、半挂牵引车鞍座高度尺寸紧密相关，而半挂车承载面高度尺寸是半挂车纵梁高度、悬架安装高度和轮胎的负荷半径的和，因此总体上半挂牵引车的鞍座高度不能高于1 110 mm，同时半挂车的承载面高度也不能高于1 110 mm。因40 ft ISO集装箱高箱的最大总质量为30 480 kg,从力学分析得出半挂车纵梁高度不能低于300 mm，再根据车轴和悬架选型获得悬架的安装尺寸，以及轮胎负荷需满足标准对轴荷要求，因此轮胎可以选择295/75R22.5(负荷半径474 mm)或275/70R22.5(负荷半径446 mm)。

5 结论

运输40 ft集装箱高箱和45 ft集装箱的半挂车列车高度超过道路运输车辆标准GB 1589规定的4 000 mm的主要原因是，缺乏半挂牵引车鞍座高度的强制性国家标准，由于牵引车的鞍座高度尺寸过大造成与集装箱半挂车匹配时尺寸超高。另一方面，集装箱半挂车的结构设计缺乏创新，应采用低承载面的鹅颈式集装箱半挂车运输40 ft集装箱高箱，同时半挂车匹配较小尺寸安装高度的悬挂和小规格轮胎，这样从根本解决了运输40 ft集装箱高箱和45 ft集装箱时半挂车列车超高问题。

[1] GB1589-2004, 道路车辆外扩尺寸、轴荷及质量限值 [S].

[2] GB/T 2977-2008, 载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷 [S].

[3] EEC 96/53, Laying down for certain road vehicles circulating within the Community the maximum authorized dimensions in national and international traffic and the maximum authorized weights in international traffic [S].

[4] Federal Size Regulations For Commercial Motor Vehicles [S].

[5] 黄顺章，李子韬，宋延文，甩挂运输车辆轻量化集装箱运输半挂车样车 研究开发报告(国内)[R].

According to the requirements of China road vehicle’s regulation GB 1589-2004, all road transporting vehicle’s height should not be over 4 000 mm. But the height of the tractor and semi-trailer’s combination for transporting 40 feet ISO container (height is 2 896 mm) is over 4 200 mm in China. To analysis the national and international regulations of vehicles, container semi-trailer’s type and its structure’s design and fi fth wheel height coupled with semi-trailer, the reason that semi-trailer of 40 feet high container is over high will be found out. The solution will be given out.

ISO high container (ISO HC), Semi-trailer, tractor, over high, Fi fth wheel height, Loading height of semi-trailer