BX1K型冷藏集装箱运输车组研制及运用技术研究

宋志刚， 张四梅， 刘 昆

(1 中铁特货运输有限责任公司， 北京 100055；2 中车北京二七车辆有限公司， 北京 100072)

随着社会发展与进步，人们的物质生活正在从温饱型向健康型转变，对食品品质有着越来越高的要求，对冷藏运输需求越来越大。我国铁路原采用机械保温车进行冷冻物质的运输，存在着不能多式联运、倒装慢、成本高等原因，难以与公路运输竞争。

在现代物流发展的推动下，冷藏集装箱越来越普及，并以门到门、多式联运、以箱代库、货损少等优点，成为冷藏运输的发展方向,铁路开展冷藏集装箱运输势在必行。

1 冷藏集装箱运输车组的装备选型

铁路冷藏集装箱运输车组装备，主要包括发电车、冷藏集装箱车及运输集装箱等3大部分。这3大装备的功率、制式须相互匹配，并与列车编组方式及数量相适应。

1.1 发电车

发电车是冷藏集装箱运输车组中的电力能源供应装备，其输出功率、电压要满足车组的冷藏集装箱用电需要，且电压稳定。

中铁特货运输有限责任公司现有50多台B23型机械冷藏车处于闲置状态，可作为冷藏集装箱运输车组的发电车使用。该车由原武昌车辆厂设计制造，内有2台发电机组，单机功率为64 kW，输出电力为AC 380 V/50 Hz。2台发电机组，既可单机使用，也可2台同时工作，满足冷藏箱用电需求。车上有完备的工作人员生活设施，满足车辆乘务员工作生活条件。B23型机械冷藏车及车内发电设施如图1所示。

车辆主要技术参数如下：

车辆整备质量/t 63

最高运行速度/(km·h-1) 120

换长 1.9

输出电力 64～128 kW，

AC 380 V/50 Hz。

图1 B23型机械冷藏车及车内发电设施

1.2 冷藏集装箱

冷藏集装箱是冷藏集装箱运输车组中的载货装备，其箱内设置有制冷机组，具有制冷保温及温度调节功能，工作电压为360～460 V。40 ft冷藏箱的最大功率为11.5 kW，45 ft冷藏箱的最大功率为13 kW，其外接插头采用国际通用标准插头。40 ft冷藏集装箱及其插头如图2所示。

冷藏集装箱目前主要有20 ft、40 ft及45 ft 3种长度，以40 ft冷藏集装箱居多。因冷藏集装箱中安装有制冷机组及保温层，减小了箱内容积、增大了箱体自重，导致总质量30.48 t的40 ft冷藏箱容积减小、载重下降，而总重34 t的45 ft冷藏集装箱则发展迅速。

因此，冷藏集装箱主要技术参数如下：

最大总质量/t 34

最大功率/kW 11.5～13

额定电压/V 360～460

图2 40 ft冷藏集装箱及插头

1.3 冷藏集装箱车

冷藏集装箱车是冷藏集装箱运输车组中的运输装备，其装箱工况要满足冷藏集装箱的长度、总质量要求，车辆上安装的供电管线设施的功率、电压要与车组的冷藏集装箱需求相适应。

现有的X1K型集装箱专用平车是2000年研制的我国第一代120 km/h快捷集装箱专用车辆。该车采用转K3型整体焊接构架式向架，经过增载改造，车辆载重达到61 t，40 ft、45 ft集装箱的单箱载重达到34 t，可较好地满足冷藏集装箱的运输要求。

加装供电管线后的X1K型冷藏集装箱专用平车如图3所示。

车辆主要技术参数如下：

载质量/t 61

自质量/t 21

最高运行速度/(km·h-1) 120

换长 1.3

装箱工况：

2个20 ft集装箱/t 2×30.45=61

1个40 ft或45 ft集装箱/t 1×34=34

图3 加装供电管线后的X1K型集装箱专用平车

2 冷藏集装箱运输车组的供电原理及编组方式

2.1 供电原理

发电车发出的电力，先通过干线串联方式将电力输送到车组中的每辆冷藏集装箱车上，每辆车从干线上引出支线，通过支线向冷藏集装箱供电。这种供电方式，干线和支线均安装在车辆上，冷藏箱插头只需就近连接插座，用电方便，且相对于多线并联方式，总线电缆少，供电管线结构简单。

根据B23型机械冷藏车的发电功率及冷藏集装箱的用电功率，1辆B23车可为8只40 ft或45 ft冷藏集装箱供电，并有一定的供电裕量。为减小线路的电压衰减和乘务员工作方便，将B23型机械冷藏车置于车组中间位置，采用双向供电模式，减少供电线路长度。

冷藏集装箱用电电压为AC 360～460 V，B23机保车发电输出电压为380 V。为冷藏集装箱正常工作，则干线末端电压总压降ΔU应小于20 V。

根据干线总长度、电缆线径、连接器和接线座规格，干线线路总电阻为：R≈0.05 Ω，则线路压降为：ΔU=Iload×R=210×0.05≈10.5 V<20 V。

冷藏集装箱运输车组供电采用AC 380 V三相四线制，干线电缆规格采用3×120 mm2+1×50 mm2，其载流量及压降均满足车组的冷藏集装箱用电需求。

2.2 编组方式

在现有发电机组功率不变的条件下，冷藏集装箱运输车组的编组模式为：4辆X1K型集装箱车+B23机保车+4辆X1K型集装箱车。

在发电机组改造、功率加倍的条件下，冷藏集装箱运输车组的编组模式为：8辆X1K型集装箱车+B23机保车+8辆X1K型集装箱车。

BX1K型冷藏集装箱运输车组编组方式如图4所示。

图4 BX1K型冷藏集装箱运输车组编组方式

3 冷藏集装箱运输车组的技术方案

冷藏集装箱运输车组中，B23车与X1K车之间采用异形插头连接，以适应B23车与X1K车不同型号的连接器插座。X1K车与X1K车之间采用DL4AC500/425T插头对连接。

X1K车上安装DL4AC500/425ZF连接器插座、干线电缆、接线端子、支线电线、KCⅢA32-4冷藏箱插座等供电管线。连接器插座与干线电缆间采用接线端子连接，并从接线端子上引出支线电线，连接可靠，方便检修。支线电线连接到冷藏箱插座上，供冷藏箱用电。

为提高干线的安全可靠性，干线电缆采用低烟无卤型，须符合TJ/CL 254-2013《铁道客车用电线电缆技术条件(V1.0)》的要求，电线规格型号为WDZ-DC-R-90 0.6/1 kV。

按照GB/T 25023-2010《机车车辆车端动力连接器》标准要求及车组中干线的最大电流，采用DL4AC500/425型连接器符合使用要求，且该联接器在客车大量使用，技术成熟。

在底架的1位侧安装无缝钢管，用于干线电缆的敷设，保护干线电缆。接线端子、电缆接头及支线电线均封闭在分线箱内，起到防雨防尘的使用。

在车体与转向架间采用铜质导线和不锈钢螺栓螺母连接，将漏电电流导入地面，保护人身安全。

为适应供电管线的安装，需在X1K车的端梁、大横梁、枕梁及锁座筋板上开安装孔。经有限元计算分析，开孔后的底架强度及刚度均满足TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求，供电管线的安装不影响底架的强度和刚度。

为验证电气系统的安全可靠性，对干线与支线进行了绝缘、耐压及接地电阻等一系列测试。测试结果表明，绝缘电阻值符合原铁道部运输局运装客车[2008]374号文件规定的要求，耐压符合GB/T 12817-2004 《铁道客车通用技术条件》规定的要求，接地电阻值符合TB/T 2977-2000《铁道车辆金属部件的接地保护》的要求。

4 冷藏集装箱运输车组的运用技术要求

中铁特货公司与中车二七车辆公司合作，成功研制出BX1K型冷藏集装箱运输车组。目前，BX1K型冷藏集装箱运输车组共有50组投入运用，主要服务于国家的南菜北运、冷藏货物的进出口及一带一路的中欧班列等中、长途冷藏集装箱运输，极大地降低冷链物流成本，受到市场的欢迎。

BX1K型冷藏集装箱运输车组如图5所示。

图5 BX1K型冷藏集装箱运输车组

BX1K型冷藏集装箱运输车组不同于普通货物列车，车组运用中，B23型机保车和按X1K车的车辆部分的运用按现有正常作业进行。对于车组中的供电管线部分运用技术，要符合下列运用技术要求：

DL4AC500/425ZF型连接器的插头与插座连接牢固，不得松开、脱出；

分线箱盖板安装紧固，连接螺栓不得松开、掉下、脱落；

车体与转向架间的接地线螺母紧固良好，不得松动脱落；

冷藏箱插头与KCⅢA32-4专用插座插入到位，连接牢靠；

冷藏箱电缆在底架上要捆绑牢固，不得松脱。

当发生冷藏箱供电故障时，要根据故障特征进行技术判断。当一辆车的冷藏箱无电时，是本车冷藏箱插座或插头故障；当相邻几辆车的冷藏箱均无电时，是干线故障或冷藏箱插座或插头故障；当所有车辆冷藏箱均无电时，是机保车供电故障或供电干线故障或冷藏箱插座或插头故障。

5 结 论

通过研制和运用技术研究，BX1K型冷藏集装箱运输车组投入运用近两年来，运行情况良好，状态稳定。发电车采用既有的B23型机保车，充分利用了闲置资产。对现有X1K型集装箱专用平车进行改造，周期短，见效快，且车辆供电管线预留了发电车增加功率的条件，为冷藏集装箱运输的发展打下了良好的基础。