国外40英尺集装箱自装卸运输车结构及技术特点分析

陆军军事交通学院学员五大队研究生队 赵重年

陆军军事交通学院国家应急交通运输装备工程技术研究中心 孟祥德

陆军军事交通学院军事交通运输研究所 徐楠

40英尺集装箱自装卸运输车凭借其应用范围广、产品种类多等优点多年来一直受到国外运输厂商的青睐。本文介绍了国外40英尺集装箱自装卸运输车的使用情况，详细分析了其结构及技术特点，简述了其未来的发展趋势，为该车今后的研究发展提供了理论参考。自身的装卸系统对40英尺集装箱进行装卸和运输的专用车辆，其主要由牵引车、半挂车底盘和自装卸系统三大部分组成。受相关法规和标准限制，这种车辆均采用“牵引车+半挂车底盘”的结构形式，装卸方式采用侧装式[1]。

根据装卸方式分类，40英尺集装箱自装卸运输车可分为单侧装卸式和双侧装卸式；按自装卸机构的结构形式分类，可分为折叠臂式和摆动臂式；按适应不同尺寸集装箱时运动机构分类，可分为自装卸机构滑移式、车架伸缩式和组合式。

国外40英尺集装箱自装卸运输车使用情况

1.民用领域

国外40英尺集装箱自装卸运输车主要用于码头、火车站、集装箱货场和用户之间集装箱运输的衔接。该车一般有3种使用方式，一是作为普通集装箱运输车使用；二是在没有集装箱装卸机械

4 0英尺集装箱自装卸运输车是指在不借助任何其他装卸机械的情况下，能够利用的情况下进行自装、自卸和集装箱堆码作业；三是为普通集装箱运输车、铁路平车等装卸集装箱。作业对象以集装箱为主，涵盖各种专用托盘、油罐等集装化物资和装备。作业箱型以单个40英尺集装箱为主，但由于目前物流领域以20英尺集装箱居多，因此相当一部分车辆作业对象为两个20英尺集装箱。

2.军事领域

目前，40英尺集装箱自装卸运输车在美、英等国军事领域均有所应用，但数量不多，还没有形成规模效益。

在战区保障地域，美军通常采用的是普通40英尺集装箱运输车，且以运载两个20英尺集装箱为主，从而可以保证在下级保障地域内与其托盘化装载系统（PLS）有效衔接，这样既可以提高效率，又能够节省保障经费。这种独特的作业方式也体现了美军主要发展20英尺集装箱的战略思想。

结构特点分析

1. 整车结构形式

由于相关法规、标准和使用条件限制，如采用普通运输车底盘，装载40英尺集装箱势必超长。因此，各厂家产品普遍采用“牵引车+半挂车底盘”的结构形式，自装卸系统安装在半挂车底盘上。一般整车结构比较紧凑，装箱部分长度（集装箱加两套自装卸机构）通常不超过14m，参见图1。

国际知名的几家大公司只有Swingthru公司采用双侧装卸，其余均采用单侧装卸[2]。其原因一是在大多数情况下单侧装卸均能满足使用要求（参见图2），市场需求大；二是在装卸能力相同的条件下，双侧装卸结构更复杂，技术要求更高。

图1 Hammar160

2.自装卸机构与底盘连接方式

目前，只有少数40英尺集装箱自装卸运输车适用单一箱型，这些车型自装卸机构与半挂车底盘固定连接，且车架不能伸缩。

大部分车型均能向上或向下兼容其他尺寸集装箱，与之对应，自装卸机构与底盘之间通常采用如图3所示的3种连接方式。一是自装卸机构与底盘滑动连接，两套机构可相对滑移；二是自装卸机构与底盘固定连接，利用车架的伸缩适应箱型变化；三是前两种形式的组合，当尺寸变化较大（如20←→40英尺）时自装卸机构滑移，较小时车架伸缩。

图3 适应不同尺寸集装箱的解决方案

3. 自装卸机构结构形式

目前，40英尺集装箱自装卸运输车采用的自装卸机构主要有折叠臂式和摆动臂式两种，折叠臂式为单侧装卸，摆动臂式为双侧装卸，参见图4。同一种形式不同厂家生产的产品所采用的自装卸机构略有区别，即使同一厂家生产的产品也不完全相同。

图4 自装卸机构结构形式

摆动臂式自装卸机构的特别之处主要体现在摆动液压缸作用方式的不同，这是为了与装备整体结构、装卸能力和支腿形式等相匹配。图4b结构适用于载荷较小的情况，图4c结构则适用于大载荷。

4. 稳定支腿结构形式

稳定支腿一般采用液压驱动，也有少数兼用人力辅助，其结构形式多样，图5所示为常见结构形式。

斜插式支腿结构简单，操作方便，可承受较大载荷。根据主要应用场合不同，其结构和布置形式略有变化。图5a为常用方案，主要应用于车对地作业，需展开到集装化物资前后两端外侧，这种结构形式在车对车作业时布置困难。因此，当主要应用在运输车装卸或铁路平车装卸时，结构上稍加改动，如支腿底部弯曲（图5b）或降低支腿布置，使之便于插入其他车辆下部。

H型支腿结构最简单，但不能承受大载荷，通常应用在小吨级自装卸车上。水平伸出采用液压驱动，垂直展开采用人力辅助，参见图5c。

组合式支腿（如图5d）通常采用跨置式与斜插式相组合，一侧跨置在其他车辆上，另一侧插入其他车辆下部。这种结构形式通常应用在大吨级自装卸车上，前后两套反向布置，有利于提高作业稳定性和使用灵活性。

图5 稳定支腿结构形式

技术特点分析

1.装卸运输能力

国外40英尺集装箱自装卸运输车的装卸运输能力涵盖范围较广，图6所示为前述四大公司产品作业能力统计。除Swingthru公司具有小吨级（10t）外，其余产品最小作业能力均为25t，最大作业能力均为40t，该值的确定主要受使用条件和40英尺集装箱载荷规定等因素影响。

该车不仅能够对40英尺集装箱实施作业，还可以装卸和运输两个20英尺集装箱。既可以对两个20英尺箱分别装卸，也可以利用集装箱锁止链（各公司均有自己专利）将两个集装箱连在一起，同时进行操作，参见图7。

图6 四大公司40英尺集装箱自装卸运输车装卸运输能力统计

图7 利用锁止链一次装卸两个20英尺集装箱

2. 机动能力

国外40英尺集装箱自装卸运输车通常采用自装卸系统（上装）匹配不同半挂车底盘和牵引车的发展模式，同一套自装卸系统可匹配不同半挂车底盘和牵引车。因此，整车机动能力主要取决于底盘，可根据实际使用需求进行选择、匹配和调整。

3. 场地适应性

由于40英尺集装箱自装卸运输车纵向尺寸较大，故对作业空间要求较高，但对场地平整性要求不是很高，一般集装箱货场即可满足，参见图8。对不同硬度路面的适应能力取决于底盘和轮胎的型式，可根据需要匹配。

4．人机工程性

国外几大公司很注重产品人机工程性的改进和提高，纷纷采用各种先进技术，以提高产品的市场竞争力。

在操控方式上，只有Swingthru公司的H型支腿需要人工操作，其余产品整个作业过程均采用自动控制，几乎所有产品都配有有线遥控装置，并备有无线遥控装置可选，整个操作过程只需一人即可完成，作业效率高，同时提高了使用安全性。控制箱通常具有较高的防护性，同时便于维护。此外，一些产品在控制箱中设有数字显示仪，可实时显示载重量；有些产品配有语音报警和操作提示装置，可有效缩短操作培训时间，提高操作方便性和使用安全性。典型操控装置参见图9a、b。

为了提高装卸两个20英尺集装箱的作业效率，几乎每个公司都研制了具有专利技术的锁止链，参见图9c。

为了简化操作，一些公司开发了集装箱自动旋锁以替代原有的手工旋锁，参见图9d；很多产品的液压管路布置在防护性较高的箱体中，作业过程中不易损坏，需要检查或更换管路时可以很容易地打开，便于维护，参见图9e。

以上只是改善人机工程性的一些典型措施，随着需求的增长和技术的发展，人机工程性也在不断提高。

图8 作业场地条件

图9 提高人机工程性的典型措施

发展趋势

在优化车身结构方面，由于现有的40英尺集装箱自装卸运输车自重较大，导致有效载荷减少，各公司都在研究使车身大幅度减重的方法，包括采用高强度材料，优化整体结构使构件受力更均匀；在各分支结构中采用新材料技术和CAD/CAM技术来尽可能减小构件尺寸，提高各构件利用率及工作效率；对起吊机构和液压支腿采用互锁设计，降低操作过程的失误率。

在提高技术性能方面，各大企业正在积极投身40英尺集装箱自装卸运输车控制技术的研究工作，如采用无线遥控技术实现远程控制[3]，在节省时间和人力的同时，提高了作业时的安全性；采用液压同步或异步的方式控制起吊机构的摆动臂和伸缩臂以确保起吊过程的平稳性；采用压力传感器技术实时监测液压支腿的载荷[4]，防止起吊过程中发生危险，降低事故率。

结语

国外40英尺集装箱自装卸运输车在整车结构形式及各分系统结构形式的运用上已经具有比较完备的经验方法，各项技术的应用已达到一定水准，使得该车除装卸、运输能力外，多项性能均有明显优势。本文对国外40英尺集装箱自装卸运输车的结构及技术特点进行归纳总结，并概括了该车未来发展趋势，对指导我国该类专用车辆产品的设计、制造、更新具有一定的现实意义。