浅谈中置轴挂车列车连接系统的解决方案

海沃机械（中国）有限公司 倪正韬

物流运输作为联通全国各区域经济发展的血管通道，可以说是国民经济的活跃度的“晴雨表”。近10年随着网购电商的崛起，快递包裹量激增，物流运输在国计民生中扮演着越来越重要的角色。

1 物流运输车辆发展概述背景

交通运输部及其下属的公路科学院及相关部门，一直围绕“保证运输安全，提高运输效率，降低运输成本”这个主题，不断地探索物流运输新思路。近年大力推广公转铁，公转水，铁水的比例已经增加到全国总运量的24%左右。

公路运输以其自身的优势及不可替代性，依然在全国的运输总量中占据76%的高比重，同时公路运输也是衔接其他运输方式的基础环节，目前全国有超过1000万辆公路货运车辆，全国公路物流行业年产值超过3万亿人民币。从建国至今，国内的公路货车围绕“多拉快跑”这个目标发展，可以归结为以下三个主要发展方向。

1.1 车辆重型化方向发展

目前国内运输车辆呈现出两端化的发展趋势，尤其是物流货运车辆的重型化发展趋势明显（如图1～3所示）。

▲图1 4t中型卡车

▲图2 5t中型卡车

▲图3 8t重型卡车

1.2 车辆多轴化方向发展

因为讲求运营效益，承载多、运营效率高的车辆受到国内用户的青睐，目前国内运输车辆以两轴、三轴、四轴和五轴车辆为主（如图4～7所示）。

▲图4 两轴卡车

▲图5 三轴卡车

▲图6 四轴卡车

▲图7 五轴卡车

1.3 拖带挂车方向发展

全挂车（如图8）由于其自身结构（牵引点、三角架连接点、转盘三个自由度）及上世纪国内的技术水平所限，交通部考虑高速公路运行安全和效率，高速行驶稳定性差的全挂车被限制驶入高速公路，由此全挂车逐渐退出了公路运输的舞台。相反，半挂车（如图9）却在过去的30年间飞速发展，几乎让人们把半挂车和挂车划成了等号。与此同时，在半挂车高速发展的过程中，出现了各种程度的违规超限半挂车（如图10～12），由此造成了为数不少的交通事故，给人民的生命和财产安全造成严重损失。

▲图8 牵引货车+全挂车

▲图9 半挂牵引车+半挂车

▲图10 公路航母——超限半挂轿运车

▲图11 合规集卡半挂车+超限箱体

▲图12 能取代其他一切车型的超级低平板

为了道路交通的安全，从2016～2019年，国家花了三年多的时间，初步完成了对违规超限半挂轿运车的治理。在2021～2023年，国家将再花三年的时间，开展针对超长半挂汽车列车的治理。

2 引入中置轴挂车列车

对超载超限的治理是通过行政法律法规进行，但是从安全角度确立的半挂车外廓尺寸和质量限值与市场对大运力的需求矛盾一直没有得到很好的解决。为了从根本上解决问题，在交通部等相关部门多年的共同努力之下，交通运输部及其下属的公路科学院及相关部门参照了欧洲对应的96-53-EC法规，将国标GB 1589《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、 轴荷及质量限值》从2004版升级为2016版，GB 1589-2016正式将中置轴挂车列车引入了中国，并根据国内的应用场景，将中置轴挂车列车的总长限值从德国的18.75m，加长为20m（或22m），以期国内道路运输车辆能够合规化，如图13～15所示。

▲图13 欧洲中置轴货车列车（帘布车，总长18.75m）

▲图14 国内中置轴货车列车（厢式车，总长20m）

▲图15 国内中置轴挂车列车（轿运车，总长22m）

中置轴挂车列车的后挂车被称为中置轴挂车，顾名思义就是把车轴置于挂车中间位置的挂车，虽说中置挂车被看成是2016年从欧洲引入中国市场的新车型。但其实，早在2000多年前秦帝国的铜车马就是中置轴挂车，与单缸柴油机一起风靡广大农村的挂斗也是中置轴挂车，如图16～17所示。

▲图16 秦帝国铜车马

▲图17 手扶拖拉机中置轴挂车

中置轴挂车列车从外形上看与全挂公路列车非常相近，但是相对于全挂公路列车连接有三个点的自由度，中置轴挂车列车连接只有一个点的自由度，稳定性大幅提升。中置轴挂车列车被主管部门寄予厚望：以期解决“半挂车外廓尺寸和质量限制与市场对大运力需求”的矛盾，取代原先违规半挂车。

目前国内主要商品车物流公司以安吉物流、一汽物流、长久物流等为主，快递物流公司以龙运、顺丰、德邦等为主，从2016年开始这些公司批量试用中置轴挂车列车，中置轴挂车列车的优势逐渐被市场发现和接受，其具有如下优势：

a.在合规车辆中，运能最大，且单位运输的油耗低于半挂车；

b.灵活甩挂多点运输，缩短了装卸货时间，大幅提高了车辆的利用率。如顺丰物流中置轴牵引货车（前主车）的年行驶里程超过半挂牵引车的2倍；

c.根据货量，中置轴挂车列车可灵活选择牵引货车（前主车）单独运行或拖挂运行，利用按轴收费降低通行费。

3 中置轴挂车列车的牵引货车（前主车）和中置轴挂车（后挂车）的连接

3.1 一款先进的连接装置—海沃瑞飞达产品

如何将牵引货车（前主车）和中置轴挂车（后挂车）安全可靠地连接在一起，保证运输安全？以海沃联合瑞典VBG为例，该产品将全球最先进的中置轴挂车列车系统解决方案带到中国。它不仅为中国客户提供从侧板、牵引横梁、牵引耦合器、牵引环、牵引杆和连接横梁等全套产品，更提供了中置轴挂车列车设计计算理论及公式，赢得业内客户的广泛好评。

海沃瑞飞达与广大客户共同致力于推动中置轴公路列车在国内的推广普及，五年来“海沃瑞飞达”已经成为业内知名的中置轴公路列车连接一站式系统解决方案供应商。目前国内中置挂车列车的牵引耦合器按照连接部件结构型式分为三种，如表1所示。

表1 牵引耦合器产品结构分类

需要说明的是，球型适用于几乎不摘挂的中置轴车辆运输车（如图18），栓型（如图19～20）适用于使用中几乎每天都要摘挂的中置轴挂车列车（厢式货车）。

▲图18 海沃瑞飞达5085C（球形）

▲图19 海沃瑞飞达5050系列（栓型）的气动版

▲图20 海沃瑞飞达5050系列（栓型）的手动版本

随着国家法规及JT/T 1178.2-2019安全达标试验在新车公告申报中的推进，中置轴车辆运输车的牵引耦合器将从球型向栓型逐步转换。由于中置轴车辆运输车几乎不摘挂的特点，更多的客户会选择更经济的栓型牵引耦合器，如海沃瑞飞达5050系列中的手动版。笔者预计，未来中置轴挂车列车将是（腰鼓）栓型的市场，球型将逐渐退出市场。

对于海沃瑞飞达5050系列（栓型耦合器）的手动版和气动版，由于各有特点和适用领域，需要用户有所了解。其中，经常需要甩挂的中置轴厢式车（货车）应使用气动栓型耦合器，省时省力，其选装位置传感器可以在驾驶室实时显示连接状态，a保证高频率使用连接的可靠性。而使用中几乎不摘挂的中置轴轿运车，则宜使用纯机械手动经济版耦合器，手动摘挂时，需人工检查确认连接可靠性。

需要指出的是，海沃瑞飞达牵引耦合器产品之所以能在五年时间内成为知名产品，主要因为产品的优势：高可靠性，采用了双保险冗余设计，运动执行机构内置于腔体中，防雨防尘、确保主车和挂车连接可靠；高安全性，驾驶室内可以选装牵引耦合器状态实时监测预警系统；高效性，选装牵引耦合自动润滑系统，让产品时刻保持最佳工作状态，避免了费工费时的停车维护。

此外，针对中置轴挂车列车的应用，海沃瑞飞达也提供了一站式全套产品，如图21～22所示。

▲图21 海沃瑞飞达在主车上可配套的产品

▲图22 海沃瑞飞达在挂车上可配套的产品

3.2 海沃瑞飞达中置轴挂车列车计算方法

表3 计算过程列表

针对中置轴公路列车的牵引耦合器选型，海沃瑞飞达从客户的角度出发，从而计算出牵引耦合器上水平方向动态载荷Dc和竖直方向动态载荷V（它们是中置轴公路列车连接系统选型至关重要的两个参数），从而确定选型。

首先，需要建立中置轴挂车列车方案图（如图23），在保证车辆行驶安全性、稳定性的前提下，给出牵引耦合器的安装推荐位置，使挂车列车各车桥的轴荷及牵引耦合器的静态载荷得到最佳分配。

▲图23 列车方案图

其次，将中置轴挂车作用在牵引耦合器的静态载荷S值及公路列车的相关参数条件，代入公式

计算得出牵引耦合器上水平方向动态载荷Dc和竖直方向动态载荷V，见表2。

表2 主要计算参数列表

最后，用计算出的Dc和V值，去衡量图21和22中的牵引横梁、牵引耦合器、牵引环、牵引杆标定的Dc和V值，确保均不小于计算值。