城镇燃气场站内汽车半挂槽车运输道路设计

上海燃气工程设计研究有限公司 余小虎

天然气是一种优质、高效、清洁、方便的能源。近年来，我国燃气事业取得了长足的发展。全国主要城市大部分区域均能实现管网供气，但部分小城市及偏远地区，管网尚未覆盖到位，城镇居民和企业燃气主要由LPG罐装站、LNG气化站、LNG瓶组气化站提供。无论是LPG供应站还是LNG供应站，其主要道路运输工具均为汽车槽车，在站址选择和总平面布置过程中，运输线路和回车场地的布置尤为重要。本文按照法律法规，综合考虑槽车运输特点，并结合软件模拟情况，分析确定道路转弯半径和回车场地最小尺寸。

1 槽车类型及服务对象

城镇燃气槽车运输主要有LNG槽车、LPG槽车以及CNG槽车。LNG槽车主要用于液化天然气运输，服务于液化天然气终端站、液化天然气气化站。LPG槽车主要用于液化石油气运输，主要服务于液化石油气储存站、储配站、灌装站、气化站和混气站。CNG槽车主要用于压缩天然气的输配，主要服务于压缩天然气加压站、供气站和加气站。

1.1 LNG槽车

LNG槽车作为LNG陆地运输的最主要工具，因其具有很强的灵活性和经济性，已得到了广泛的应用，LNG槽车主要有 LNG半挂式运输槽车和LNG集装箱式罐车两种形式。

半挂式槽车主要由牵引车、槽车罐和半挂车组成。30 m³半挂槽车整车长度约4.6 m，45 m³和50 m³半挂槽车整车长度≤16.5 m。

1.2 LPG槽车

LPG汽车槽车多数是将卧式圆筒形储罐固定在汽车底盘上。罐体上有人孔、安全阀、液面指示计、梯子、平台、气相管、液相管等，汽车上还装有供卸车用的LPG泵，泵靠汽车发动机带动。

随着LPG需求的上升，市场上也出现了类似于LNG半挂式的槽车，其中车辆长度及行驶参数也类似于LNG槽车，整车长度≤16.5 m。

1.3 CNG槽车

CNG槽车，采用瓶组式拖车作为槽车。典型的槽车单车瓶组由8只筒形钢瓶组成，每只钢瓶水容积为2.25 m³，单车运输气量为4 550 m³。

CNG 槽车由牵引车和储气设备（瓶组挂箱）组成。储气设备箱由牵引车牵引，运输至目的地后分离，作为 CNG站的气源或储气设备组使用；用完后再由牵引车牵引至 CNG加压站充气。瓶组挂箱外形尺寸为12.363 m×2.480 m×3.000 m。

上述3种燃气运输槽车主要构造均是由牵引车和挂车组成。牵引车长度各汽车厂家生产尺寸稍有不同，但挂车（箱）长度一般均在12.0～13.0 m之间。根据《公路安全保护条例》第三章相关规定，运输车辆技术参数必须符合有关车辆外廓尺寸标准。GB 1589—2016《汽车、挂车及汽车列车外轮廓尺寸、轴荷及质量限制》中规定，半挂车长度最大值为13.75 m、宽度2.55 m、高度4.00 m。同时,半挂车牵引销中心轴线到半挂车车辆长度最后端的水平距离不应大于12.00 m。后续分析均基于整车长度不大于16.50 m的半挂槽车。

2 半挂槽车通过性分析

2.1 法规要求

各个国家对汽车列车的通过性都有具体要求。一般采用转向通道宽度来评价车辆转向通过性的好坏。转向通道宽度是指一辆汽车或汽车列车转向需要的空间宽度。

欧盟规定所有机动车和汽车列车必须能够在一个外半径12.50 m和内半径5.30 m的通道圆环内转向行驶。我国对车辆的通过性要求主要有 GB 1589—2016《汽车、挂车及汽车列车外轮廓尺寸、轴荷及质量限制》和QC/T 912—2013《半挂牵引车与半挂车匹配技术要求》，其中前者规定了通道圆的相关参数，后者规定了弯道通过性参数。

（1） 通道圆。在GB 1589—2016附录B“车辆通道圆与外摆值测量方法”中给出了通道圆的测试方法。当汽车列车处于空载、水平停置在平整地面上时，汽车列车以尽可能低的稳定车速，进入一个外圆直径D1为25.0 m，内圆直径D2为10.6 m的水平同心圆周内行驶，至少在圆周内行驶一周（360°），见图1。

图1 通道圆测试示意

通过水平同心圆周的外圆曲线，做一个垂直于地面且向上无限延伸的圆柱形空间，即为汽车列车通道圆的外圆垂直空间。过水平同心圆周的内圆曲线，做一个垂直于地面且向上无限延伸的圆柱形空间，即为汽车列车通道圆的内圆垂直空间。上述过程顺时针及逆时针各进行一次。

（2） 弯道通过性。在QC/T 912—2013中规定了弯道通过性试验标准。试验路面应为平坦、整洁、干燥、无障碍物的铺装路面，轮胎和路面的接触表面的摩擦因数应不大于0.80。试验规定的路线由3部分组成：直线驶入路段、半径为12.5 m的90°圆弧路段以及直线驶出路段。两直线路段分别在与90°圆弧路段的交点处与圆弧相切，如图2所示。汽车水平静止放置在弯道前，前外侧转向车轮轮胎在地面上的参考点在直线驶入路段上，车身在地面的投影与直线驶入路段平行。记录外侧车身在地面上的垂直投影，作为测量后摆值的基准线。试验车辆起动并按规定的路线行驶时，车速不应超过5 km/h。在驶入、转弯和驶出过程中应保证车辆前外侧转向轮轮胎在地面上的参考点与规定的路线一致，且轨迹偏差不应超过50 mm。转弯结束后，试验车辆应沿直线驶出路段继续行驶一段距离，以保证试验能够测得车辆的转弯通道最大宽度。

图2 试验路线示意图

2.2 汽车最小转弯半径

汽车最小转弯半径Rmin是汽车机动性能的主要参数。Rmin是指当转向盘转至极限位置时，由转向中心至前外轮接地中心的距离，反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路的能力和在狭窄路面上或场地上调头的能力。Rmin的值与汽车的轴距、轮距及转向车轮最大转角等有关，并根据汽车的类型、用途、道路条件、结构特点及轴距等尺寸选取。表1为最小转弯半径的统计值范围[1]。其中货车Rmin值的下限对应于短轴距汽车；轻型及以下的货车（总质量≤6 t）要求有较高的机动性，因此这类汽车的Rmin应尽可能小些。大型鞍式牵引半挂车的 Rmin一般在5.5～7.5 m以内，6×4驱动型式的可达10 m左右。

表1 常见汽车最小转弯半径的统计值

在槽车选型时，一般情况下挂车型号尺寸相对固定，牵引车的可选型号则比较多，但具体数据相差不大。根据“2019解放卡车产品型谱”中牵引车产品系列J6P 6X4平头柴油半挂牵引车性能参数，车辆最小转弯半径为15 m，牵引车总长为7.05 m，车头至牵引销距离为5.25 m，见图3。手册中J6P 6X4各种车型中，最小的转弯半径均不小于15 m，仅J6P 4X2车型出现了13 m的转弯半径。

图3 J6P 6X4 平头柴油半挂牵引车示意

2.3 半挂槽车通过性工程设计要求

（1） 燃气工程设计手册要求。LNG运输槽车的拐弯弯曲半径不宜小于12 m，槽车应尽量在站内卸车区回转，其回车场地面积不应小于20 m×20 m；当受场地制约无法在站内回车时，可借助站区外道路进行槽车回转，但事先须征得当地交通管理部门的许可[2]。

（2） 厂矿道路设计规范要求。厂内道路交叉口路面内边缘转弯半径，不应小于表2的相关规定[3]。

表2 厂矿道路最小转弯半径

该规范的条文说明中详细解释了该转弯半径的确定依据。表格中的数据是按照15 km/h的行车速度、给定的正常情况的最小转弯半径。对于载重15～25 t平板挂车，困难情况下最小转弯半径可以减小至12 m，特殊困难情况下可以减小至9 m。

从上述规定可以看出，原则上该规定与通道圆规定要求一致，所测定结果基本满足25 m的通道圆外圆直径要求；且该测定速度高于通道圆的试验速度，速度降低可进一步减小最小转弯半径值。

综上所述，根据设计规范和手册中对半挂车的平面转弯半径的规定，当转弯半径为15 m时，车辆转弯比较顺利，适用于运输量比较大的场地；当场地狭小且运输量很少情况下，转弯半径可取9 m，20 m×20 m的场地亦可满足槽车回转要求。

3 半挂槽车通过性模拟验证

通过计算机软件，结合法规要求和车辆生产参数，建立车辆模型，对其通道圆和 90°转弯的行驶轨迹进行分析，确定合适的道路转弯半径。

3.1 半挂槽车模型建立

半挂槽车车辆宽度2 496 mm，具体参数见图4。

图4 车辆参数示意

半挂槽车参考燃气工程设计手册50 m³液化天然气槽车尺寸（与目前市场上52.6 m³的槽罐车参数基本一致），半挂牵引车参考解放J6P 6×4荣耀版标载型平头柴油半挂牵引车。

3.2 通道圆模拟

根据规范要求，设定车辆行驶速度为 5 km/h,在既定车辆模型参数中，影响车辆通道圆半径的决定参数为车辆前轮最大转角值。当最大转角为21.8°时，模拟车辆通道圆与规范要求近似；当转角加大时，通道内外圆直径逐步降低，所需回转场地减小，为保证模拟数据的通用性，模拟车辆最大转角参数确定为21.8°。通道圆模拟情况见图5。

图5 车辆通道圆模拟

3.3 道路90°转弯模拟

根据厂区运输量多少，结合规范要求，取道路宽度4～12 m、转弯半径6～15 m。下面分别就4 m、6 m、9 m和12 m这4种道路宽度的转弯半径进行分析。根据车辆转弯是否借用对向车道路宽，分成两种情况进行模拟。

（1） 借用路宽。考虑车辆在转弯时借用对向车道，即车辆可以按照其性能的极限最小转弯半径行驶，此处取通道圆中的对应数据。当道路宽度≥9 m时，即使道路内侧转弯处为直角，槽车亦可通过该弯道，见图6。

图6 槽车右转弯模拟（m）

根据模拟情况，要保证车辆顺利转弯，道路宽度与其内侧边线半径对应情况见表3。

表3 道路宽度与其内侧圆弧半径对应关系

（2） 不借用路宽。当交通量比较大时，道路上可能存在会车情况，考虑最不利情况，当会车发生在道路转弯处时，占用转弯通道最大。一般情况下，考虑槽车双向会车时，道路宽度取值一般都≥9 m。此处针对9 m宽道路和12 m宽道路分别进行分析，见图7和图8。道路宽度与其内侧边线半径对应情况见表4。

图7 9 m宽道路弯道处会车分析（m）

图8 12 m宽道路弯道处会车分析（m）

表4 道路宽度与其内侧圆弧半径对应关系表

通过上述两种情况的分析可以看出，借用路宽可以在很大程度上减小道路内侧转弯半径。在具体选用时，应根据交通量大小确定合适的运输方案，尽量避免车辆在弯道处会车。当场站用地受限，道路宽度较小时，可以考虑在转弯处局部拓宽道路，以方便槽车过弯。根据上海市消防局沪消（防）字[2001]65号《关于高层建筑消防扑救场地设计若干问题的处理意见》，上海地区消防车道内侧转弯半径校核时就采用了（14 m－道宽）的方法。

4 结语

根据法律规范对半挂车生产要求中通道圆的规定，可确定在直径为25 m的圆形场地内，运输LNG、LPG和CNG的半挂槽车（整车长度≤16.5 m）可以顺利回转。场地狭小时，可以结合车辆运输频次，适当减小回转场地面积。确定道路内侧转弯半径时应考虑车辆转弯时的通道宽度，在道路较窄时，仅满足规范中规定的转弯半径要求可能会导致挂车后轮通过困难，需考虑后轮对转弯半径的影响。尽量避免在弯道处会车，运输量较少时，可以考虑在转弯处借用对向车道转弯。列车尺寸对转弯半径的影响较大，当整车长度＞16.5 m时，应详细了解车辆运行参数，结合实际情况确定转弯通道及回转场地大小。