用于驮背运输的厢式车辆装载栓固技术要求的研究

邹怀森 宗成强 李善坡 霍孟坤

1. 北京驮丰高新科技股份有限公司 北京 102208

2. 交通运输部公路科学研究院运输车辆运行安全技术交通行业重点实验室 北京 100088

3. 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所 北京 100081

1 前言

驮背运输是指将装有货物的一种运载工具放置在另一种运载工具上进行运输的方式，属于多式联运的范畴。铁路驮背运输方式可以将公路灵活、便捷的特点与铁路运量大、安全可靠的优势结合在一起，能够快速、可靠地运输货物，提高运输效率。同时由于其经济节能、绿色环保的特点，驮背运输已经成为欧美发达国家多式联运和门到门运输的组织形式之一。随着我国高速铁路网的不断完善和既有线路的技术改造，铁路货物运输能力得到有效释放，为铁路货运产品转型升级提供了有利条件[1]。

2014年10月，国务院印发《物流业发展中长期规划(2014－2020年)》提出了加快推进多式联运发展，探索构建驮背运输等多式联运体系[2]。2015年，交通运输部、国家发展改革委联合发布《关于开展多式联运示范工程的通知》（交运发[2015]107号），将推进多式联运的发展作为今后我国货运工作的重点工作之一。2016年，交通运输部等18个部门联合发布《交通运输部等十八个部门关于进一步鼓励开展多式联运工作的通知》（交运发[2016]232号），大力支持“推广先进运输组织模式”，其中包含驮背运输模式[3]。

尽管铁路货运管理部门对货物装载加固有着专门的规章，但这些规章没有专门针对铁路驮背运输车装载驮背运输厢式货车的相关规定，因此有必要对驮背运输厢式货车的装载栓固技术进行研究，为驮背运输的快速发展提供技术支撑。本文主要从装载要求、栓固要求、栓固装置技术要求等方面展开研究。

2 装载要求

装载要求分为基本要求、驮背运输车辆货物装载、驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的装载三大部分。其中驮背运输车辆货物装载的相关要求是适用于所有装货区域结构型式为封闭货厢的装载。

2.1 基本要求

为了保证驮背运输车辆驶入铁路驮背运输车后，铁路驮背运输车重心横向偏移量可控，对驮背运输车辆左右轮胎的质量偏差极限值进行计算。按照《铁路货物装载加固规则》（TG/HY 102-2015，简称《加规》）中的相关规定，货物总重心投影横向偏离铁路货车纵中心线距离不超过100 mm[4]，考虑目前驮背运输车辆轮胎与铁路驮背运输车侧墙间隙为20 mm，驮背运输车辆总重心投影偏离铁路驮背运输车纵中心线距离按最大80 mm对其偏载值进行估算，在驮背运输车辆质量为40 t时，左右轮胎偏差8%，相当于左右轮胎偏差为2 000 kg，具有可操作性和实施性。

相关计算方法如下：按照《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》（GB 1589-2016）规定中三轴半挂车轴组（并装三轴）的承载最高为24 t，货厢宽度为2 550 mm，纵向中心线偏差为80 mm进行计算，假定半挂车轴组所在的左侧轮胎、右侧轮胎为一独立部分，进行货物装载质心位置计算。由于目前半挂车普遍使用双胎，因此半挂车轮胎中心距TR通常为1 820～1 860 mm（见图1），在计算装货后的纵向中心线位置时，以1 820 mm为参考进行左右两侧轮胎上对应承载质量的计算。

图1 货物装载质心最大偏移距离计算

假设单侧轮胎上的质量分别为x吨、y吨，其质心位置位于870 mm处，以其中一侧为支点建立相应的平衡方程式（1）：

可得左右两侧轮胎上对应承载质量分别为x=13.05 t，y=10.95 t。

再以轮胎间距为1 860 mm进行计算，半挂车满载时左右两侧轮胎的承载质量分别为x=13.03 t，y=10.97 t。

按照三轴半挂车轴组质量最大值为24 t，此时左右两侧轮组的质量偏差分别为2.1 t和2.06 t，三轴半挂车轴组总质量的偏差为8.8%和8.6%。根据从严控制、取整的原则，该值应取8%。

2.2 驮背运输车辆货物装载要求

通过国内实地调研发现，如使用驮背运输转运低附加值的货物，其经济性很差，因此，推荐运输带包装的成件货物。对于某些情况非托盘单元的货物装载，在装载时难以实现与其他货物的相容，需要根据其特点确定摆放的位置。

货物装载时，需要注意车辆的轴荷分配，不合理的轴荷分配会导致半挂车驶入铁路驮背运输车后，造成铁路机车的转向架轴荷超出限值要求，因此特别强调车辆轴荷分配合理。

货物装载过程中推荐厢内左右对称装载，主要原因是铁路驮背运输车对车辆偏载的相关要求，为避免车辆称重时两侧轮胎的质量偏差过大而需要对驮背运输车辆重新调整装载，影响运输效率。

另外，多数半挂车装载后的空间区域狭窄，不具备再次进入货厢内对货物进行栓固的可能，因此推荐货物装载与栓固同步进行，至于栓固的方式可由货运企业根据栓紧力的计算情况进行合理的选择。JT/T 882—2014中第4章5.3条规定了道路运输车辆货物装载的基本原则与装载方式，也同样适用于驮背运输车辆。

密度、质量较大的货物宜放置在车厢中下部，主要原因包括：a.放在车厢中部有利于牵引销与后轴（组）进行合理的轴荷分配；b.放在中下部时，不会损伤下方货物，且如瞬时冲击较大，可先冲击前方的货物，避免冲击货厢，导致厢体产生永久变形。

由于驮背运输车辆承运的货物多种多样，运输过程中不免会遇到高宽比较大的不稳定装载物，不稳定装载物更易产生倾覆。为了保障运输货物的安全，在标准中提出不稳定装载物不宜单独进行装载，宜进行单独加固或与其他装载物进行配装的相关要求，一方面可提高不稳定装载物的稳定性，另一方面可提高货厢容积利用率。

2.3 驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的装载要求

驮背运输车辆在铁路驮背运输车上装载时，驮背运输车辆总重心投影宜位于铁路驮背运输车纵、横中心线的交叉点上。然而驮背运输车辆在铁路驮背车的实际装车过程中，不免存在一定偏差，为确保铁路驮背运输车受力合理，驮背运输车辆应合理装载，按照《加规》中的相关规定，驮背运输车辆总重心投影横向偏移量不得超过100 mm。四轴铁路驮背运输车每个转向架所承受的货物质量不超过其允许载质量的一半，两转向架承受质量之差不大于10t，关节式驮背运输车每根轴所承受的质量不超过允许的最大轴重，且应满足自身安全要求。

驮背运输车辆的门窗需要进行锁闭，防止门窗在运行途中打开造成货物侵限击打铁路线路设备或其他安全事故，对货物造成货损货差和对车辆造成损坏。驻车制动应处于制动状态，用于最大限度利用轮胎与车地板间的滑动摩擦力，有利于后续驮背运输车辆的栓固作业。半挂车的支承装置处于收起状态时，可避免铁路驮背运输车在编组作业过程中对其产生冲击力，保护支承装置（见图2）。

图2 半挂车支承装置收起后进行栓固

铰接列车、厢式半挂车的总高度绝大部分为4 000 mm，其装载到铁路驮背运输车上会发生超限情况。现有铁路规章允许一定限度的超限车辆运行，但会导致运费的增加甚至需降速运行，考虑到为不影响未来驮背运输发展，所以不宜超限，如超限则需核定超限等级并按《铁路超限超重货物运输规则》（TG/HY 106-2016）相关规定执行。

3 栓固要求

栓固要求包括驮背运输车辆货物栓固、驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的栓固两大部分的内容[5]。

3.1 驮背运输车辆货物栓固

中间阻断装置规格参照欧洲相关产品的技术要求。经过对国内相关零部件生产企业调研得知，12 kN的阻断装置是国内现有产品中的加强型产品，也是现阶段销售较多的产品之一。按照货物均匀装载，14.6 m货厢装载32 t，平均每米的载荷为2.2 t，中间阻断装置一般用于阻挡单层货物（重量约为1.1 t），12 kN的中间阻断装置可以满足1 g加速度的移动冲击。

货物在货厢内采用摩擦栓紧（顶部下拉栓紧）方式栓固时，由于预紧力不足可能导致货物有增大移动量的趋势，因此摩擦栓紧时的栓紧力必须重点要求。

货物在货厢中的固定宜采取组合栓固的方式，主要原因是组合方式对货物的固定是较为经济、高效的手段之一，同时配合限位装置的使用，更能实现货物安全有效的栓固。

3.2 驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的栓固要求

对于带空气悬架的驮背运输车辆，需要将其悬架调整到驮背运输状态，一方面可以降低驮背运输车辆的高度，另一方面可有效地降低或者消除空气悬架在驮背运输过程中产生的共振。

按《加规》第四十三条第一款规定：轮式货物顺装时，轮径1 000 mm以下的前轮（组）前端、后轮（组）后端以及轮径1 000 mm及以上的前后轮（组）前后端，均应安放相应规格的掩挡，掩紧钉固，并采用八字形等拉牵加固。这一规定主要是针对现有的普通木地板平车或无端侧墙的专用平车，采用拉牵加固主要是防止货物的横向移动及倾覆（见图3）。

图3 货物拉牵加固

欧洲的驮背运输车辆在驮背运输过程中，只需要简单的阻挡即可，基本不需要其他拉牵操作，装载与运输效率即可大大提升。欧洲推荐驮背运输车辆优先采用固定式牵引座和轮挡组合固定形式，铰接列车优先采用轮挡阻挡固定形式，半挂牵引车优先采用牵拉栓紧装置和轮挡组合栓固形式，从而实现车辆的快速装卸与固定。

目前研发出的铁路驮背运输车均是带有侧墙的凹底专用平车，横向摩擦力不足时，通过在铁路驮背运输车侧墙与轮胎侧面间填充掩挡材料防止载货汽车或半挂车的横向移动。铁路驮背运输车带有的轮挡（见图4）可以阻止载货汽车或半挂车的纵向移动，固定式牵引座可以与半挂车牵引销连结。冲击试验表明，在QT1、QT2型驮背运输车上仅布置4个对称放置的合格轮挡对车辆进行阻挡栓固时，能够满足总质量为49 t的汽车列车和总质量为40 t的半挂车加固安全要求。

图4 铰接列车纵向栓固轮挡布置示意

对于驮背车辆装载后，是否需要进行横向辅助加固，则需要对驮背运输车辆的轮胎与铁路驮背运输车地板面间的摩擦力进行校核，摩擦力不满足时，需要对车辆进行横向加固。

此外，驮背运输车辆装载到铁路驮背运输车上之后，由于高度较高，因此在大转弯的状况下有横向侧倾的可能。为了克服该问题，铁路驮背运输车在设计过程中，将两侧挡板升高，超出半挂车的承载面（见图5），同时由于驮背运输车辆装载完成后，货箱侧面与铁路驮背运输车间的间隙较小，且车辆大转弯时限速行驶，可最大程度上避免驮背运输车辆横向失稳。

4 栓固装置技术要求

栓固装置主要指轮挡和固定式牵引座，作为确保驮背运输安全的重要装置，须满足相应技术要求。按《加规》中的相关规定，单独使用轮挡防止轮式货物纵向滚动时，轮挡需要的最低高度h轮按式（2）计算：

图5 铁路驮背运输车挡板与货箱高度对比

式中：Q总为车辆总重，t；D为车辆轮胎直径，mm。

新设计轮挡强度定型前，需要与对铰接列车、半挂车的加固状态进行校核。固定式牵引座的结构强度应满足TB/T 3550.2-1996的相关规定，并需要进行考核。此外，牵引座上的销孔直径应与GB/T 4606规定的50号牵引销相匹配，未来我国将主要使用50号牵引销，其承载能力完全可以满足40 t的需求。

5 结语

本文主要从装载要求、栓固要求、栓固装置技术要求等方面对驮背运输厢式货车的装载栓固技术进行了研究。其中，对装载要求从基本要求、驮背运输车辆货物装载、驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的装载等进行了分析，对栓固要求从基本要求、驮背运输车辆货物栓固、驮背运输车辆在铁路驮背运输车上的栓固等进行了分析，对栓固装置技术要求从轮档和固定式牵引座的要求进行了分析，研究结果对驮背运输的发展具有一定的借鉴意义。