铁路散装水泥罐式集装箱的研制及运用

胡 斌，唐瑞英

（1.中铁铁龙集装箱物流股份有限公司 特种箱分公司，北京 100038；2.中铁集装箱运输有限责任公司 箱管部，北京 100055）

我国是水泥生产大国，2009年全国水泥产量达到16.28亿t，位居世界第一。水泥散装化可以节约制作包装袋所需的木材等原材料、节约包装的人工成本、降低物流中的损耗、减少对环境的污染、提高装卸作业效率、减轻装卸作业者的劳动强度，发展散装水泥一直是我国的一项基本行业政策。

2009年全国散装水泥供应总量达到7.534亿t，水泥散装率达到46.27%，发达国家散装率平均达到70%以上，美、德、日、俄等国至今保持在90%以上。可见，与发达国家水泥散装化程度相比，我国还有一定的差距。

铁路作为我国交通体系的骨干应为水泥散装化运输发挥应有的作用，但由于运输装备方面的原因，铁路运输散装水泥占水泥散装化运输的比例较小，还有巨大的发展空间。铁路散装水泥罐式集装箱的研制为铁路进一步提高散装水泥的运输份额提供有力支撑。

1 铁路散装水泥罐式集装箱研发背景

1.1 铁路传统运输水泥方式

在铁路散装水泥罐式集装箱研发之前，铁路主要通过敞车、棚车运输袋装水泥，以及铁路的散装水泥U型罐车运输，这两类运输方式都存在不足。

1.1.1 敞车和棚车运输袋装水泥

（1）成本较高。水泥必须分小袋包装，产生了制作包装所需原材料成本和装、拆包装袋的人工成本，装卸敞车或棚车的人工成本。

（2）产生破损。包装袋破碎，致使水泥撒漏，袋装水泥在搬运过程中破损率达5%以上。

（3）影响水泥品质。袋装水泥在工棚内存放3个月，强度下降15%～20%，6个月后下降20%～30%。在铁路运输途中遇到阴雨天气，袋装水泥容易受潮，严重影响水泥的品质。

（4）污染严重。袋装水泥装卸过程中扬尘严重，不仅污染环境，而且对装卸作业人员的身心健康造成一定的损害。

1.1.2 铁路U型罐车运输

铁路U型散装水泥罐车运输避免了敞车和棚车运输袋装水泥带来的的局限，为散装水泥的发展做出了的贡献，但也存在不足。

（1）车辆使用效率低。在北方冬季非施工期，散装水泥罐车被闲置。在南方阴雨天气，施工进度缓慢，大量到达的散装水泥罐车无法卸车，影响车辆的使用效率，增加了车辆的停时。

（2）使用不便。散装水泥罐车要有配套的中转水泥库存罐配合使用，对水泥罐车的到达站或专用线的硬件设施要求较高；散装水泥罐车不能提供水泥的门到门服务，这些因素影响了水泥罐车的推广使用。

1.2 铁路散装水泥罐式集装箱研制的条件

2001年铁路发展散装水泥罐箱的条件已基本具备。一方面，三峡工程的大量散装水泥使用罐式集装箱通过公路运输，取得成功经验，可以为铁路散装水泥罐式集装箱研制提供借鉴；同时，铁路已有使用U型罐车运输散装水泥的经验。另一方面，通用集装箱在铁路上的应用已很普遍，铁路集装箱办理站已具备集装箱吊装作业的条件，铁路的集装箱两用平车和专用平车已具备运输ISO标准集装箱的性能。

2 铁路散装水泥罐式集装箱研制及结构特点

2.1 研制过程

2001年3月，原铁道部中铁集装箱运输中心和有关罐箱生产单位开始设计开发铁路20英尺散装水泥罐式集装箱，同年12月生产厂家在方案规范得到确认后，试制了2台散装水泥罐式集装箱，在哈尔滨铁路局进行散装水泥装卸试验，达到设计规范的要求。在实际试运中对步道的高度提出了改进意见，将步道高度下移了300 mm，更有利于人员作业。

2002年2月，该箱开始批量生产。为了提高铁路运输水泥的质量，对批量生产中的后200台铁路散装水泥罐式集装箱进行了改进。设计压力提高，由0.25 Mpa提高到0.35 Mpa；进气管主管路直径由57 mm调整到76 mm；进风口阳端接头由2″调整到3″；加速阀由1″调整到1.2″。改进后的铁路散装水泥罐式集装箱适合铁路线上水泥中转站水泥储库的卸料要求，25 t 水泥卸料时间不到15 min。

2008年新造铁路散装水泥罐式集装箱时，在原铁路散装水泥罐式集装箱基础上做了改进：对阀门等配件采用了双螺母防盗等措施；人孔的密封圈设计在人孔盖上，防止人孔在装料过程中破损；人孔锁具采用专用扳手；罐箱最低设计温度改为-40℃，罐体材料更新。

2.2 结构特点

该罐箱是由框架、罐体、进气管路和出料管路4个部分组成，箱体结构为裙座结构，罐体和框架通过裙座连接，是罐式集装箱的常见结构之一，见图1。框架是由上、下侧梁，上、下横梁和上、下角件组成。罐体是用来装水泥的容器，罐体上焊有进气管路，用来进压力空气；罐体上有2个人孔进行装料，见图2；罐体上焊有出料管路经2个卸料口用来卸料。罐体内底部设有流化床，用来在卸料时使散装水泥在压力空气的作用下雾化，并使雾化的水泥流向出料管路的装置。进气管路系统分为2个部分，一是用来雾化散装水泥的管路，雾化散装水泥；二是用来加速水泥排出的管路，压力空气经过此管路进入出料管，加速水泥压出。出料管路把罐内经过压力空气已雾化的水泥，在罐体内外压力差和加速水泥排出的压力空气的作用下，迅速排出。

图1 铁路散装水泥罐式集装箱

图2 铁路散装水泥罐式集装箱人孔

3 铁路散装水泥罐式集装箱运用的优点

3.1 作业效率高

（1）作业地点灵活。在铁路专用线上，通过水泥储罐直接向多个铁路散装水泥罐式集装箱同时灌装作业；在铁路集装箱办理站，通过散装水泥汽车可向在铁路平车上的空铁路散装水泥罐式集装箱直接进行灌装作业；在水泥生产厂，可直接向汽车拖车上的空箱进行灌装水泥作业。

（2）作业方便。铁路散装水泥罐式集装箱箱体结构适用于小功率空压机和移动式空压机的使用，方便使用；装料管路与人孔处对接就可以灌装作业；罐箱两侧都有出料口，不受车辆、罐箱的方位影响，都能接风和卸料。

（3）装卸水泥快捷。水泥灌装箱时间短，通过人孔灌装粉状水泥，20 min可以完成。通过卸料管上的快速接头可与外部快速连接；卸料时间短，使用0.3 Mpa的压力空气来卸料，15 min内就可以将整箱的水泥卸完。换装效率高。外部尺寸和总重都符合ISO标准，装卸铁路平车或集装箱拖车，都使用集装箱标准吊具、标准化作业，装卸效率高。

（4）扬程高。0.3 Mpa的工作压力可把粉状水泥灌到30 m高的储存罐内。

（5）残存物料少。水泥罐采取压力空气卸料的方式，设计物料残存率为0.3‰，基本没有货损。

3.2 节能环保

（1）保证了水泥品质。铁路散装水泥罐式集装箱运输途中处于常压密闭状态，保证了水泥的品质。在使用中至今未发生过水泥受潮事件。

（2）无污染、无泄漏、无损耗、绿色环保。装料、卸料、运输各环节密封性良好，有效地避免了环境污染和损耗。

（3）节约包装。无需包装，节省了包装材料、人力成本。

3.3 门到门运输

可进行铁路、公路、水路联运，使散装水泥的供应更灵活快捷，实现门到门运输。

3.4 提高车辆运用效率

（1）由于装卸效率大幅提高，减少了车辆停时。

（2）减少铁路运用车积压。春节或雨季工地停工，铁路散装水泥罐式集装箱箱体可随时吊下，不影响铁路平车使用。

4 铁路散装水泥罐箱使用效果

自2002年4月第一批铁路散装水泥罐式集装箱投入使用，到目前为止已陆续投入运营2 050只铁路散装水泥罐式集装箱，在哈尔滨铁路局、北京铁路局、郑州铁路局、武汉铁路局、西安铁路局、济南铁路局、上海铁路局、南昌铁路局、南宁铁路局、成都铁路局、兰州铁路局使用。迄今为止，铁路散装水泥罐箱在使用过程中没有发生事故和货物品质受影响的事件，得到了用户的好评。2009年初，铁路散装水泥罐式集装箱通过特种箱铁路运输技术条件审查会的审核，批准正式运输。

2009年铁路散装水泥罐式集装箱运输量占散装水泥总运量的比例较低，具有很大的发展潜力。随着散装水泥需求的不断增长，铁路散装水泥罐式集装箱会以其降低成本、缩短车辆停时、环保、高效、门到门服务等优点，为我国水泥散装化做出更大的贡献，更好地服务于客户。