一种铁路集装箱—汽车两用货车研发思路

李 政，刘寅华，王力争

（中车山东机车车辆有限公司，济南 250022）

随着经济结构的调整和消费形式的改变，在国家的宏观调控下，在各个因素影响下，在环保、多式联运、铁路货运增量等方面铁路货运市场潜力巨大，对铁路货运事业提出了新的机遇和挑战。集装箱和小汽车运输市场增长迅猛，研制一种能同时适合集装箱和小汽车运输的特种车辆，可为我国开展多式联运运输提供一种新思路。

1 国内外铁路运输汽车现状

1.1 国外铁路运输汽车现状

发达国家的铁路商品汽车运输的市场份额可以占到目标市场的50%～70%。加拿大CN铁路公司研发了三层商品汽车专用车，每辆车平均能够装载15辆商品汽车，CN公司商品汽车三层专用车，如图1所示［1］；德国双层运输汽车专用车可实现整体式升降的双层装载，如图2所示。

图1 CN铁路公司研发了三层商品汽车专用车

图2 德国的双层运输汽车专用车

1.2 国内铁路运输汽车现状

随着铁路货车运输汽车市场需求的不断变化，国内铁路货车双层运输汽车专用车AQ系列经历了从1989年研制的第1代SQ1型到2018年研制的SQ8型的发展过程，其中SQ6其占保有总量的90%左右，是铁路运输商品车的主力车型［2］。

SQ系列基本满足我国铁路运输汽车的要求，随着运输汽车市场扩大，考虑车辆的通用性及汽车运输的高峰期，SQ系列运力不足情况，而汽车运输的淡季，车辆则闲置较多，资源浪费严重，大部分汽车运输专用车往往也是满载去，空车回，不能形成对流双向运输，返回运力资源也存在浪费，时效性差［2］。

2 铁路集装箱—汽车两用车的研发技术

2.1 设计目标

根据国内实际情况，车辆需具备较好的通用性，自重小，载重大，能适应国内现有商品汽车运输的要求，具有对流双向运输功能即运输乘用车或集装箱，设计车辆的技术成熟可靠，便于检修，车辆应符合环保、铁路主要技术政策和相关法律法规要求，最为重要的是解决SQ系列汽车运输运力资源浪费的问题，提高时效性。

2.2 主要结构

该车主要由上部底架、下部底架、升降机构、集装箱锁闭装置、防护栏、风手制动装置、车钩缓冲装置、车体附件、走行部等部分组成，如图3所示。

图3 集装箱—汽车两用车结构示意图

2.3 关键技术及可靠性研究

实现集装箱和汽车运输的双功能运输关键在于车辆的转换功能和上部底架的整体升降作用，通过对升降装置、地面辅助设施、下部底架及上部底架结构形式、装载对象（集装箱、汽车数量等）等方面的研究，对成熟技术的选型、应用等方面的考虑以确保该设计车型的功能性应用。

2.3.1 升降装置及辅助设施

我国SQ系列双层装载采用的是依靠升降装置的平衡配重原理使上部底架运动，实现车辆在升、降位置的装卸货作业，结构笨重、操作效率较低。研发一种变速齿轮箱结构的杠杆传动式升降装置，操纵升降装置实现上部底架的升降，利用齿轮、涡轮等的传动比，使操作端的输入力降到人为可操作的范围，通过连接轴与曲柄组成可调节上部底架的升降装置；车辆每端附近配备有2个可两侧独立操作的旋转调节装置，通过与连接轴接口配合，带动连接轴转动，进而调整上部底架的升降。升降装置结构形式如图4所示，其结构原理如图5所示。

图4 升降装置结构形式

图5 升降装置结构原理图

2.3.2 下部底架与上部底架的结构形式

上、下部底架的地板为防滑结构，设计有安装汽车轮胎捆绑器的安装孔；上部底架设为平整的底架，并安装翻转式集装箱装置，用于装载集装箱；上部落到下部底架上，在纵向冲击及惯性作用下，仅仅靠升降装置是无法支撑2个20 ft集装箱的装载，升降装置容易造成损坏，因此在上部底架、下部底架安装止挡装置，即上部底架设有止挡块，焊接在上部底架的集装箱锁座下部，既是对集装箱锁处的补强作用，又是上部底架的固定点，如图6所示。下部底架加强梁处焊接止挡座，用于固定上部底架，如图7所示，端梁处焊接定位器，用于限位上部底架的升降，起到定位作用，在上部底架降落到下部底架时止挡块落到止挡座中，在纵向力，扭转等工况考核时保证升降装置不受力，安全可靠。

图7 止挡座、定位器安装示意图

2.3.3 装载对象

集装箱装载：上部底架降落到与下部底架接触固定后便可利用上部底架的集装箱锁闭装置装载集装箱，集装箱装载工况如图8所示。

图8 集装箱装载工况

双层汽车装载：升降装置两端形成高低差，如图9所示，通过升降装置调整上部底架的位置，通过打开上部底架的活动渡板使其与站台搭接或对接，保证汽车能够驶入上部底架指定位置。当上部底架装载完成后，关闭上部底架的活动渡板，调整升降装置的位置，保证上部底架处于水平工作位；打开下部底架的活动渡板，进行下部底架的装载。

图9 双层装载汽车工况

单层汽车装载时：通过调节升降机构可实现上部底架的整体升降作用，上部底架降落到与下部底架接触固定后便可单层装载汽车，如图10所示。

2.3.4 可靠性研究

采用70 t级货车广泛使用的配置，采用17型车钩装置；MT-2型缓冲器；空气制动装置采用120阀制动系统；集装箱锁闭装置采用推拉翻转式锁闭装置；采用转K6型转向架；采用在欧洲运输汽车专用车上已广泛应用的升降装置，在成熟技术应用的基础上进行匹配性设计，根据TB/T 1335—1996的相关规定进行有限元分析，使车辆的可靠性得到理论上的保证。

2.4 车辆主要参数及装载工况

车辆主要性能参数及尺寸见表1，装载运输工况见表2、表3。

表1 主要性能参数及尺寸

表2 装载运输工况

表3 乘用车装车工况

2.5 车型特点

铁路集装箱—汽车两用车具有运输集装箱的平车功能，也具有双层运输汽车专用车的功能，有如下特点：

（1）实现多装载工况，可以装载2×20 ft或1×40 ft/45 ft的集装箱，也可以实现汽车装载。

（2）车辆自重小、载重大，自重小于30 t，载重61 t。

（3）上部底架装卸汽车操作简便。集装箱—汽车两用车通过调节升降装置实现上部装载面的整体升降，使上部底架的渡板与货场站台对接，无需借用如移动式爬梯类的辅助设备，即可实现上部底架的车辆装卸，作业效率高。

（4）在运输的汽车无法满足编组的要求时可以装运集装箱，编组灵活，可根据需要进行调整，时效性强，不会造成使用车辆时的资源浪费，避免单向运输小汽车，返回运力资源浪费较为严重的现象［2］。

3 应用前景

随着人们的生活水平提高，商品车的购置也随着增长，国铁集团与一汽集团、东风汽车公司、上汽集团3大汽车集团纷纷签订战略协议，力争大客户全年发运量占商品汽车运输总量的80%以上，按照此前制定的《2018-2020年货运增量行动方案》，2018-2020年，商品汽车铁路运量也以每年20%～30%的增长，而多式联运模式下集装箱化运输是一种趋势，铁路集装箱—汽车运输两用车的研发可以提高铁路货车综合运营能力，多功能的运输会使铁路运输事业更具灵活性，更加快捷，时效性强，同时为多式联运提供多一种的选择，具有广阔的应用前景。