鐵路散裝水泥罐式集裝箱的研制及運用

胡 斌，唐瑞英

（1.中鐵鐵龍集裝箱物流股份有限公司 特種箱分公司，北京 100038；2.中鐵集裝箱運輸有限責任公司 箱管部，北京 100055）

我國是水泥生產大國，2009年全國水泥產量達到16.28億t，位居世界第一。水泥散裝化可以節約制作包裝袋所需的木材等原材料、節約包裝的人工成本、降低物流中的損耗、減少對環境的污染、提高裝卸作業效率、減輕裝卸作業者的勞動強度，發展散裝水泥一直是我國的一項基本行業政策。

2009年全國散裝水泥供應總量達到7.534億t，水泥散裝率達到46.27%，發達國家散裝率平均達到70%以上，美、德、日、俄等國至今保持在90%以上。可見，與發達國家水泥散裝化程度相比，我國還有一定的差距。

鐵路作為我國交通體系的骨干應為水泥散裝化運輸發揮應有的作用，但由于運輸裝備方面的原因，鐵路運輸散裝水泥占水泥散裝化運輸的比例較小，還有巨大的發展空間。鐵路散裝水泥罐式集裝箱的研制為鐵路進一步提高散裝水泥的運輸份額提供有力支撐。

1 鐵路散裝水泥罐式集裝箱研發背景

1.1 鐵路傳統運輸水泥方式

在鐵路散裝水泥罐式集裝箱研發之前，鐵路主要通過敞車、棚車運輸袋裝水泥，以及鐵路的散裝水泥U型罐車運輸，這兩類運輸方式都存在不足。

1.1.1 敞車和棚車運輸袋裝水泥

（1）成本較高。水泥必須分小袋包裝，產生了制作包裝所需原材料成本和裝、拆包裝袋的人工成本，裝卸敞車或棚車的人工成本。

（2）產生破損。包裝袋破碎，致使水泥撒漏，袋裝水泥在搬運過程中破損率達5%以上。

（3）影響水泥品質。袋裝水泥在工棚內存放3個月，強度下降15%～20%，6個月后下降20%～30%。在鐵路運輸途中遇到陰雨天氣，袋裝水泥容易受潮，嚴重影響水泥的品質。

（4）污染嚴重。袋裝水泥裝卸過程中揚塵嚴重，不僅污染環境，而且對裝卸作業人員的身心健康造成一定的損害。

1.1.2 鐵路U型罐車運輸

鐵路U型散裝水泥罐車運輸避免了敞車和棚車運輸袋裝水泥帶來的的局限，為散裝水泥的發展做出了的貢獻，但也存在不足。

（1）車輛使用效率低。在北方冬季非施工期，散裝水泥罐車被閑置。在南方陰雨天氣，施工進度緩慢，大量到達的散裝水泥罐車無法卸車，影響車輛的使用效率，增加了車輛的停時。

（2）使用不便。散裝水泥罐車要有配套的中轉水泥庫存罐配合使用，對水泥罐車的到達站或專用線的硬件設施要求較高；散裝水泥罐車不能提供水泥的門到門服務，這些因素影響了水泥罐車的推廣使用。

1.2 鐵路散裝水泥罐式集裝箱研制的條件

2001年鐵路發展散裝水泥罐箱的條件已基本具備。一方面，三峽工程的大量散裝水泥使用罐式集裝箱通過公路運輸，取得成功經驗，可以為鐵路散裝水泥罐式集裝箱研制提供借鑒；同時，鐵路已有使用U型罐車運輸散裝水泥的經驗。另一方面，通用集裝箱在鐵路上的應用已很普遍，鐵路集裝箱辦理站已具備集裝箱吊裝作業的條件，鐵路的集裝箱兩用平車和專用平車已具備運輸ISO標準集裝箱的性能。

2 鐵路散裝水泥罐式集裝箱研制及結構特點

2.1 研制過程

2001年3月，原鐵道部中鐵集裝箱運輸中心和有關罐箱生產單位開始設計開發鐵路20英尺散裝水泥罐式集裝箱，同年12月生產廠家在方案規范得到確認后，試制了2臺散裝水泥罐式集裝箱，在哈爾濱鐵路局進行散裝水泥裝卸試驗，達到設計規范的要求。在實際試運中對步道的高度提出了改進意見，將步道高度下移了300 mm，更有利于人員作業。

2002年2月，該箱開始批量生產。為了提高鐵路運輸水泥的質量，對批量生產中的后200臺鐵路散裝水泥罐式集裝箱進行了改進。設計壓力提高，由0.25 Mpa提高到0.35 Mpa；進氣管主管路直徑由57 mm調整到76 mm；進風口陽端接頭由2″調整到3″；加速閥由1″調整到1.2″。改進后的鐵路散裝水泥罐式集裝箱適合鐵路線上水泥中轉站水泥儲庫的卸料要求，25 t 水泥卸料時間不到15 min。

2008年新造鐵路散裝水泥罐式集裝箱時，在原鐵路散裝水泥罐式集裝箱基礎上做了改進：對閥門等配件采用了雙螺母防盜等措施；人孔的密封圈設計在人孔蓋上，防止人孔在裝料過程中破損；人孔鎖具采用專用扳手；罐箱最低設計溫度改為-40℃，罐體材料更新。

2.2 結構特點

該罐箱是由框架、罐體、進氣管路和出料管路4個部分組成，箱體結構為裙座結構，罐體和框架通過裙座連接，是罐式集裝箱的常見結構之一，見圖1。框架是由上、下側梁，上、下橫梁和上、下角件組成。罐體是用來裝水泥的容器，罐體上焊有進氣管路，用來進壓力空氣；罐體上有2個人孔進行裝料，見圖2；罐體上焊有出料管路經2個卸料口用來卸料。罐體內底部設有流化床，用來在卸料時使散裝水泥在壓力空氣的作用下霧化，并使霧化的水泥流向出料管路的裝置。進氣管路系統分為2個部分，一是用來霧化散裝水泥的管路，霧化散裝水泥；二是用來加速水泥排出的管路，壓力空氣經過此管路進入出料管，加速水泥壓出。出料管路把罐內經過壓力空氣已霧化的水泥，在罐體內外壓力差和加速水泥排出的壓力空氣的作用下，迅速排出。

圖1 鐵路散裝水泥罐式集裝箱

圖2 鐵路散裝水泥罐式集裝箱人孔

3 鐵路散裝水泥罐式集裝箱運用的優點

3.1 作業效率高

（1）作業地點靈活。在鐵路專用線上，通過水泥儲罐直接向多個鐵路散裝水泥罐式集裝箱同時灌裝作業；在鐵路集裝箱辦理站，通過散裝水泥汽車可向在鐵路平車上的空鐵路散裝水泥罐式集裝箱直接進行灌裝作業；在水泥生產廠，可直接向汽車拖車上的空箱進行灌裝水泥作業。

（2）作業方便。鐵路散裝水泥罐式集裝箱箱體結構適用于小功率空壓機和移動式空壓機的使用，方便使用；裝料管路與人孔處對接就可以灌裝作業；罐箱兩側都有出料口，不受車輛、罐箱的方位影響，都能接風和卸料。

（3）裝卸水泥快捷。水泥灌裝箱時間短，通過人孔灌裝粉狀水泥，20 min可以完成。通過卸料管上的快速接頭可與外部快速連接；卸料時間短，使用0.3 Mpa的壓力空氣來卸料，15 min內就可以將整箱的水泥卸完。換裝效率高。外部尺寸和總重都符合ISO標準，裝卸鐵路平車或集裝箱拖車，都使用集裝箱標準吊具、標準化作業，裝卸效率高。

（4）揚程高。0.3 Mpa的工作壓力可把粉狀水泥灌到30 m高的儲存罐內。

（5）殘存物料少。水泥罐采取壓力空氣卸料的方式，設計物料殘存率為0.3‰，基本沒有貨損。

3.2 節能環保

（1）保證了水泥品質。鐵路散裝水泥罐式集裝箱運輸途中處于常壓密閉狀態，保證了水泥的品質。在使用中至今未發生過水泥受潮事件。

（2）無污染、無泄漏、無損耗、綠色環保。裝料、卸料、運輸各環節密封性良好，有效地避免了環境污染和損耗。

（3）節約包裝。無需包裝，節省了包裝材料、人力成本。

3.3 門到門運輸

可進行鐵路、公路、水路聯運，使散裝水泥的供應更靈活快捷，實現門到門運輸。

3.4 提高車輛運用效率

（1）由于裝卸效率大幅提高，減少了車輛停時。

（2）減少鐵路運用車積壓。春節或雨季工地停工，鐵路散裝水泥罐式集裝箱箱體可隨時吊下，不影響鐵路平車使用。

4 鐵路散裝水泥罐箱使用效果

自2002年4月第一批鐵路散裝水泥罐式集裝箱投入使用，到目前為止已陸續投入運營2 050只鐵路散裝水泥罐式集裝箱，在哈爾濱鐵路局、北京鐵路局、鄭州鐵路局、武漢鐵路局、西安鐵路局、濟南鐵路局、上海鐵路局、南昌鐵路局、南寧鐵路局、成都鐵路局、蘭州鐵路局使用。迄今為止，鐵路散裝水泥罐箱在使用過程中沒有發生事故和貨物品質受影響的事件，得到了用戶的好評。2009年初，鐵路散裝水泥罐式集裝箱通過特種箱鐵路運輸技術條件審查會的審核，批準正式運輸。

2009年鐵路散裝水泥罐式集裝箱運輸量占散裝水泥總運量的比例較低，具有很大的發展潛力。隨著散裝水泥需求的不斷增長，鐵路散裝水泥罐式集裝箱會以其降低成本、縮短車輛停時、環保、高效、門到門服務等優點，為我國水泥散裝化做出更大的貢獻，更好地服務于客戶。