BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組研制及運(yùn)用技術(shù)研究

宋志剛， 張四梅， 劉 昆

(1 中鐵特貨運(yùn)輸有限責(zé)任公司， 北京 100055；2 中車北京二七車輛有限公司， 北京 100072)

隨著社會發(fā)展與進(jìn)步，人們的物質(zhì)生活正在從溫飽型向健康型轉(zhuǎn)變，對食品品質(zhì)有著越來越高的要求，對冷藏運(yùn)輸需求越來越大。我國鐵路原采用機(jī)械保溫車進(jìn)行冷凍物質(zhì)的運(yùn)輸，存在著不能多式聯(lián)運(yùn)、倒裝慢、成本高等原因，難以與公路運(yùn)輸競爭。

在現(xiàn)代物流發(fā)展的推動下，冷藏集裝箱越來越普及，并以門到門、多式聯(lián)運(yùn)、以箱代庫、貨損少等優(yōu)點(diǎn)，成為冷藏運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向,鐵路開展冷藏集裝箱運(yùn)輸勢在必行。

1 冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的裝備選型

鐵路冷藏集裝箱運(yùn)輸車組裝備，主要包括發(fā)電車、冷藏集裝箱車及運(yùn)輸集裝箱等3大部分。這3大裝備的功率、制式須相互匹配，并與列車編組方式及數(shù)量相適應(yīng)。

1.1 發(fā)電車

發(fā)電車是冷藏集裝箱運(yùn)輸車組中的電力能源供應(yīng)裝備，其輸出功率、電壓要滿足車組的冷藏集裝箱用電需要，且電壓穩(wěn)定。

中鐵特貨運(yùn)輸有限責(zé)任公司現(xiàn)有50多臺B23型機(jī)械冷藏車處于閑置狀態(tài)，可作為冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的發(fā)電車使用。該車由原武昌車輛廠設(shè)計制造，內(nèi)有2臺發(fā)電機(jī)組，單機(jī)功率為64 kW，輸出電力為AC 380 V/50 Hz。2臺發(fā)電機(jī)組，既可單機(jī)使用，也可2臺同時工作，滿足冷藏箱用電需求。車上有完備的工作人員生活設(shè)施，滿足車輛乘務(wù)員工作生活條件。B23型機(jī)械冷藏車及車內(nèi)發(fā)電設(shè)施如圖1所示。

車輛主要技術(shù)參數(shù)如下：

車輛整備質(zhì)量/t 63

最高運(yùn)行速度/(km·h-1) 120

換長 1.9

輸出電力 64～128 kW，

AC 380 V/50 Hz。

圖1 B23型機(jī)械冷藏車及車內(nèi)發(fā)電設(shè)施

1.2 冷藏集裝箱

冷藏集裝箱是冷藏集裝箱運(yùn)輸車組中的載貨裝備，其箱內(nèi)設(shè)置有制冷機(jī)組，具有制冷保溫及溫度調(diào)節(jié)功能，工作電壓為360～460 V。40 ft冷藏箱的最大功率為11.5 kW，45 ft冷藏箱的最大功率為13 kW，其外接插頭采用國際通用標(biāo)準(zhǔn)插頭。40 ft冷藏集裝箱及其插頭如圖2所示。

冷藏集裝箱目前主要有20 ft、40 ft及45 ft 3種長度，以40 ft冷藏集裝箱居多。因冷藏集裝箱中安裝有制冷機(jī)組及保溫層，減小了箱內(nèi)容積、增大了箱體自重，導(dǎo)致總質(zhì)量30.48 t的40 ft冷藏箱容積減小、載重下降，而總重34 t的45 ft冷藏集裝箱則發(fā)展迅速。

因此，冷藏集裝箱主要技術(shù)參數(shù)如下：

最大總質(zhì)量/t 34

最大功率/kW 11.5～13

額定電壓/V 360～460

圖2 40 ft冷藏集裝箱及插頭

1.3 冷藏集裝箱車

冷藏集裝箱車是冷藏集裝箱運(yùn)輸車組中的運(yùn)輸裝備，其裝箱工況要滿足冷藏集裝箱的長度、總質(zhì)量要求，車輛上安裝的供電管線設(shè)施的功率、電壓要與車組的冷藏集裝箱需求相適應(yīng)。

現(xiàn)有的X1K型集裝箱專用平車是2000年研制的我國第一代120 km/h快捷集裝箱專用車輛。該車采用轉(zhuǎn)K3型整體焊接構(gòu)架式向架，經(jīng)過增載改造，車輛載重達(dá)到61 t，40 ft、45 ft集裝箱的單箱載重達(dá)到34 t，可較好地滿足冷藏集裝箱的運(yùn)輸要求。

加裝供電管線后的X1K型冷藏集裝箱專用平車如圖3所示。

車輛主要技術(shù)參數(shù)如下：

載質(zhì)量/t 61

自質(zhì)量/t 21

最高運(yùn)行速度/(km·h-1) 120

換長 1.3

裝箱工況：

2個20 ft集裝箱/t 2×30.45=61

1個40 ft或45 ft集裝箱/t 1×34=34

圖3 加裝供電管線后的X1K型集裝箱專用平車

2 冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的供電原理及編組方式

2.1 供電原理

發(fā)電車發(fā)出的電力，先通過干線串聯(lián)方式將電力輸送到車組中的每輛冷藏集裝箱車上，每輛車從干線上引出支線，通過支線向冷藏集裝箱供電。這種供電方式，干線和支線均安裝在車輛上，冷藏箱插頭只需就近連接插座，用電方便，且相對于多線并聯(lián)方式，總線電纜少，供電管線結(jié)構(gòu)簡單。

根據(jù)B23型機(jī)械冷藏車的發(fā)電功率及冷藏集裝箱的用電功率，1輛B23車可為8只40 ft或45 ft冷藏集裝箱供電，并有一定的供電裕量。為減小線路的電壓衰減和乘務(wù)員工作方便，將B23型機(jī)械冷藏車置于車組中間位置，采用雙向供電模式，減少供電線路長度。

冷藏集裝箱用電電壓為AC 360～460 V，B23機(jī)保車發(fā)電輸出電壓為380 V。為冷藏集裝箱正常工作，則干線末端電壓總壓降ΔU應(yīng)小于20 V。

根據(jù)干線總長度、電纜線徑、連接器和接線座規(guī)格，干線線路總電阻為：R≈0.05 Ω，則線路壓降為：ΔU=Iload×R=210×0.05≈10.5 V<20 V。

冷藏集裝箱運(yùn)輸車組供電采用AC 380 V三相四線制，干線電纜規(guī)格采用3×120 mm2+1×50 mm2，其載流量及壓降均滿足車組的冷藏集裝箱用電需求。

2.2 編組方式

在現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組功率不變的條件下，冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的編組模式為：4輛X1K型集裝箱車+B23機(jī)保車+4輛X1K型集裝箱車。

在發(fā)電機(jī)組改造、功率加倍的條件下，冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的編組模式為：8輛X1K型集裝箱車+B23機(jī)保車+8輛X1K型集裝箱車。

BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組編組方式如圖4所示。

圖4 BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組編組方式

3 冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的技術(shù)方案

冷藏集裝箱運(yùn)輸車組中，B23車與X1K車之間采用異形插頭連接，以適應(yīng)B23車與X1K車不同型號的連接器插座。X1K車與X1K車之間采用DL4AC500/425T插頭對連接。

X1K車上安裝DL4AC500/425ZF連接器插座、干線電纜、接線端子、支線電線、KCⅢA32-4冷藏箱插座等供電管線。連接器插座與干線電纜間采用接線端子連接，并從接線端子上引出支線電線，連接可靠，方便檢修。支線電線連接到冷藏箱插座上，供冷藏箱用電。

為提高干線的安全可靠性，干線電纜采用低煙無鹵型，須符合TJ/CL 254-2013《鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)》的要求，電線規(guī)格型號為WDZ-DC-R-90 0.6/1 kV。

按照GB/T 25023-2010《機(jī)車車輛車端動力連接器》標(biāo)準(zhǔn)要求及車組中干線的最大電流，采用DL4AC500/425型連接器符合使用要求，且該聯(lián)接器在客車大量使用，技術(shù)成熟。

在底架的1位側(cè)安裝無縫鋼管，用于干線電纜的敷設(shè)，保護(hù)干線電纜。接線端子、電纜接頭及支線電線均封閉在分線箱內(nèi)，起到防雨防塵的使用。

在車體與轉(zhuǎn)向架間采用銅質(zhì)導(dǎo)線和不銹鋼螺栓螺母連接，將漏電電流導(dǎo)入地面，保護(hù)人身安全。

為適應(yīng)供電管線的安裝，需在X1K車的端梁、大橫梁、枕梁及鎖座筋板上開安裝孔。經(jīng)有限元計算分析，開孔后的底架強(qiáng)度及剛度均滿足TB/T 1335-1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》的要求，供電管線的安裝不影響底架的強(qiáng)度和剛度。

為驗(yàn)證電氣系統(tǒng)的安全可靠性，對干線與支線進(jìn)行了絕緣、耐壓及接地電阻等一系列測試。測試結(jié)果表明，絕緣電阻值符合原鐵道部運(yùn)輸局運(yùn)裝客車[2008]374號文件規(guī)定的要求，耐壓符合GB/T 12817-2004 《鐵道客車通用技術(shù)條件》規(guī)定的要求，接地電阻值符合TB/T 2977-2000《鐵道車輛金屬部件的接地保護(hù)》的要求。

4 冷藏集裝箱運(yùn)輸車組的運(yùn)用技術(shù)要求

中鐵特貨公司與中車二七車輛公司合作，成功研制出BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組。目前，BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組共有50組投入運(yùn)用，主要服務(wù)于國家的南菜北運(yùn)、冷藏貨物的進(jìn)出口及一帶一路的中歐班列等中、長途冷藏集裝箱運(yùn)輸，極大地降低冷鏈物流成本，受到市場的歡迎。

BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組如圖5所示。

圖5 BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組

BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組不同于普通貨物列車，車組運(yùn)用中，B23型機(jī)保車和按X1K車的車輛部分的運(yùn)用按現(xiàn)有正常作業(yè)進(jìn)行。對于車組中的供電管線部分運(yùn)用技術(shù)，要符合下列運(yùn)用技術(shù)要求：

DL4AC500/425ZF型連接器的插頭與插座連接牢固，不得松開、脫出；

分線箱蓋板安裝緊固，連接螺栓不得松開、掉下、脫落；

車體與轉(zhuǎn)向架間的接地線螺母緊固良好，不得松動脫落；

冷藏箱插頭與KCⅢA32-4專用插座插入到位，連接牢靠；

冷藏箱電纜在底架上要捆綁牢固，不得松脫。

當(dāng)發(fā)生冷藏箱供電故障時，要根據(jù)故障特征進(jìn)行技術(shù)判斷。當(dāng)一輛車的冷藏箱無電時，是本車?yán)洳叵洳遄虿孱^故障；當(dāng)相鄰幾輛車的冷藏箱均無電時，是干線故障或冷藏箱插座或插頭故障；當(dāng)所有車輛冷藏箱均無電時，是機(jī)保車供電故障或供電干線故障或冷藏箱插座或插頭故障。

5 結(jié) 論

通過研制和運(yùn)用技術(shù)研究，BX1K型冷藏集裝箱運(yùn)輸車組投入運(yùn)用近兩年來，運(yùn)行情況良好，狀態(tài)穩(wěn)定。發(fā)電車采用既有的B23型機(jī)保車，充分利用了閑置資產(chǎn)。對現(xiàn)有X1K型集裝箱專用平車進(jìn)行改造，周期短，見效快，且車輛供電管線預(yù)留了發(fā)電車增加功率的條件，為冷藏集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。