公鐵聯運鉗夾車的研究探討

閆 海 軍

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 大連研發中心，遼寧 大連 116052)

我國國民經濟建設中大型設備的研發、制造及應用越來越多，因此對大件貨物運輸的市場需求也不斷增加。大部分大件貨物是國家重點工程建設項目的關鍵設備，主要包括發電設備、輸變電設備、 軋機設備以及煉油廠、化肥廠等的大型裝備等，這些設備能安全、迅速運達目的地對整個國民經濟的發展具有十分重要的意義。中國鐵路長大貨物車車型譜系列化已初具規模，鉗夾車、凹底平車、落下孔車、長大平車及雙聯平車是現階段涵蓋了長大貨物車家族的五大車型，最大載重達450 t，最大裝貨長度達16.1 m，最大車輛長度近70 m。車輛性能先進，自動化程度高，但目前大部分鐵路長大貨物車無法提供“門到門”全程運輸服務，需要利用公路車從鐵路站點轉運至目的地。新的需求帶來長大貨物車更新換代的新機遇，因此，迅速提高長大貨物車裝備水平，研發公鐵聯運的長大貨物車是一項重要的戰略任務。鉗夾車在長大貨物車中適應性最強，功能最先進，更適宜研制開發公鐵聯運。

1 國內外鉗夾車發展概況

鉗夾車由鉗形梁將整車對稱分為2個相同的半節車，貨物被夾持或懸掛在2個鉗形梁之間與鉗形梁構成一個整體，成為整個車輛的一部分。鉗夾車適合裝運短、粗、重等自承式貨物，如發電機定子、變壓器等。

鉗夾車能最有效地利用鐵路限界空間，除了不適合運輸特別長的貨物外，是運輸能力最強、運輸范圍最廣的運輸工具。鉗夾車不僅能運輸自承式貨物，還可通過附加裝備運輸沒有自承載能力的貨物。鉗夾車裝有多導向-側移機構，減小了車輛中部通過曲線時的偏移量，適應斷面尺寸較大貨物的運輸。

鉗夾車裝載方式如圖1所示：(1)托鉤式。貨物下部四角安裝掛貨鉤，鉗夾車上部壓柱點對應處安裝連接塊。(2)端蓋式。貨物兩端安裝端蓋結構，采用高強度螺栓與貨物連接。(3)凹底式。2個半節車采用中部凹底架連接，貨物安裝于凹底架上。(4)側梁式。2個半節車采用2片側梁連接，貨物承載加固于兩側梁上。(5)框架式。2個半節車采用整體框架連接，貨物承載加固于框架內。(6)托梁式。相當于托鉤式的變種，貨物下部用鉸接的貫通梁進行連接。

圖1 鉗夾車裝載方式

1.1 國外鉗夾車

20世紀30年代，德國開發了世界第一臺重型液壓掛車，德國、美國、意大利及法國等發達國家用于大件貨物公路運輸的車輛已形成系列化、規范化，并大批量使用，在公路鉗夾車及公鐵聯運方面也相繼研制開發出了多種車型。

20世紀70—80年代，德國、美國、法國及前蘇聯等國家設計制造了20～32軸、載重450 t～500 t鉗夾車，捷克、瑞典等國家引進了32軸載重500 t的鉗夾車。1979年，前西德Krupp公司為美國Combustion Engineering公司研制了1輛CEBX800型36軸載重807 t鉗夾車，目前該車歸屬于Westinghouse公司。1982年，美國南方鐵路公司利用CEBX800型鉗夾車采用托梁承載方式將2個重716.6 t、長度近38 m的鍋爐從查爾斯頓運至南卡羅來納州的切羅基核電站，運輸總質量為773 t。圖2為德國Railion公司鉗夾車，該車通過轉接裝置實現了鐵路運輸與公路運輸之間的轉換。

圖2 德國Railion公司鉗夾車

1.2 國內鉗夾車

1959年，我國為裝運120 MW及240 MW變壓器研制了D20型載重280 t鉗夾車，1974—1996年間又陸續研制了D35型32軸載重350 t鉗夾車、D35型24軸載重280 t鉗夾車和D30A型載重300 t鉗夾車，這4種車型目前均已報廢。1998年，借鑒德國載重500 t鉗夾車的先進技術研制了D38型載重380 t鉗夾車，該車完成了三峽工程電力設備300 MW換流變壓器的運輸，成為我國600 MW發電機定子等大型設備的主要運輸工具。2007年在D38型鉗夾車基礎上通過優化車輛結構，提升車輛技術性能研制了DQ35型載重350 t鉗夾車。2009年研制了DQ45型載重450 t鉗夾車(圖3)，該車滿足1 000 MW發電機定子的整體運輸要求。

圖3 運輸中的DQ45型載重450 t鉗夾車

我國在大件貨物公路運輸領域起步較晚。20世紀70年代末，仿制法國大件貨物公路運輸車研發了我國第一臺100 t液壓掛車。國產液壓掛車至今已生產到了第二、第三代，產品也從剛開始仿造國外樣車發展到自主研發，技術已基本成熟。載重300～500 t橋架式、鉗夾式運輸車是近些年新研發的車型，可完成大型變壓器等貨物的運輸。圖4為橋架式公路運輸車外觀及其大型變壓器運輸現場。

圖4 橋架式公路運輸車外觀及其大型變壓器運輸現場

2 大件貨物運輸的關鍵問題

大件貨物運輸的最基本要求就是要絕對保證貨物的安全，即要安全、可靠地將貨物由生產地運送到使用地，同時還要考慮運輸經濟性。公路車輛雖然能夠將貨物從生產地運送到使用地提供“門到門”的運輸服務，但公路運輸受政策法規、公路等級、氣候條件及運行速度等影響，且運輸過程中對沿途交通影響較大，不適宜長距離運輸。

目前大部分大件貨物發貨和收貨單位都是新建的廠區，由于沒有鐵路專用線，大件貨物鐵路運輸車輛無法提供“門到門”全程運輸服務，需要利用公路車進行短距離的運輸，將貨物從生產廠房運送到鐵路專用編組線或站場裝車后進行鐵路運輸，再將貨物從鐵路站場運送到使用地。這兩段公路運輸的二次倒運需要租賃起重機，租借專用貨場，還需要對不合格的貨場進行修整，增加了資金投入和物流成本，還影響大件貨物全程物流的時效性。另外，二次倒運時需對貨物進行二次吊運裝卸和加固，不但耗費加固材料，還可能對貨物造成損壞。圖5和圖6分別為鐵路鉗夾車港口和站場二次裝卸現場。

圖5 鐵路鉗夾車港口二次裝車現場

圖6 鐵路鉗夾車站場卸車轉運公路車現場

3 設計原則

公鐵聯運鉗夾車運輸可實現快捷換裝，減少繁瑣的作業程序和作業量，降低貨物裝卸車物流成本，提高貨物送達速度，提高大件貨物全程物流的競爭力。按照互利共贏原則，公鐵大件貨物運輸企業有必要組建聯合體對公鐵聯運鉗夾車技術進行共同研發，共同投標,協同運輸，共同受益。

公鐵聯運鉗夾車技術含量高、系統性強，涉及鐵路、橋梁、隧道、裝載加固、運用與檢修維護等方面。設計時，需按照長大貨物車的車輛結構、制造工藝、線路運行、現場裝卸貨的特殊性制訂相應的設計規范，確定設計參數，同時研究裝載加固和車輛控制技術，加強運輸過程中的安全檢測，確保安全運輸。由于鐵路運輸的時效性優勢特別適用于長大貨物的長距離運輸，因此，公鐵聯運鉗夾車在總體設計時，中間長距離用時較多的路段采用鐵路運輸，兩端短距離用時比較少的路段采用公路車運輸。公鐵聯運鉗夾車設計關鍵點有：

(1) 轉換接口。

考慮公鐵聯運的方便性，公鐵聯運鉗夾車轉換接口的尺寸設計應同時滿足鐵路鉗夾車及公路鉗夾車結構的要求。現有鐵路鉗夾車和公路鉗夾車的車體結構相似，均由鉗形梁和調寬連接桿等組成，只是車輛走行部結構區別較大，采用各自的走行部結構。用于鐵路運輸的鉗夾車走行部結構移動心盤、大底架、小底架及轉向架等按現有鐵路車輛結構進行設計；用于公路運輸的鉗夾車走行部結構軸線單元模塊運輸車及均載車架按公路車輛結構進行設計。因此需設計一個兼顧公路及鐵路鉗夾車的通用的轉換接口將其上部鉗形梁和調寬連接桿等與下部連接，轉換接口采用一個帶有心盤及旁承的過渡橋架結構。

(2) 考核標準。

公鐵聯運鉗夾車需兼顧公路、鐵路車輛2種考核標準。公鐵聯運鉗夾車下部結構可以按照公路、鐵路車輛各自相應的標準分別進行考核；中間的承載結構則應同時滿足公路、鐵路2種考核標準，包括靜強度、剛度、動力學性能的要求，以及材料許用應力、安全系數的選取。

(3) 主要技術參數。

公鐵聯運鉗夾車自重、載重、車輛長度以及軸距等主要技術參數應同時考慮公路、鐵路橋梁、涵洞的承載能力以及公路等級等；車輛的斷面尺寸以及所承運貨物的外形尺寸等則根據限界、隧道、通過曲線、公路凈空高度等限制因素確定。

(4) 液壓電氣裝置。

液壓電氣裝置是車輛關鍵性能參數的執行機構，貨物的裝卸，車輛的起升、下降、調平，公鐵轉換等操作都需要執行機構來完成。采用大行程液壓旁承以適應公鐵聯運線路路況的多變、不平順等不利因素，液壓電氣裝置可控制導向機構以減小車輛通過曲線時的中部偏移量。

4 公鐵聯運鉗夾車運輸方案案例

某甲醇合成塔為圓筒形結構，長度約20 m，直徑4 m，質量360 t，用公鐵聯運鉗夾車進行運輸，采用托梁式裝載方式。公鐵聯運鉗夾車主要技術參數見表1。

表1 公鐵聯運鉗夾車主要技術參數

該公鐵聯運鉗夾車中部承載結構主要由承載架、連接底架、加固框架等組成。圓筒形合成塔公鐵聯運鉗夾車運輸方案如圖7所示。

圖7 圓筒形合成塔公鐵聯運鉗夾車運輸方案

4.1 承載架

承載架為箱形焊接結構，主要由心盤梁、鉗形梁、壓柱裝置、車耳等組成。其中心盤梁主要由上下蓋板、腹板及隔板組焊而成，鉗形梁主要由縱向腹板、上下蓋板及隔板等組焊而成，壓柱裝置主要由壓柱頭、螺桿及螺桿座等組焊而成。

4.2 連接底架及加固框架

連接底架為全鋼焊接結構，主要由側梁、橫梁、鞍座、卡帶、卡帶螺栓及連接銷等組成。加固框架為全鋼焊接結構，主要由圓弧框架、壓柱座等部分組成。圖8為連接底架及加固框架結構。

圖8 連接底架及加固框架結構

5 結束語

隨著國內經濟的快速發展，大件貨物運輸市場時效性、機動性的要求越來越高，研制開發適應公鐵聯運的長大貨物車，尤其是大力發展公鐵聯運鉗夾車，把公路、鐵路的聯合運輸納入車輛總體設計中，可以產生巨大的社會意義和經濟效益。