鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)裝卸機械設(shè)備選型研究

李天游

摘要 對于各類鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)的建設(shè)，集裝箱裝卸設(shè)備的合理選型是提高集裝箱運輸能力，促進鐵路貨物運輸高速發(fā)展的關(guān)鍵。文章從設(shè)備特點、技術(shù)性能、作業(yè)效率等多方面，對正面吊、軌道式集裝箱門式起重機和輪胎式集裝箱門式起重機等常見集裝箱裝卸設(shè)備進行了全面系統(tǒng)的比較分析，并分析了各種裝卸機械的場地堆箱利用率，為各類鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)的裝卸機械設(shè)備選型提供了依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞 鐵路集裝箱；裝卸設(shè)備；設(shè)備配置；選型

中圖分類號 F532文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0168-03

0 引言

鐵路集裝箱運輸是現(xiàn)代化鐵路貨物運輸發(fā)展的方向，是實施集裝箱多式聯(lián)運的重要環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展及“一帶一路”倡議的推進，近些年鐵路運輸大力發(fā)展多式聯(lián)運，拓展現(xiàn)代化物流模式，快速推進鐵路貨物集裝化運輸[1]。結(jié)合國內(nèi)運輸行業(yè)綠色、環(huán)保、數(shù)智的發(fā)展戰(zhàn)略，如煤炭、礦建材料、冷鏈等貨物逐步采取集裝箱運輸。同時，大量公路貨運運量向鐵路轉(zhuǎn)移，鐵路集裝箱運量增長迅速，集裝箱在鐵路貨運的占比也越來越高[2]。

為了滿足鐵路集裝箱運輸?shù)目焖侔l(fā)展，鐵路集裝箱作業(yè)場站逐步向大型化、專業(yè)化、自動化發(fā)展。近年來，如鐵路集裝箱中心站、綜合物流園、水鐵聯(lián)運集裝箱裝卸站等，各地大型鐵路集裝箱作業(yè)場的建設(shè)需求日益增高。此外，大量既有鐵路傳統(tǒng)小型貨場、企業(yè)專用線等也開始配套大量升級改造，調(diào)整貨物品類，開展集裝箱裝卸作業(yè)。

因此，對于各類鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)的建設(shè)，集裝箱裝卸設(shè)備的合理選型是提高集裝箱運輸能力，充分發(fā)揮運營效率，促進鐵路貨物運輸高速發(fā)展的關(guān)鍵。

1 鐵路集裝箱裝卸設(shè)備概述

鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)的作業(yè)特點是完成集裝箱裝卸火車、汽車的作業(yè)，并對集裝箱進行短期堆存。目前用于集裝箱裝卸作業(yè)的機械主要有軌道式集裝箱門式起重機、輪胎式集裝箱門式起重機和正面吊等。

1.1 軌道式集裝箱門式起重機的特點

軌道式集裝箱門式起重機是鐵路集裝箱貨場傳統(tǒng)的裝卸設(shè)備。其利用液壓伸縮式專用集裝箱吊具進行裝卸作業(yè)，軌道內(nèi)堆存集裝箱，軌道外留有外懸臂作業(yè)帶，可裝卸車輛或臨時堆存集裝箱。軌道式集裝箱門式起重機采用電力驅(qū)動，具有自動化程度高、作業(yè)效率高、運營成本低、操作簡單、安全可靠、節(jié)能環(huán)保、堆場利用率高等優(yōu)點[3]。但設(shè)備購置、安裝及配套工程投資較大，初期建設(shè)成本高，并且由于固定在軌道上行走，作業(yè)范圍相對受限，因此靈活性較差，一般適用于集裝箱裝卸量較大的集裝箱專業(yè)化裝卸場。

1.2 輪胎式集裝箱門式起重機的特點

輪胎式集裝箱門式起重機廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外集裝箱碼頭的裝卸及堆碼作業(yè)。其由內(nèi)燃或電力驅(qū)動，門架支撐在充氣橡膠輪胎上，在堆場內(nèi)行走，可在固定地點轉(zhuǎn)向90 °實現(xiàn)轉(zhuǎn)換[4]，有一定靈活性。但其為主要結(jié)構(gòu)尺寸定型的產(chǎn)品，設(shè)備機構(gòu)復雜，購置、使用和維修費用較高，作業(yè)穩(wěn)定性及安全可靠性遜于軌道式集裝箱門式起重機。

1.3 正面吊的特點

正面吊機動靈活，具有隔箱作業(yè)等功能[5]。正面吊的優(yōu)點是在貨場內(nèi)機動靈活，其作業(yè)范圍可根據(jù)需要方便地調(diào)整，便于調(diào)配；可根據(jù)運量增長情況逐步購置。正面吊的主要缺點是故障率較高，維修成本較高，作業(yè)通道寬，箱場利用率低，作業(yè)效率及自動化程度相對較低。一般適用于小型集裝箱裝卸作業(yè)區(qū)或輔助箱區(qū)[6]。

2 裝卸機械的性能應(yīng)符合堆場的作業(yè)特性

集裝箱堆場按運行模式可分為揀選式和整取式兩類。揀選式就是按貨主、箱形、箱種及去向等分類堆碼；取箱時隨機選擇，在大批箱子中可能抓取其中一個。整取式是堆積大垛，取出時從外側(cè)順序抓取。在現(xiàn)行運輸模式中，鐵路集裝箱中心站、大型鐵路物流園等大型鐵路裝卸場站的成百上千個集裝箱不可能是同一家的，大型鐵路裝卸場站的堆場，一般為揀選式。大型鐵路裝卸場站的空箱堆場是整取式的，重箱發(fā)送區(qū)有一些整取的性質(zhì)。兩類集裝箱堆場對裝卸設(shè)備的性能要求不同，正面吊一類的流動式裝卸設(shè)備在揀選式堆場使用要大打折扣。

3 鐵路集裝箱裝卸設(shè)備比較

3.1 特性綜合比較

集裝箱門式起重機（軌道式、輪胎式）與正面吊具體綜合性能特點比較詳見表1。

3.2 場地堆箱利用率比較

（1）場地堆箱利用率是有效堆箱面積與占地總面積的比。雖然堆箱數(shù)還與堆碼層高有關(guān)，因各種機械也都能做到堆碼重箱3～4層，在堆高相同的條件下，場地利用率只需比較面積利用率。

n=S1/S總 （1）

式中，n——場地堆箱利用率；S1——堆箱面積（箱底面積+間隙面積）；S總——總面積（堆箱面積+各通道面積）。

（2）設(shè)計時參照設(shè)計圖，式（1）中的面積利用率是很容易計算出來的。但為了更加簡明地判斷幾種設(shè)備的場地堆箱利用率，可以利用單元面積法來分析，選取12 m長、50 m寬的矩形面積，按即卸即堆方式讓這幾種機械在上面施展能力，計算場地利用率。因為12 m近似一個40 ft箱的長度，鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)以鐵路裝卸線為作業(yè)中心，為提高裝卸作業(yè)效率，箱場一般在裝卸線旁邊縱向布置，50 m寬度基本可以滿足上述各類集裝箱裝卸設(shè)備的作業(yè)需求。故50 m范圍內(nèi)扣除火車、集卡車通道后，計算剩余有幾個箱寬的尺寸，即可比較出它們的場地堆箱利用率，容箱數(shù)越多，場地利用率越高。再大的面積也是由單元面積組成的，所以單元面積法是普遍適用的。

Z=L?（L1+L2+L3）/L4 （2）

式中，Z——單位面積容箱數(shù)（40 ft箱）；L——單元面積寬50 m；L1——鐵路裝卸線寬4.88 m；L2——集卡車通道寬7 m；L3——機械走行作業(yè)占用寬度：門式起重機8.5 m，正面吊15 m；L4——集裝箱寬=2.738 m（含間隙）。

n=Z×2.738/50 （3）

通過式（3）計算，軌道式集裝箱門式起重機：Z=10.8，n=59%；輪胎式集裝箱門式起重機：Z=5.9，n=32%；正面吊：Z=3，n=16%。

輪胎式集裝箱門式起重機為標準化定型設(shè)備，標準跨度一般為23.47m，所以在50 m長的單元面積上必須設(shè)兩條裝卸作業(yè)線，分別用兩臺起重機或用一臺起重機去轉(zhuǎn)場作業(yè)，每臺跨內(nèi)各設(shè)1條裝卸線及3.5 m的集卡車通道，因此計算輪胎式集裝箱門式起重機場地堆箱利用率時，需計算兩倍的L1、L3。而軌道門式起重機的主梁長度可達50 m以上。由此可以看出輪胎式門式起重機除非是定制非標準大跨度設(shè)備，采用標準型號設(shè)備時，與鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)適應(yīng)性較差，更加適用于集裝箱碼頭堆箱區(qū)。輪胎式集裝箱門式起重機Z=（50?4.88?4.88?7?8.5?8.5）/2.738=5.9。

正面吊只能隔一排箱作業(yè)重箱，因此一般每一個鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)，裝卸線兩側(cè)各設(shè)置兩排箱位，每側(cè)都需考慮15 m寬的正面吊作業(yè)通道，并且每側(cè)各設(shè)3.5 m的集卡車通道，因此計算正面吊場地堆箱利用率時，需計算兩倍的L3。正面吊Z=（50?4.88?7?15?15）/2.738=3。

由此可見，軌道式集裝箱門式起重機的場地堆箱利用率遠高于正面吊，約是輪胎式集裝箱門式起重機的1.8倍。

3.3 軌道式與輪胎式集裝箱門式起重機比較

軌道式集裝箱門式起重機與輪胎式集裝箱門式起重機是目前在集裝箱箱場使用比較普遍的機型，在鐵路集裝箱作業(yè)場的裝卸作業(yè)中，主要存在以下不同：

（1）輪胎式集裝箱門式起重機是定型產(chǎn)品，標準跨距一般為23.47 m，在港口堆場定型布置一般為跨內(nèi)6排箱位和1條集卡車通道。若在鐵路集裝箱作業(yè)場采用輪胎式集裝箱門式起重機，由于跨內(nèi)增加了裝卸線，必然相應(yīng)減少了集裝箱的堆存量，結(jié)合場地堆箱利用率計算情況，輪胎式集裝箱門式起重機與鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)適應(yīng)性較差，場地堆箱利用率遠低于軌道式門式起重機，并且對于場區(qū)裝卸線總平面布置有較大不利影響。

（2）目前在鐵路集裝箱的運輸與裝卸中，存在將集裝箱至少旋轉(zhuǎn)180 °的情況。軌道式集裝箱門式起重機具有旋轉(zhuǎn)功能，可實現(xiàn)大于180 °的旋轉(zhuǎn)，而標準型號輪胎式集裝箱門式起重機一般只能做?5 °～+5 °的擺動。

（3）輪胎式集裝箱門式起重機較軌道式機構(gòu)復雜，購置、使用和維修費用較高。同時，鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)內(nèi)，輪胎式集裝箱門式起重機司機需經(jīng)常對大車走形進行糾偏，整機作業(yè)效率受到一定影響，且作業(yè)穩(wěn)定性及安全可靠性低于軌道式集裝箱門式起重機。

根據(jù)綜合比較表及上述兩種設(shè)備特點，綜合比較兩種門式起重機的優(yōu)缺點及適應(yīng)性，得出結(jié)論：鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)采用門式起重機進行裝卸作業(yè)時，建議選用軌道式集裝箱門式起重機。

4 結(jié)語

對于集裝箱中心站、現(xiàn)代鐵路物流園、多式聯(lián)運裝卸站等大型鐵路集裝箱作業(yè)場，集裝箱主箱區(qū)的裝卸作業(yè)量相對較大，對裝卸設(shè)備的作業(yè)效率、場地利用率、作業(yè)穩(wěn)定性、自動化程度有較高的要求。根據(jù)前文幾種裝卸設(shè)備優(yōu)缺點情況綜合比較，軌道式集裝箱門式起重機有非常明顯的優(yōu)勢。從作業(yè)效率及場地堆箱利用率角度比較，軌道式集裝箱門式起重機作業(yè)效率約為正面吊的1.25倍，并且其覆蓋作業(yè)箱位也遠高于正面吊。至于基建及設(shè)備投資大、靈活機動性差的問題，大型鐵路集裝箱作業(yè)場的裝卸運量較大，其日均集裝箱作業(yè)量能夠匹配1臺或多臺軌道式門式起重機的作業(yè)能力，并且運量相對穩(wěn)定，因此這些缺點影響極其有限。正面吊難以滿足大運量鐵路裝卸作業(yè)區(qū)的裝卸需求，結(jié)合鐵路集裝箱作業(yè)區(qū)自動、智能化的發(fā)展需求，運量較大的大型鐵路集裝箱裝卸作業(yè)場宜使用軌道式集裝箱門式起重機進行集裝箱的裝卸作業(yè)。

對于集裝箱運量較為零散的小型鐵路貨場、物流園及升級改造的老舊裝卸場站，其集裝箱運量相對較小且不穩(wěn)定，并且建設(shè)投資有限。日均集裝箱作業(yè)量如遠小于單臺軌道式集裝箱門式起重機的作業(yè)能力，宜選用靈活度較高，投資較低，可逐步增配且效率尚可的正面吊進行鐵路集裝箱貨物的裝卸作業(yè)。

另外，對于鐵路集裝箱場站的輔助箱區(qū)，其一般負責備用箱、壞箱、檢修箱等零散集裝箱的搬運、堆存等，作業(yè)量極小且零散不固定，對作業(yè)設(shè)備靈活度有一定需求。因此對于作業(yè)量相對不大的集裝箱輔助箱區(qū)宜配置正面吊、空箱堆垛機、集裝箱叉車等進行相應(yīng)裝卸、搬運作業(yè)。

參考文獻

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