劉 兵,鄧成堯,林結(jié)良,黃 盼
(南車眉山車輛有限公司 產(chǎn)品開發(fā)部,四川 眉山 620032)
我國(guó)鐵路運(yùn)輸客貨混跑、運(yùn)輸密度大、運(yùn)能緊張。根據(jù)《 中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃 ( 2008年調(diào)整 )》,到 2020 年,主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸,貨運(yùn)能力將得到大規(guī)模釋放,緩解目前既有線通過能力緊張的局面,可以開行數(shù)量更多、質(zhì)量更優(yōu)的貨物列車,為貨運(yùn)裝備的運(yùn)用提供廣闊空間,同時(shí)也給鐵路貨運(yùn)裝備發(fā)展提出新的要求。重載、快捷是當(dāng)今世界鐵路運(yùn)輸?shù)?2 個(gè)主要發(fā)展方向。經(jīng)過近年來的持續(xù)開發(fā),重載貨車技術(shù)取得顯著成果,目前我國(guó) 27 t 軸重通用貨車、30 t 軸重運(yùn)煤專用貨車即將投入運(yùn)行試驗(yàn),但快捷貨車技術(shù)還相對(duì)薄弱。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)要素流動(dòng)規(guī)模和質(zhì)量迅速提升,精益制造、JIT 準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)等先進(jìn)生產(chǎn)方式被越來越多的企業(yè)采用,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子商務(wù)廣泛運(yùn)用,人們的生產(chǎn)、生活方式發(fā)生了急劇變革,社會(huì)商品結(jié)構(gòu)中工業(yè)制成品、以電子和信息技術(shù)為代表的高技術(shù)產(chǎn)品及生活消費(fèi)品所占比重不斷提高,以價(jià)值高、批量小、時(shí)間緊、個(gè)性化為特征的貨物運(yùn)輸需求旺盛,貨主對(duì)貨物的時(shí)效性要求越來越高[1],為鐵路快捷貨物運(yùn)輸帶來新的發(fā)展機(jī)遇。借鑒國(guó)外快捷貨運(yùn)經(jīng)驗(yàn),研究我國(guó)鐵路快捷貨運(yùn)技術(shù)裝備具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
國(guó)內(nèi)外鐵路行業(yè)認(rèn)為最高運(yùn)行速度在 120~160 km/h 間的鐵路貨車為快速或快運(yùn)貨車,最高速度大于 160 km/h 的鐵路貨車為高速貨車。20 世紀(jì) 80 年代以來,快捷貨運(yùn)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家迅速發(fā)展,在運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得了明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
(1)法國(guó)。法國(guó)是世界鐵路快速貨物運(yùn)輸?shù)南刃姓?。法?guó)鐵路通過對(duì)貨運(yùn)繁忙干線全面提速以及發(fā)展高速鐵路貨運(yùn)等措施,使其快運(yùn)列車最高速度達(dá)到了 140~160 km/h。法國(guó) SNCF 運(yùn)營(yíng)的 Sgmss 系列 570型多用途平車,可以運(yùn)載 2 個(gè) 7 800 mm 的集裝箱,采用軸重 18 t 的 Y37A 型轉(zhuǎn)向架時(shí),運(yùn)行速度為140 km/h;采用軸重 16 t 的 Y37B 型轉(zhuǎn)向架時(shí),運(yùn)行速度為 160 km/h。法國(guó)鐵路運(yùn)用這些快速運(yùn)輸裝備,大力發(fā)展聯(lián)合運(yùn)輸,目前集裝箱公鐵約占貨運(yùn)總量的1/4,拓展形成歐洲鐵路—公路聯(lián)合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò),為客戶提供優(yōu)質(zhì)的“門到門”運(yùn)輸服務(wù)。自 1997 年,法國(guó)打破了高速鐵路上只開行高速旅客列車的常規(guī),利用改造后的 G13 型普通貨車開行“Sernam 200 列車”,在高速鐵路上首次開行營(yíng)業(yè)性貨物列車,運(yùn)行速度達(dá)到 160 km/h;利用拆除座椅后的 TGV 高速客車改裝成 TGV 郵政列車,最高速度為 270 km/h,在巴黎至布魯塞爾、里昂等地運(yùn)送快件、包裹等小型高附加值貨物,取得了可觀的運(yùn)營(yíng)收入[2]。
(2)德國(guó)。德國(guó)鐵路以在既有線上與高速列車混跑的方式開行城際特快貨物列車,最高速度可達(dá)160 km/h,每夜有 133 個(gè)列車運(yùn)行,連接 17 個(gè)中心城市,構(gòu)成德國(guó)鐵路的城間貨物快運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。德國(guó)利用 Sgns-Y703 型四軸集裝箱車開展城際包裹運(yùn)輸,該車載重 50 t、自重 22 t、軸重 18 t,最高運(yùn)行速度為160 km/h。利用 Hbillss Y-307 型二軸活動(dòng)側(cè)墻棚車開展行包等高附加值運(yùn)輸,該車自重 17.04 t,最高運(yùn)行速度為 160 km/h,采用全活動(dòng)側(cè)墻結(jié)構(gòu),車門開度可達(dá)半節(jié)車廂的長(zhǎng)度,極大方便了行包等高附加值貨物的裝卸作業(yè)。這些快捷貨物運(yùn)輸取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
(3)美國(guó)。美國(guó)的快捷貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)包括 160 個(gè)大城市,幾乎覆蓋整個(gè)美洲大陸,主要采用集裝箱快運(yùn)和聯(lián)合運(yùn)輸 2 種方式,大部分路段的貨運(yùn)速度為125 km/h,部分線路最高速度達(dá)到 145 km/h,構(gòu)建了橫跨大西洋和太平洋的鐵路快捷運(yùn)輸通道。貨物從美國(guó)西海岸運(yùn)到東海岸不超過 3 d,比卡車運(yùn)輸節(jié)省近50% 的時(shí)間,受到貨主普遍歡迎,其運(yùn)營(yíng)收入是普通貨運(yùn)的 10 倍。自 20 世紀(jì) 60 年代以來,美國(guó)相繼開發(fā)出雙層井式平車和骨架式平車,既能運(yùn)輸集裝箱,又能進(jìn)行拖車或卡車的駝背運(yùn)輸,減少了大型汽車的使用,方便貨物的直達(dá)運(yùn)輸[3]。1983 年美國(guó)推出雙層集裝箱列車,與單層集裝箱列車相比,每只集裝箱可節(jié)約近 1/3 的運(yùn)費(fèi),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)日本。日本既有線經(jīng)過提速改造,直達(dá)貨物列車運(yùn)行速度達(dá)到 110 km/h,窄軌鐵路上的傳統(tǒng)貨物列車最高運(yùn)行速度已達(dá)到 160 km/h。2004 年日本研制出 M250 型直流動(dòng)車組式貨車,采用 16 輛固定編組,兩端各有 2 節(jié)動(dòng)車,中間為 12 輛拖車,最高運(yùn)行速度 130 km/h,該車在東京—大阪間開行,行車時(shí)間比原有運(yùn)輸方式縮短 40 min。
國(guó)外鐵路先進(jìn)的快捷運(yùn)輸裝備為快捷貨運(yùn)提供了高效、適宜的運(yùn)載工具,促進(jìn)了貨運(yùn)經(jīng)營(yíng)集約化,開拓和鞏固了鐵路貨運(yùn)市場(chǎng),為鐵路快速貨運(yùn)企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。快捷貨運(yùn)裝備技術(shù)特點(diǎn)如下。
(1)采用便于貨物快速裝卸的車輛結(jié)構(gòu)。國(guó)外快運(yùn)貨車主要分為 3 種:一是集裝箱平車;二是棚車;三是公鐵兩用車。這 3 種車型均便于貨物的快速裝卸,減少車輛裝卸作業(yè)的時(shí)間,有利于提高貨物的送達(dá)速度。
(2)貨車運(yùn)行速度普遍到達(dá) 140~160 km/h,其軸重比普通貨車軸重小,一般不大于 18 t。例如,歐洲鐵路對(duì)快速貨車轉(zhuǎn)向架軸重有嚴(yán)格要求,運(yùn)行速度140 km/h 的轉(zhuǎn)向架軸重為 20 t、160 km/h 為 18 t[4]。
(3)在對(duì)制動(dòng)距離要求較高的國(guó)家,速度為140 km/h 以上的快速貨車普遍采用盤形制動(dòng)加防滑器的制動(dòng)方式。
1993 年,我國(guó)鐵路成立快運(yùn)部,在北京、上海等 7 個(gè)城市開辦鐵路小件貨物特快專遞運(yùn)輸業(yè)務(wù),揭開了鐵路快捷貨運(yùn)發(fā)展序幕。2003 年 12 月,原鐵道部成立專業(yè)化的鐵路快運(yùn)公司——中鐵行包快遞有限責(zé)任公司 ( 簡(jiǎn)稱“中鐵快運(yùn)”),從事行李、包裹、郵件鐵路運(yùn)輸。2013 年 7 月,中國(guó)鐵路總公司實(shí)施貨運(yùn)組織改革,對(duì)中鐵快運(yùn)進(jìn)行重組調(diào)整,將中鐵快運(yùn)轉(zhuǎn)型為鐵路物流公司,承擔(dān)全國(guó)鐵路行李車和特快、快速貨物班列經(jīng)營(yíng)工作。我國(guó)鐵路快捷運(yùn)輸經(jīng)過 20 年的發(fā)展,推出包括行包快運(yùn)專列和特快行郵專列、五定班列和大宗直達(dá)列車在內(nèi)的多種快捷貨運(yùn)產(chǎn)品,開行了 48 列特快、快速貨物班列,形成覆蓋國(guó)內(nèi)區(qū)域中心城市的鐵路快捷運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò),其中在鐵路旅客列車上掛運(yùn)行李車 616.5 對(duì)/d,形成覆蓋全國(guó)各主要大中城市、1 000 多個(gè)車站的鐵路旅客列車行李車運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。此外,我國(guó)鐵路還借助新歐亞大陸橋,開行重慶—德國(guó)杜伊斯堡的“渝新歐”班列、成都—波蘭羅茲的“蓉歐”國(guó)際列車、武漢—捷克梅林克站的“漢新歐”國(guó)際列車、鄭州—德國(guó)漢堡的“鄭歐”國(guó)際列車直達(dá)歐洲的集裝箱快運(yùn)班列,標(biāo)志著我國(guó)鐵路快運(yùn)已走向國(guó)際市場(chǎng)。
在與公路、航空等其他運(yùn)輸方式市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下,快捷貨運(yùn)的發(fā)展并不一帆風(fēng)順。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國(guó)內(nèi)快件運(yùn)輸 80% 采用公路運(yùn)輸,15% 采用航空運(yùn)輸,僅有 5% 采用鐵路運(yùn)輸。以鐵路快運(yùn)主體之一的行包運(yùn)輸為例,按原鐵道部統(tǒng)計(jì)中心公布的數(shù)據(jù),2006—2008 年全國(guó)鐵路行包發(fā)送量、周轉(zhuǎn)量增速均超過 8%,2009 年行包發(fā)送量略有回落,2012 年行包發(fā)送量、周轉(zhuǎn)量下降幅度均超過 12%,2013 年 1—11月行包發(fā)送量、周轉(zhuǎn)量跌幅超過 35%,大量貨運(yùn)量轉(zhuǎn)移到公路和航空運(yùn)輸,這表明鐵路我國(guó)鐵路快運(yùn)不能較好適應(yīng)當(dāng)前的市場(chǎng)需求。2006—2013 年鐵路行包運(yùn)量比較如表1所示。
表1 2006—2013 年鐵路行包運(yùn)量比較表
目前,中鐵快運(yùn)公司共有客車行李車 2 057 輛,快運(yùn)專用貨車 4 064 輛、占貨車保有總量的 0.5%,公路運(yùn)輸及城市配送汽車 2 260 輛,各類拖車、牽引車、叉車合計(jì) 1.16 萬輛。除集裝箱運(yùn)輸車外,承擔(dān)鐵路快運(yùn)的專用貨車主要有 XL25T型行李車、P65和 PB 型棚車。其中,承擔(dān)行郵快運(yùn)的鐵路貨車為XL25T型行李車,承擔(dān)行包快運(yùn)的車型主要為 P65和PB 型棚車,P70等通用棚車主要承擔(dān)普快貨物運(yùn)輸任務(wù),專用快運(yùn)貨車與 P64GK、P70通用棚車的技術(shù)參數(shù)比較如表2所示。
隨著鐵路旅行速度的提高和與國(guó)際集裝箱運(yùn)輸?shù)慕榆?,我?guó)先后研制的 X1K、X2H ( X2K )、X3K、X4K、X6K、X70 等多種型號(hào)車輛,運(yùn)行速度達(dá)120 km/h,其中 X2H ( X2K ) 為雙層集裝箱運(yùn)輸平車。目前,全國(guó)集裝箱專用平車保有量約為 14 832輛,集裝箱專用平車總保有量約占貨車總量的 2%。
(1)快運(yùn)貨車運(yùn)行速度較低。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的快運(yùn)貨車速度普遍達(dá)到 130~160 km/h,最高甚至達(dá)到 270 km/h。我國(guó) PB 型棚車等主型快運(yùn)車輛最高運(yùn)行速度為 120 km/h,僅有 XL25T等少量行李車最高運(yùn)行速度能達(dá)到 160 km/h,與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有較大差距。目前我國(guó)鐵路大多數(shù)快運(yùn)貨車實(shí)際運(yùn)行速度普遍低于 120 km/h,鐵路快運(yùn)貨車運(yùn)行速度缺乏優(yōu)勢(shì)。而我國(guó)高速公路規(guī)定汽車不能超速 ( 120 km/h ) 行駛。另外,公路運(yùn)輸?shù)闹苻D(zhuǎn)環(huán)節(jié)比鐵路運(yùn)輸少,而且還可以憑借四通八達(dá)的公路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“門到門”運(yùn)輸,公路運(yùn)輸在快運(yùn)市場(chǎng)中占有最大份額。
(2)專用車品種較少、數(shù)量不足。目前僅有 2 種專用快運(yùn)棚車投入運(yùn)用。由于快運(yùn)貨物的密度通常較小,使用 P70等通用棚車運(yùn)輸快運(yùn)貨物時(shí),車輛裝載貨物的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)記載重,造成虧噸,浪費(fèi)運(yùn)力。集裝箱專用平車總保有量占貨車總量比例不到2%,而發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞等集裝箱專用平車占有貨車總量比例在 10%~20%。
(3)部分車輛自重系數(shù)大,載重能力偏低。XL25T行李車載重量?jī)H有 23 t,約車輛自重的一半,自重系數(shù)超過 PB 等其他棚車 2.6 倍,能源消耗非常不經(jīng)濟(jì)。
(4)目前使用的各型行包車內(nèi)沒有加固點(diǎn)。目前使用的各型行包車內(nèi)沒有加固點(diǎn)會(huì)給單件重量大的行包貨物加固帶來一些困難或無法實(shí)現(xiàn)。因此,應(yīng)考慮在車內(nèi)一定位置增加部分拴結(jié)點(diǎn)。
(5)在國(guó)際鐵路快運(yùn)中存在軌距差異的障礙。在新歐亞大陸橋的兩端,我國(guó)和西歐鐵路均采用1 435 mm 標(biāo)準(zhǔn)軌距,而大陸橋的中間段途徑烏克蘭、俄羅斯、白俄羅斯等東歐國(guó)家,其鐵路均采用1 520 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距。因此,我國(guó)國(guó)際快運(yùn)列車需要更換 2 次不同軌距的轉(zhuǎn)向架才能抵達(dá)德國(guó)、波蘭目的地,而且需要支付不菲的換軌作業(yè)費(fèi)用、換軌場(chǎng)站使用維護(hù)費(fèi)用,增加了運(yùn)輸組織難度和車輛停留作業(yè)時(shí)間。
表2 專用快運(yùn)貨車及部分棚車技術(shù)參數(shù)比較
目前我國(guó)鐵路快捷貨運(yùn)在與公路等其他運(yùn)輸方式相比在競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位,但鐵路路網(wǎng)覆蓋面廣,具有運(yùn)量大、準(zhǔn)時(shí)、環(huán)保、全天候的優(yōu)勢(shì),為開展快捷貨運(yùn)提供了十分有利的線路條件和發(fā)展空間。因此,根據(jù)不同貨物特點(diǎn),開發(fā)高性能、多樣化的專用快運(yùn)貨車,是發(fā)展鐵路現(xiàn)代物流、提高鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)占有率的重要技術(shù)措施。提高鐵路快捷貨運(yùn)裝備技術(shù)水平的發(fā)展對(duì)策如下。
2013 年頒布的《鐵路主要技術(shù)政策》規(guī)定,快運(yùn)貨物列車最高運(yùn)行速度 160 km/h。參照國(guó)外快速貨車技術(shù)經(jīng)驗(yàn),建議發(fā)展運(yùn)行速度 160 km/h的快速貨車,軸重按18t考慮,重點(diǎn)發(fā)展2種車型:一是運(yùn)行速度 160km/h 的集裝箱專用平車,解決目前集裝箱運(yùn)力不足的問題;二是運(yùn)行速度 160 km/h 的快運(yùn)棚車,主要用于高附加值貨物運(yùn)輸,提高運(yùn)輸效率。
另外,還應(yīng)加快發(fā)展快速活動(dòng)側(cè)墻棚車,這種車型采用全活動(dòng)側(cè)墻結(jié)構(gòu),車門開度能達(dá)到半節(jié)車廂的長(zhǎng)度,裝卸貨物十分方便,適合叉車等機(jī)械化的裝卸作業(yè),可以大幅縮短貨物裝卸作業(yè)時(shí)間[5];在棚車地板兩側(cè)設(shè)置一些折疊式或伸縮式拴結(jié)裝置,便于大件貨物的裝載加固。為保證車輛制動(dòng)時(shí)不超粘,160 km/h 快速貨車轉(zhuǎn)向架通常盤形制動(dòng),轉(zhuǎn)向架比現(xiàn)有貨車采用的 3 大件式轉(zhuǎn)向架重,在保證車內(nèi)容積不低于 PB 型棚車的情況下,預(yù)估新型 160 km/h快速棚車載重能達(dá)到 42~45 t,運(yùn)行速度比現(xiàn)有120 km/h的 PB 等棚車提升 30%,超過汽車在高速公路上的最高允許速度,從而可以顯著縮短貨物運(yùn)輸時(shí)間,有利于提升鐵路快運(yùn)的競(jìng)爭(zhēng)能力。單車載重能力比現(xiàn)有 XL25T提升 83%~96%。按現(xiàn)有行郵列車 18 輛編組計(jì)算,換裝新型快速棚車后,每列車至少增加載重 342 t,相當(dāng)于額外編掛 15 輛 XL25T的貨運(yùn)量,可以大幅提高鐵路快運(yùn)能力和營(yíng)業(yè)收入。
國(guó)外一些鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家已成功開行高速貨運(yùn)列車。我國(guó)鐵路經(jīng)過六次大提速,旅客列車速度普遍達(dá)到 160~200 km/h,在既有干線上開行了速度 200 km/h級(jí)的動(dòng)車組,高速鐵路運(yùn)行速度達(dá)到 350 km/h,高速鐵路技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。因此,應(yīng)充分利用先進(jìn)、成熟的高速鐵路技術(shù),經(jīng)過對(duì) 200 km/h 及以上速度的既有動(dòng)車進(jìn)行改造后,可以用于產(chǎn)品附加值高的小件貨物運(yùn)輸,使我國(guó)鐵路快運(yùn)裝備一舉躍升到世界先進(jìn)水平。另外,還可以通過高速鐵路網(wǎng)絡(luò),在國(guó)內(nèi)大型城市之間開行專門運(yùn)輸快運(yùn)貨物的高速動(dòng)車,加快發(fā)展高速鐵路快運(yùn)產(chǎn)品,不斷提高鐵路快運(yùn)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
公鐵聯(lián)運(yùn)是鐵路“門到門”運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過借鑒美國(guó)鐵路快運(yùn)模式,應(yīng)發(fā)展公鐵聯(lián)運(yùn)的馱背運(yùn)輸貨車,進(jìn)一步提高物流效率。另外,加強(qiáng)適合公鐵聯(lián)運(yùn)集裝化工具研究,通過集裝化工具,利用數(shù)量龐大的返空敞車或平車靈活開展小件貨物、高附加值貨物運(yùn)輸,充分發(fā)揮既有貨車的運(yùn)力,減少小件快運(yùn)貨物聯(lián)運(yùn)的中轉(zhuǎn)時(shí)間和裝卸成本,增加貨運(yùn)收益。
變輪距技術(shù)在國(guó)外已有運(yùn)用先例。西班牙研制出車輪內(nèi)側(cè)可調(diào)的 Talgo 轉(zhuǎn)向架,配裝于西班牙與法國(guó)聯(lián)運(yùn)的貨車,通過 15 m 長(zhǎng)的專用變軌線路時(shí),整列車數(shù)分鐘內(nèi)自動(dòng)完成車輪內(nèi)側(cè)距的調(diào)整[6]。西南交通大學(xué)研究1435mm 到1520mm變輪距轉(zhuǎn)向架,已經(jīng)通過技術(shù)可行性論證,為開發(fā)我國(guó)變輪距快運(yùn)貨車奠定了基礎(chǔ)。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,高附加值貨物運(yùn)輸需求不斷增加,為鐵路快運(yùn)提供了廣闊的市場(chǎng)前景。通過汲取國(guó)內(nèi)外鐵路快捷貨運(yùn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),研制開發(fā)新型 160 km/h 速度快運(yùn)貨車、高速貨車、馱背運(yùn)輸貨車、變輪距快運(yùn)貨車、公鐵聯(lián)運(yùn)裝備等,加快提高鐵路快運(yùn)市場(chǎng)占有率,使我國(guó)鐵路快運(yùn)躍上一個(gè)新的臺(tái)階。
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