鐵路長大貨物車直接出境運輸探討

張 興，樊 校，羅 昊

(1.中鐵特貨大件運輸有限責任公司 綜合部，北京 100067；2. 中國鐵路國際有限公司 拉合爾軌道交通橙線項目部，北京 100844；3. 北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044)

0 引言

近年來，隨著我國裝備制造業(yè)的高速發(fā)展和“公轉鐵”國家運輸結構調整政策的實施[1-2]，我國鐵路在國內承擔著越來越多的特種貨物運輸任務，尤其是變壓器、發(fā)電機定子、壓力容器、工程機械、鐵路道岔、長鋼板等高附加值產品大多通過鐵路進行運輸，這使得以長大貨物車為主體的鐵路特種貨物運輸得到了快速發(fā)展。

我國鐵路長大貨物車作為特種貨物運輸的載體，以其技術含量高、制造難度大和運輸貨物種類多等特點，已達到國際先進水平，在國內特種貨物運輸領域有著舉足輕重的地位，但在出境運輸領域，卻幾乎是一片空白[3-4]。雖然“一帶一路”倡議的提出，中歐班列的開通，加快了我國裝備制造業(yè)“走出去”的步伐[5-6]，電力、航天、化工、鋼鐵和工程機械等裝備制造業(yè)的出口對特種貨物的出境運輸需求越來越大，但目前特種貨物出境運輸仍然以公路運輸為主。

特種貨物出境選擇公路運輸存在運輸成本高、運輸時間長和貨物質損率高等諸多問題。而通過鐵路長大貨物車直接出境運輸，可以有效解決當前特種貨物出境運輸的問題，降低運輸成本、縮短運輸時間和保障貨物安全，為我國裝備制造業(yè)“走出去”戰(zhàn)略的實施提供物流保障。我國目前鐵路出境運輸的業(yè)務主要集中于阿拉山口、霍爾果斯、二連浩特、滿洲里等口岸，主要涉及標準軌轉寬軌問題，因而對鐵路長大貨物車直接出境運輸進行可行性研究，滿足特種貨物高質量出境運輸需求，成為當前我國鐵路亟待解決的問題。

1 長大貨物車直接出境運輸的車型選擇

1.1 現有主要車型

長大貨物車是供運輸質量特大或體積特大貨物的鐵路車輛，其長度在16 m 以上、載重在90 t 以上。長大貨物車與鐵路普通貨車基本相似，二者結構均由車體、轉向架、制動裝置、鉤緩裝置等部分組成，二者在軸重、車輛限界方面均采用相同設計標準；但長大貨物車一般采用多軸轉向架和多層底架結構，通過的最小曲線半徑大，其載重和自重大。按車體結構特點，長大貨物車分為凹底平車、長大平車、落下孔車和鉗夾車4 個品種[7-8]。長大貨物車技術參數如表1 所示。

表1 長大貨物車技術參數表Tab.1 Technical parameters for long and large freight vehicles

1.2 出境運輸現狀

鐵路長大貨物車在邊境站進行換裝時，通過鐵路運輸主要涉及2 種換裝作業(yè)。①換輪換裝。將鐵路車體和貨物整體更換到另一國鐵路的空轉向架上并固定，然后由另一國的機車牽引開出。②倒貨換裝。不同軌矩的線路處于平行狀態(tài)，將一國鐵路車輛上的貨物直接吊裝到另一國的鐵路適裝車輛上，完成加固工作后由另一國的機車直接牽引開出。

目前，我國陸路鄰國的鐵路多采用寬軌，由于軌距不同、轉向架專用性、運行條件特殊、車貨總重大、各國貨物裝載加固標準不統(tǒng)一和空車回送等問題，使用長大貨物車運輸的特種貨物不能直接出境運輸，全部采用倒貨換裝的方式。該方式存在吊裝成本高、作業(yè)時間長、加固材料浪費量大和需要另一國調配適用的長大貨物車等問題，運輸時效性和經濟性得不到有效保障，嚴重制約了特種貨物出境運輸的發(fā)展。

1.3 直接出境運輸的車型選擇

為實現長大貨物車直接出境運輸，探索運用換輪換裝作業(yè)方式，對上述長大貨物車轉向架種類、車體結構特點和適裝的特種貨物貨源等因素進行綜合研究。分析發(fā)現，落下孔車、鉗夾車為多層轉向架，車體結構和運行條件復雜，進行換輪換裝作業(yè)和境外運行較為困難,在適裝貨源方面，落下孔車主要運輸特高壓變壓器和大型軋機機架，鉗夾車主要運輸大型發(fā)電機定子，目前這類出境貨源較少；而凹底平車中的D12K，DA21，DA25 和長大平車中的D22A 這4 種車型載重從120 t 到250 t，承載貨物的最大長度可以達到25 000 mm，車型較新，新造車周期短，除D12K 以外最高運行速度與鐵路普通貨物車相同，在重量和長度上幾乎能滿足所有特種貨物出境運輸需求。因此選取這些車型具體開展特種貨物出境運輸分析，研究各自技術特點及適用貨源。

（1）D12K 型凹底平車。轉向架方面，D12K型凹底平車裝用轉K2 轉向架，與60 t 級通用車轉向架相同，邊境站可利用現有轉向架資源。車體結構方面，D12K 型凹底平車承載面為鐵地板，載重120 t，軸數8 軸，車輛長24 338 mm，承載面長×寬為9 000 mm×3 000 mm，承載面距軌面高850 mm。最高運行速度100 km/h 小于鐵路普通貨物車，通過最小曲線半徑145 m 與鐵路普通貨物車相同。特種貨物貨源方面，可以裝運小噸位變壓器、轉子、工業(yè)機械、挖掘機、裝載機、軋輥和化工設備等。D12K 型凹底平車如圖1 所示。

（2）DA21 和DA25 型凹底平車。轉向架方面，DA21 和DA25 型凹底平車裝用4E 軸焊接構架轉向架，邊境站無該型號轉向架，須提前購置符合境外軌距要求的4E 軸焊接構架轉向架。車體結構方面，DA21 型凹底平車承載面為鐵地板，載重210 t，軸數16 軸，車輛長25 030 mm，承載面長×寬為9 800 mm×2 700 mm，承載面距軌面高940 mm。DA25 型凹底平車承載面為鐵地板，載重250 t，軸數16 軸，車輛長26 160 mm，承載面長× 寬為10 000 m×2 700 mm，承載面距軌面高1 050 mm。2 種車型最高運行速度120 km/h 與鐵路普通貨物車相同，通過最小曲線半徑180 m 大于鐵路普通貨物車。特種貨物貨源方面，可以裝運大噸位變壓器、發(fā)電機定子和大噸位軋輥等。DA21，DA25 型凹底平車如圖2 所示。

（3）D22A 型長大平車。轉向架方面，D22A 型長大平車裝用4D 軸焊接構架轉向架，邊境站無該型號轉向架，須提前購置符合境外軌距要求的4D 軸焊接構架轉向架。車體結構方面，D22A 型長大平車承載面為鐵地板，載重120 t，軸數8 軸，車輛長25 000 mm，承載面長×寬為25 000 mm×3 000 mm，承載面距軌面高1 080 mm。最高運行速度120 km/h與鐵路普通貨物車相同，通過最小曲線半徑145 m與鐵路普通貨物車相同。特種貨物貨源方面，可以裝運挖掘機、裝載機、道岔、圓鋼坯、水泥橋梁、鋼板、大客車、軌排和鐵路客車體等。D22A 型長大平車如圖3 所示。

圖1 D12K 型凹底平車Fig.1 D12K concave flat car

圖2 DA21，DA25 型凹底平車Fig.2 DA21, DA25 concave flat car

圖3 D22A 型長大平車Fig.3 D22A long flat car

上述D12K，DA21，DA25 和D22A 4 種車型載重從120 t 到250 t，承載貨物的最大長度可以達到25 000 mm，車型較新，新造車周期短，除D12K 以外最高運行速度與鐵路普通貨物車相同，在重量和長度上幾乎能滿足所有特種貨物出境運輸需求，基于以上3 種轉向架選取4 種長大貨物車通過換輪換裝作業(yè)直接出境運輸，能夠滿足目前特種貨物出境運輸需求。

2 長大貨物車直接出境運輸的技術經濟分析

2.1 技術性分析

我國長大貨物車目前尚沒有通過換輪換裝作業(yè)(更換轉向架)直接出境運輸的實際運營經驗，因而在分析長大貨物車直接出境運輸的技術問題時，基于長大貨物車與普通貨車技術參數的不同，總結長大貨物車直接出境運輸存在的技術問題：①長大貨物車轉向架更換作業(yè)與普通貨物車轉向架更換作業(yè)的技術區(qū)別；②長大貨物車運行與普通貨物車運行的技術區(qū)別。

（1）轉向架更換作業(yè)的技術區(qū)別。①轉向架更換作業(yè)需要將車體和所裝載貨物一同抬起，普通貨物車自重與載重之和不會大于94 t，長大貨物車自重與載重之和往往大于160 t。因此，長大貨物車更換轉向架作業(yè)可增加現有起升裝置的數量或者升級現有起升裝置。②既有換輪車間缺乏能夠在境外使用的4E和4D 軸焊接構架轉向架。因此，可提前采購能夠在境外使用的4E 和4D 軸焊接構架轉向架。③長大貨物車與普通貨物車的風管、轉向架銷軸等在換輪換裝作業(yè)中涉及的設備不同，作業(yè)方法和順序也不同。因此，應該對換輪換裝作業(yè)流程和作業(yè)標準進行調整。

（2）車輛運行的技術區(qū)別。①長大貨物車與普通貨物車通過的最小曲線半徑不同。在選取的4 種長大貨物車中，D12K 與普通貨物車通過的最小曲線半徑相同，都為145 m；DA21，DA25 和D22A 通過的最小曲線半徑為180 m。因此，需對長大貨物車擬在境外運行的線路和通過的道岔最小曲線半徑進行復核。②長大貨物車與普通貨物車通過曲線時的內偏差量不同。在選取的4 種長大貨物車中：普通貨車，D12K，DA21，DA25 和D22A 通過300 m 曲線時的內偏差量分別為50 mm，114 mm，132 mm，261 mm 和289 mm。因此，需對境外曲線處的限界進行重點復核，防止因偏差量較大導致限界距離過小。③長大貨物車與普通貨物車的最高運行速度不同，普通貨車，DA21，DA25 和D22A 的最高運行速度均為120 km/h，D12K 的最高運行速度為100 km/h。因此，編掛D12K 型列車的最高運行速度不能大于100 km/h。④長大貨物車在國內禁止溜放、禁止通過駝峰，與普通貨車所裝載貨物的加固強度要求不同(縱向慣性力和垂向慣性力的要求不同)。因此，可對境外鐵路貨物加固強度的具體要求進行研究，優(yōu)化出境長大貨物車的貨物裝載加固方案。

2.2 經濟性分析

目前特種貨物出境運輸，除了采用鐵路長大貨物車直接換輪換裝和倒貨換裝運輸2 種方式外，多數會通過公路換裝運輸。這些方式主要涉及的費用為：鐵路加固費用、吊車費用、汽車運輸費用、境外長大貨物車費用和換輪換裝作業(yè)費用。

（1）直接換輪換裝運輸。長大貨物車直接換輪換裝出境運輸只需要支付換輪換裝作業(yè)費用，該費用主要體現在購置新轉向架和優(yōu)化起升裝置上。這2 項費用均為一次投入，可通過增加使用次數的方法，攤薄單次使用成本。作業(yè)時間主要為起升車體貨物時間和更換轉向架時間。這2 項作業(yè)可以全天24 h 進行，每一項均有起升、吊裝機具輔助，可大大降低整個作業(yè)時間。

（2）鐵路倒貨換裝運輸。鐵路倒貨換裝運輸的作業(yè)流程為：拆除原有加固材料、使用吊車將貨物吊裝至境外長大貨物車上、對貨物重新進行加固。因此，鐵路倒貨換裝運輸需要支付鐵路加固費用、吊車費用和境外長大貨物車費用。①由于長大貨物車裝載的特種貨物的特殊性，加固費用較高、加固時間較長，需要大直徑鋼絲繩捆綁和焊接等作業(yè)。②長大貨物車裝載的特種貨物單件重量往往大于60 t，特種貨物單件長度往往大于13 000 mm。車站既有吊車往往無法滿足吊裝要求，需要從站外雇傭吊車。因此，吊車費用很高、作業(yè)時間較長、對作業(yè)場地的要求較高。③境外長大貨物車費用較高。雖然在國內長大貨物車使用費已經取消，但在境外長大貨物車屬于稀缺資源，其調度和使用成本很高。

（3）公路換裝運輸。公路換裝運輸的作業(yè)流程為：拆除原有加固材料、使用吊車將貨物吊裝至汽車上、汽車運輸。因此，換裝運輸時需要支付吊車費用和汽車運輸費用。①與鐵路倒貨換裝運輸模式存在同樣的吊車費用很高、作業(yè)時間較長等問題。②境外汽車的牽引能力有限，很多特種貨物在境外很難找到適裝的汽車，公路運輸的費用很高。③境外的公路路況不佳，運行速度有限。

特種貨物出境運輸不同換裝運輸方式經濟性對比如表2 所示。其中直接換輪換裝出境運輸只需一次性投入換輪作業(yè)費，整體物流費用少于鐵路倒貨換裝運輸和公路換裝運輸，且作業(yè)流程更簡單，作業(yè)時間更短。

表2 不同換裝運輸方式經濟性對比Tab.2 Economic comparison of different transshipment modes

3 結束語

鐵路長大貨物車采用直接換輪換裝出境運輸方式，在轉向架更換及車輛運行等技術方面具有可行性基礎，在經濟性方面明顯優(yōu)于鐵路倒貨換裝運輸和公路換裝運輸，是國內特種貨物出境運輸的一種新思路，也是落實“鐵路國內國際雙循環(huán)”的一次探索嘗試。近年來，中國鐵路走出去的步伐越來越快，我國在境外投資建設鐵路的力度也隨之加大。研究鐵路長大貨物車的直接出境運輸方式，分析車貨銜接、計劃兌現、安全運輸、運到時限等問題，是我國鐵路貨物運輸發(fā)展的必然要求，有助于完善與“一帶一路”發(fā)展相適應的鐵路貨物運輸體系，推進我國鐵路貨車與鄰國鐵路“暢通無縫”銜接。