陸 松，丁文贏，張 輝，楊露萍，李思穎

(中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 運輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081))

0 引言

近年來快運物流發(fā)展迅速，運輸貨物主要有電子產(chǎn)品、精密儀器和食品等，其對運輸?shù)馁|(zhì)量和時效要求較高，與鐵路傳統(tǒng)的煤炭、鋼鐵等大宗貨物運輸要求區(qū)別較大。我國鐵路為適應(yīng)快運物流發(fā)展需求，借鑒歐美發(fā)達(dá)國家的運輸經(jīng)驗，先后開發(fā)特快貨物班列、快速貨物班列、中歐快速集裝箱班列、高鐵快運等系列快運產(chǎn)品[1]。

特快貨物班列主要裝載行李、郵件、包裹等貨物，采用XL25T行李車，最高運行速度達(dá)到 160 km/h，通過點對點直達(dá)的運輸組織方式，實現(xiàn)固定車次、固定編組，每節(jié)車輛可裝貨23 t，由于車廂內(nèi)未設(shè)有專用裝載加固裝置，暫不具備集裝器具使用條件；快速貨物班列主要運輸對運到時限要求較高、對運輸價格相對不敏感且批量較大的貨物，采用P65型或PB型專用棚車，最高運行速度120 km/h，為提高與最高運行速度120 km/h公路貨車競爭能力，近年來研發(fā)了時速160 km的快運棚車，快運棚車地板可進(jìn)行叉車作業(yè)，適合集裝器具應(yīng)用；集裝箱班列最高運行速度為120 km/h，其中中歐班列2020年累計開行1.24萬列，運送貨物113.5萬TEU，單月開行數(shù)量穩(wěn)定在1 000列以上；高鐵快運主要運輸電商、快遞貨物，目前采用既有客運動車組運輸，已研制時速350 km的貨運動車組，8輛編組裝載量可達(dá)到110 t，與航空、公路快運模式相比，在運量、速度、價格、節(jié)能、安全等方面具有顯著優(yōu)勢。快運貨物快速發(fā)展及在公路、鐵路、航空等多種運輸方式間高質(zhì)量快速轉(zhuǎn)運要求，對集裝器具產(chǎn)生大量運用需求，亟需針對我國鐵路快運集裝器具應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展方向、設(shè)計原則等展開研究，更好滿足運輸發(fā)展需要[2]。

1 我國鐵路快運集裝器具應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 鐵路常用快運集裝器具概況

鐵路常用快運集裝器具包括托盤、小型集裝箱、集裝袋、集裝籠、集裝架以及捆扎類集裝化運輸器具等，其中托盤和小型集裝箱在鐵路運輸中應(yīng)用 最廣。

（1）托盤。托盤是物流產(chǎn)業(yè)中最基本的集裝單元和搬運器具，作為商品與運輸設(shè)備之間的一種主要媒介，其尺寸應(yīng)與商品包裝模數(shù)、叉車等裝卸機(jī)械，以及公路、鐵路、水運等運輸設(shè)備相兼容。在充分考慮我國對歐美貿(mào)易、東北亞貿(mào)易和東盟貿(mào)易發(fā)展的實際需要基礎(chǔ)上，我國選定1 200 mm×1 000 mm和 1 100 mm×1 100 mm的2種規(guī)格作為我國托盤標(biāo)準(zhǔn)，并以1 200 mm×1 000 mm為優(yōu)先推薦規(guī)格。由于社會上流通使用的托盤尺寸與我國鐵路棚車、敞車及集裝箱尺寸均不配套，且托盤在鐵路系統(tǒng)內(nèi)流通問題一直沒有得到有效解決，托盤在我國鐵路運輸中沒能得到充分運用，全路目前托盤總數(shù)量只有67.9萬只，大部分企業(yè)的托盤僅作為一種裝卸用具，只能在站內(nèi)做叉車的配套屬具用，未參與到鐵路運輸過程中。

（2）小型集裝箱。1974年，鐵路部門設(shè)計并運用900 mm×1 300 mm×1 300 mm的1 t鐵路集裝箱，用于零擔(dān)貨物運輸，到1995年，全路擁有1 t集裝箱共340 000個。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貨運量不斷增長，集裝箱在鐵路上的應(yīng)用越來越廣泛。我國鐵路在ISO標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的基礎(chǔ)上，一方面沿著集裝箱大型化發(fā)展思路先后研制2 550 mm寬度的系列內(nèi)陸集裝箱，另一方面則發(fā)展以1.5 t小型集裝箱為代表的系列小型箱[3]，有力促進(jìn)我國鐵路集裝箱運輸發(fā)展。

（3）其他集裝器具。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對食品、化工原料等散裝貨物的運輸時效性提出更高要求，為便于這類貨物的快裝、快卸和快速轉(zhuǎn)運，集裝袋成為常用集裝器具，其具有自重小、成本低、回送時不占運輸工具的有效容積和載重量等特點，成為高鐵快運裝載快遞郵件的重要包裝方式。集裝籠、集裝捆也是集裝化的重要形式之一，可用于裝載自重小、對防水要求不高的貨物。

1.2 存在問題分析

（1）缺乏適合鐵路快運的集裝器具標(biāo)準(zhǔn)。集裝單元化是物流現(xiàn)代化的主要特征之一，集裝器具已成為聯(lián)結(jié)物流各個環(huán)節(jié)的重要媒介，對提高物流效率、降低物流成本起到關(guān)鍵作用。我國鐵路車輛寬度一般在3 m左右，棚車車廂內(nèi)部寬度大部分不超過 2 900 mm，國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》(GB1589-2016)[4]規(guī)定汽車外廓尺寸最大寬度為2 550 mm，公路車寬最大限值為2 550 mm，我國鐵路運輸中大量運用的系列2集裝箱的寬度同樣為2 550 mm，ISO箱的寬度是2 438 mm， 可見鐵路車輛寬度與公路車輛、集裝箱等主要運輸設(shè)備的尺寸相差較大，適用的集裝器具規(guī)格也不相同，符合國家標(biāo)準(zhǔn)尺寸的集裝化器具在鐵路車輛中應(yīng)用，空間利用率較低，導(dǎo)致我國鐵路目前使用的集裝器具種類繁多，尺寸不統(tǒng)一，組織管理困難，難以大規(guī)模使用。

（2）配套設(shè)施設(shè)備不足。集裝器具裝卸需要配備叉車等專門裝卸設(shè)備，目前全路貨場和專用線設(shè)施設(shè)備陳舊的問題突出，配置的裝卸設(shè)備型號、起重能力與集裝化器具規(guī)格不配套，裝卸設(shè)備數(shù)量不能滿足集裝化作業(yè)需求，部分站臺不適應(yīng)集裝化作業(yè)，配套設(shè)施設(shè)備不足，嚴(yán)重影響全路貨運集裝化運輸 水平。

（3）集裝器具多式聯(lián)運技術(shù)發(fā)展滯后。多式聯(lián)運已是歐美等發(fā)達(dá)國家貨物運輸?shù)闹饕问?，我國多式?lián)運體系發(fā)展較晚，鐵路運輸作為多式聯(lián)運的重要一環(huán)，還需要在多式聯(lián)運領(lǐng)域集裝器具相關(guān)管理規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、車輛載具、裝卸技術(shù)等方面做出更多研究。

2 我國鐵路快運集裝器具發(fā)展方向分析

鐵路快運集裝器具主要用于裝載價值高、運輸時效性高的貨物[5]，為確保貨物運輸安全，提高鐵路運輸效率，鐵路快運集裝器具尺寸應(yīng)與裝卸設(shè)備、公鐵載運車輛相匹配，應(yīng)具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，適應(yīng)鐵路運輸環(huán)境，并滿足鐵路裝卸作業(yè)、貨物承載、多層堆放等要求。同時集裝器具的設(shè)計、制造、試驗，還應(yīng)參照集裝箱的設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，滿足鐵路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求。因此，我國鐵路快運集裝器具發(fā)展方向需考慮以下幾個方面。

（1）適應(yīng)鐵路運輸條件。為確保貨物運輸安全，快運集裝器具應(yīng)具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，小型集裝箱類集裝器具應(yīng)有良好的密封性，防止因雨水浸入等產(chǎn)生的貨損。我國地域遼闊，鐵路網(wǎng)已覆蓋全國大部分地區(qū)，各地鐵路運輸環(huán)境溫差較大，鐵路棚車內(nèi)最高溫度可達(dá)66℃，冬季測得最低溫度-21℃[6]，運輸貨物的裝載器具應(yīng)滿足在-40℃至80℃環(huán)境溫度范圍使用要求；快運貨物具備批次多、批量少的特點[5]，單件貨物總重不會太大，快運集裝器具不需要設(shè)計的太大、太重，應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)有站場常規(guī)配置的叉車等裝卸設(shè)備作業(yè)能力和場站地面承載能力，總重不超過3 t，可采用新材料、新工藝以降低集裝器具自重；考慮鐵路棚車、公路汽車內(nèi)部尺寸限制及在貨場的堆碼需求，小型集裝箱類快運集裝器具在棚車等鐵路車輛以及公路汽車內(nèi)可堆碼2層，在貨場可堆碼3層，故快運集裝器具的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足最多3層堆碼的要求；為便于回收運輸，集裝器具可采用便于套裝疊放的結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加回空裝 載率。

（2）適應(yīng)鐵路車輛裝載及加固。目前鐵路裝載快運貨物的車輛(載具)主要包括XL25T行李車、PB型快運棚車、P65型快運棚車、高鐵確認(rèn)車、集裝箱以及正在研發(fā)的貨運動車組、160 km/h快運棚車等。集裝器具主要尺寸參數(shù)應(yīng)綜合考慮載運車輛尺寸結(jié)構(gòu)規(guī)范、裝卸設(shè)備要求及快運貨物包裝技術(shù)規(guī)范，有效利用既有鐵路、公路等載運工具限界，同時滿足多式聯(lián)運要求；結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)確保滿足在鐵路現(xiàn)有主流貨車及未來研發(fā)的車輛內(nèi)部裝載條件，方便在鐵路車內(nèi)裝載及加固；設(shè)計時遵守鐵路貨物裝載加固相關(guān)規(guī)定、公路汽車的外廓尺寸及載重國家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時滿足系列1集裝箱和系列2集裝箱的外部尺寸、質(zhì)量要求、貨物運輸包裝尺寸等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求。

（3）采用標(biāo)準(zhǔn)化尺寸設(shè)計。集裝器具尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化對實現(xiàn)貨物的快速裝卸，以及整個運輸系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)具有重要意義。隨著物流搬運機(jī)械化和自動化程度的不斷提升，物料的搬運裝卸大多由機(jī)械來完成，包裝的尺寸與運載工具之間的協(xié)調(diào)變得尤為重要，設(shè)計與包裝尺寸相匹配的集裝器具尺寸可更好利用集裝器具的裝載空間，使得裝載更加合理，有效提高運輸效率。確定包裝尺寸的基礎(chǔ)是包裝模數(shù)尺寸，我國包裝模數(shù)尺寸為600 mm×400 mm，集裝尺寸可以從包裝模數(shù)尺寸的倍數(shù)系列推導(dǎo)出來，托盤、集裝箱等集裝器具尺寸應(yīng)以此模數(shù)尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，例如國家標(biāo)準(zhǔn)托盤尺寸就是基于包裝模數(shù)尺寸設(shè)計的，標(biāo)準(zhǔn)托盤尺寸與包裝模數(shù)尺寸關(guān)系如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)托盤尺寸與包裝模數(shù)尺寸關(guān)系Fig.1 Relationship between standard pallet size and packaging modular size

（4）滿足多式聯(lián)運需求。為滿足公路、海運、鐵路等不同運輸環(huán)節(jié)中運輸載具和裝卸設(shè)備轉(zhuǎn)運裝載要求，參與多式聯(lián)運的快運集裝器具結(jié)構(gòu)、尺寸應(yīng)在適應(yīng)包裝模數(shù)尺寸基礎(chǔ)上，進(jìn)行不同運輸方式的兼容性設(shè)計[7]。

（5）有利于提高裝載效率。為了防止轉(zhuǎn)載、運輸過程中顛簸、撞擊造成貨物損毀，貨物在集裝器具上應(yīng)進(jìn)行有效加固，集裝器具的設(shè)計尺寸應(yīng)與裝載、運輸設(shè)備地板面積合理兼容，設(shè)置合理的加固裝置，可與車輛加固為一體，確保良好的裝載效率，減少集裝單元貨物之間的縫隙及集裝器具與運輸設(shè)備之間的縫隙，降低加固成本。

（6）便于裝卸作業(yè)。集裝器具結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)綜合考慮裝卸設(shè)備載重能力、作業(yè)方式、尺寸及車門尺寸等參數(shù)，便于裝卸作業(yè)。

3 我國鐵路快運貨物集裝器具應(yīng)用設(shè)計

3.1 用于快運棚車的集裝器具設(shè)計

目前鐵路快運棚車中，PB型快運棚車、P65型快運棚車的內(nèi)部尺寸(長×寬)分別為16 770 mm× 2 854 mm，15 462 mm×2 790 mm；時速160 km快運棚車可分為塞拉門式、全側(cè)開式2種結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部尺寸分別為23 946 mm×2 850 mm，23 126 mm× 3 040 mm。內(nèi)部寬度最小的P65型快運棚車的尺寸為2 790 mm，公路汽車及系列2集裝箱的內(nèi)部寬度尺寸均為2 400 mm左右，而ISO標(biāo)準(zhǔn)箱的內(nèi)部寬度只有2 300 mm?？梢?，鐵路現(xiàn)有快運棚車的內(nèi)部尺寸與集裝箱、公路車輛內(nèi)寬尺寸相差較大，鐵路貨車、公路汽車、集裝箱等內(nèi)部尺寸如表1所示，如采用統(tǒng)一尺寸的集裝器具，對鐵路車輛裝載能力浪費較大，集裝器具之間較大的空隙還會產(chǎn)生額外的加固成本。

建議鐵路快運集裝器具尺寸采用2個系列并行，對只在鐵路運輸?shù)募b器具，其尺寸盡量滿足目前鐵路車輛裝載能力，按P65型快運棚車內(nèi)部寬度為 2 790 mm的裝載能力，考慮叉車等設(shè)備裝載集裝器具在車廂內(nèi)作業(yè)，建議集裝器具寬度不超過1 360 mm，使得寬度最小的P65型快運棚車也可以并排裝載2個集裝器具。

以尺寸1 360 mm×1 050 mm集裝器具為例，P65棚車裝載1 360 mm×1 050 mm集裝器具示意圖如圖2所示，速度160 km/h棚車裝載1 360 mm×1 050 mm 集裝器具示意圖如圖3所示，不同棚車裝載不同尺寸集裝器具的裝載效率如表2所示。P65型棚車每車可裝載30只1 360 mm×1 050 mm集裝器具，PB型棚車每車可裝載32只；PB，P65型快運棚車裝載 1 360 mm×1 050 mm集裝器具效率，比1 200 mm× 1 000 mm集裝器具效率提高約10%。時速160 km塞拉門型棚車、全側(cè)開型棚車內(nèi)每車可裝載44只 1 360 mm×1 050 mm集裝器具，其裝載效率比 1 200 mm×1 000 mm尺寸集裝器具效率提高約11%。

3.2 用于多式聯(lián)運的集裝器具設(shè)計

鐵路運輸作為多式聯(lián)運的一個重要環(huán)節(jié)，為減少貨物在不同運輸方式之間轉(zhuǎn)載時反復(fù)加固貨物產(chǎn)生的費用，提高運輸效率，建議參與公鐵多式聯(lián)運的集裝器具寬度尺寸應(yīng)適應(yīng)2 550 mm寬度的汽車及《系列2集裝箱分類、尺寸和額定質(zhì)量》(GB/T 35201-2017)[8]規(guī)定的系列2集裝箱裝載要求，參照貨物包裝標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)托盤尺寸，采用1 200 mm× 1 000 mm尺寸，可確保鐵路貨車、汽車以及系列2集裝箱內(nèi)均可以并排裝載2個1 200 mm寬度的集裝器具，實現(xiàn)物流各個環(huán)節(jié)的有效銜接。對參與空鐵聯(lián)運的集裝器具，由于航空運輸特殊性，集裝器具尺寸、外形、結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)航空設(shè)備的要求進(jìn)行特殊設(shè)計。

表1 鐵路貨車、公路汽車、集裝箱等內(nèi)部尺寸 mmTab.1 Internal dimensions of railway wagons, trucks, and containers

圖2 P65棚車裝載1 360 mm×1 050 mm集裝器具示意圖 Fig.2 Diagram of 1 360 mm × 1 050 mm container equipment loaded on P65 boxcars

圖3 速度160 km/h棚車裝載1 360 mm×1 050 mm集裝器具示意圖 Fig.3 Diagram of 1 360 mm × 1 050 mm container equipment loaded on 160 km/h boxcars

表2 不同棚車裝載集裝器具的裝載效率Tab.2 Loading efficiency of container equipment loaded on different boxcars

3.3 其他集裝器具設(shè)計

特快貨物班列采用的XL25T行李車設(shè)計時車底板不滿足叉車作業(yè)要求，裝卸作業(yè)以人工搬運為主，如需進(jìn)行集裝化作業(yè)，可設(shè)計帶輪集裝器，并對車廂兩側(cè)及地板進(jìn)行改造，增加加固裝置。

既有客運動車組可用于裝載快運貨物空間，包括走道、車廂連接處、大件行李存放處、行李架、座席等處，由于裝載位置尺寸和高鐵車站作業(yè)能力有限，無法進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)，集裝器具搬運作業(yè)主要靠人工完成，總重不應(yīng)超過人力作業(yè)能力，其材質(zhì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)確保不會對動車組車廂、設(shè)備造成損壞、劃傷。

新研制的貨運動車組需參考其車廂內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸及裝載門的設(shè)計尺寸，采用專用集裝器具設(shè)計方案。

4 結(jié)束語

鐵路快運貨物的迅速發(fā)展，對鐵路裝卸作業(yè)效率、貨物安全及公路、鐵路、航空等不同運輸方式之間的聯(lián)運技術(shù)提出更高要求，集裝器具作為不同運輸方式之間的一種重要媒介載具，其尺寸、結(jié)構(gòu)等設(shè)計，會對快運貨物的運輸效率帶來顯著影響。從適合鐵路運輸和多式聯(lián)運等角度設(shè)計相應(yīng)集裝器具，以解決鐵路、公路集裝器具不兼容問題，充分利用鐵路車輛的裝載能力，也為鐵路快運集裝器具開發(fā)、研制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)鐵路快運裝載效率提升，以及物流各個環(huán)節(jié)有效銜接。