截至2021年底，我國鐵路運(yùn)營里程達(dá)到15 萬km，已初步形成布局合理、覆蓋廣泛、層次分明、安全高效的鐵路網(wǎng)絡(luò)[1]。既有鐵路貨車產(chǎn)品由于裝備運(yùn)行速度低、運(yùn)輸產(chǎn)品單一、集裝器具使用率低、貨物轉(zhuǎn)接效率低等問題，導(dǎo)致鐵路運(yùn)輸市場份額占比較小。開展160 km/h快捷貨車集裝化運(yùn)輸模式研究，可充分發(fā)揮鐵路干線運(yùn)輸及公路短駁運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢，提高貨物運(yùn)輸效率，降低社會物流運(yùn)輸成本[2-3]。

1 我國既有鐵路快運(yùn)貨物班列現(xiàn)狀

我國既有鐵路快運(yùn)貨物班列主要由普快貨運(yùn)班列、多式聯(lián)運(yùn)班列及特快快速班列組成，我國既有鐵路快運(yùn)貨物班列情況如表1所示。普快貨運(yùn)班列及多式聯(lián)運(yùn)班列車型為P65型棚車、PB型棚車及集裝箱平車，P65型棚車容積為135 m3，標(biāo)記載重40 t，運(yùn)行速度120 km/h；PB型代用棚車容積141.2 m3，標(biāo)記載重45 t，運(yùn)行速度120 km/h[4]；集裝箱平車采用40 ft集裝箱、20 ft集裝箱等進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)行速度120 km/h。特快快速班列采用25T型行李車，容積160 m3，載重23 t，運(yùn)行速度160 km/h。傳統(tǒng)鐵路棚車采用人工、叉車等進(jìn)行裝卸，裝卸效率低；集裝箱平車裝卸需配合集裝箱叉車、龍門吊等專用裝卸裝備，裝卸效率較高。

表1 我國既有鐵路快運(yùn)貨物班列情況Tab.1 Existing railway express freight trains

特需班列、行包班列及電商班列雖然在一定程度上滿足傳統(tǒng)貨物的運(yùn)輸，但是編組車型老舊，無法適應(yīng)電商等高附加值貨物運(yùn)輸需求，存在問題如下。

（1）主型車輛運(yùn)行速度偏低。行包快運(yùn)車輛、普快貨運(yùn)班列主要采用P65型棚車、PB型棚車等車輛，最高運(yùn)行速度為120 km/h，僅有25T型行李車最高運(yùn)行速度可以達(dá)到160 km/h，而高速公路汽車最高速度為120 km/h，因為公路運(yùn)輸?shù)闹苻D(zhuǎn)環(huán)節(jié)比鐵路少，可憑借四通八達(dá)的公路網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)“門到門”運(yùn)輸，故公路運(yùn)輸占據(jù)目前快運(yùn)市場的最大份額。

（2）貨運(yùn)產(chǎn)品功能單一。普快貨運(yùn)班列、多式聯(lián)運(yùn)班列等貨運(yùn)產(chǎn)品大多采用既有60 t和70 t級通用棚車，未設(shè)置裝載加固裝置，沒有電氣綜合監(jiān)控功能，未能很好滿足電商等高附加值貨物的運(yùn)輸需求。

（3）集裝器具的使用不足。傳統(tǒng)運(yùn)輸班列中常用散裝或托盤運(yùn)輸，標(biāo)準(zhǔn)集裝器具和集裝籠應(yīng)用較少。鐵路運(yùn)輸較之公路，增加在起終點(diǎn)站的2次裝卸時間，且運(yùn)用棚車等車輛的班列在裝卸環(huán)節(jié)耗費(fèi)時間較長。

（4）運(yùn)輸組織及站場轉(zhuǎn)接效率低。鐵路貨場與快遞電商貨物周轉(zhuǎn)中心距離較遠(yuǎn)，增加發(fā)到兩端短駁運(yùn)輸；集裝化程度低，增加二次搬倒作業(yè)的成本，每件貨物在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，至少要多搬運(yùn)2次，不僅增加費(fèi)用，還提高貨損率，制約鐵路與快遞物流企業(yè)的合作[5-6]。

2 160 km/h快捷貨車特點(diǎn)分析

在分析我國既有鐵路快捷貨運(yùn)裝備及運(yùn)輸模式的基礎(chǔ)上，依托160 km/h全側(cè)開棚車、160 km/h塞拉門棚車和160 km/h集裝箱平車[7-9]，開展集裝化運(yùn)輸方案研究，提高車輛運(yùn)行及貨物裝卸效率。

2.1 160 km/h全側(cè)開棚車

160 km/h全側(cè)開棚車主要由車體、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉(zhuǎn)向架組成，轉(zhuǎn)向架為心盤和旁承共同承載結(jié)構(gòu)，160 km/h全側(cè)開棚車如圖1所示。160 km/h全側(cè)開棚車具有如下特點(diǎn)：①車輛容積205 m3，較既有25T型行李車提高28%，按照貨運(yùn)列車20 輛編組計算，每列車增加容積900 m3，在提高列車運(yùn)輸能力的同時，可更好滿足電商貨物比重較輕的特點(diǎn)；②采用全側(cè)開活動側(cè)墻結(jié)構(gòu)，門孔高度3 200 mm，門口寬度可達(dá)10 750 mm，設(shè)置隔板和橫向定位裝置，兼顧集裝化運(yùn)輸和普通白貨運(yùn)輸?shù)难b載加固要求；③采用車輛中部集中操控結(jié)構(gòu)，操作效率高、外形美觀，設(shè)置三級鎖閉結(jié)構(gòu)和防跳、防誤轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，運(yùn)用安全可靠性高；④采用復(fù)合材料整體車門，整車外表面光滑，美觀度和商品化程度大幅提高；⑤單側(cè)4扇活動側(cè)墻結(jié)構(gòu)，降低單扇活動側(cè)墻自重，提高動作靈活性，實現(xiàn)多種開門組合方式，當(dāng)兩端的1，4位活動側(cè)墻鎖閉，僅使用中部的2，3位活動側(cè)墻時，與固定側(cè)墻棚車功能相同，通用性強(qiáng)。

圖1 160 km/h全側(cè)開棚車Fig.1 160 km/h all-side open box car

2.2 160 km/h塞拉門棚車

160 km/h塞拉門棚車主要由車體、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉(zhuǎn)向架組成，轉(zhuǎn)向架為轉(zhuǎn)臂定位結(jié)構(gòu)，配套使用全旁承承載的焊接構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架，160 km/h塞拉門車如圖2所示。160 km/h塞拉門棚車具有如下特點(diǎn)：①塞拉門棚車車輛長度23 946 mm，車輛容積為205 m3，塞拉門棚車采用固定側(cè)墻結(jié)構(gòu)，每側(cè)2個門，共計4個，車門密封性好、結(jié)構(gòu)緊湊、鎖閉可靠；②采用梁件內(nèi)置結(jié)構(gòu)、塞焊連接方式，或采用縱向壓筋側(cè)板結(jié)構(gòu)，提高車體表面質(zhì)量、整車美觀度和商品化程度；③采用纖維復(fù)合材料內(nèi)襯和嵌入式鋁合金壓條，內(nèi)襯和墻板間加裝隔熱材料，改善了車內(nèi)裝貨環(huán)境；④側(cè)墻設(shè)置插槽式裝載加固裝置，貨運(yùn)地板裝置上設(shè)置裝載加固裝置，實現(xiàn)貨物的快速固定；⑤車輛設(shè)有貨運(yùn)地板裝置，適應(yīng)電商貨物運(yùn)輸需求，貨運(yùn)地板由車門處萬向輪區(qū)和內(nèi)部導(dǎo)向輪區(qū)組成，整個貨運(yùn)地板上設(shè)置鎖閉機(jī)構(gòu)，保證集裝器具的鎖閉狀態(tài)。根據(jù)集裝器長度，沿車體縱向布置縱向止擋，防止貨物縱向移動；門口處布置橫向止擋，防止貨物撞擊損壞車門。

圖2 160 km/h塞拉門車Fig.2 160 km/h box car with sliding-plug doors

鐵路貨運(yùn)基地與快遞分撥中心相融合時，采用棚車運(yùn)輸具有無需汽運(yùn)轉(zhuǎn)駁，可充分發(fā)揮棚車運(yùn)能大、集裝化快裝快卸的特點(diǎn)，適用于電商等小批量貨物，便于分揀，當(dāng)使用小型集裝器具運(yùn)輸，裝卸時不需要吊裝工具，通過叉車或人工即可完成。

2.3 160 km/h集裝箱平車

為實現(xiàn)白貨快裝快卸和快速轉(zhuǎn)接的運(yùn)輸需求，研制開發(fā)160 km/h 快捷集裝箱平車，適應(yīng)20 ft，40 ft和45 ft的集裝箱運(yùn)輸，裝載1個20 ft或40 ft或45 ft集裝箱工況如圖3所示，裝載2個20ft集裝箱工況如圖4所示。160 km/h 快捷集裝箱平車的車鉤連接線長度14 946 mm，自重26 t，載重46 t。鐵路貨運(yùn)基地與快遞分撥中心分離時，需采用汽運(yùn)轉(zhuǎn)駁，采用160 km/h集裝箱平車具有轉(zhuǎn)接快速、貨物無需二次倒裝的優(yōu)勢，適用于大批量貨物集中調(diào)運(yùn)，運(yùn)輸時需要吊裝工具配合完成。

圖3 裝載1個20 ft或40 ft或45 ft集裝箱工況Fig.3 Load case of a 20ft, 40ft, or 45ft container

圖4 裝載2個20 ft集裝箱工況Fig.4 Load case of two 20ft containers

3 快捷貨車運(yùn)輸模式設(shè)計

針對160 km/h快捷貨車特點(diǎn)，設(shè)計“160 km/h棚車+冷藏集裝器具/通用集裝器具/立體貨柜”和“160 km/h集裝箱平車+冷藏箱/展翼箱/標(biāo)準(zhǔn)集裝箱”2種運(yùn)輸模式，以滿足電商、生鮮、藥品、冷鏈貨物、化妝品等高附加值貨物運(yùn)輸需求，同時提高運(yùn)輸效率，降低貨損率。

3.1 “160 km/h棚車+”運(yùn)輸模式

3.1.1 160 km/h棚車+集裝器模式

集裝器具橫斷面符合快捷貨車集裝器具和裝載加固標(biāo)準(zhǔn)接口要求，滿足鐵路貨車、公路汽車、高鐵貨運(yùn)動車組、航空之間的集裝化運(yùn)輸銜接要求。

（1）全側(cè)開棚車模式。160 km/h全側(cè)開棚車采用與高速鐵路、公路通用的集裝器時，可裝載18個集裝器，每輛車總?cè)莘e約104 m3。采用全側(cè)開車專用集裝器時，裝載數(shù)量不變，每輛車總?cè)莘e約137 m3。高、低站臺進(jìn)行貨物裝卸時，全側(cè)開棚車均可通過叉車完成，利用底架上的可翻轉(zhuǎn)止擋進(jìn)行橫向定位，以及活動隔板墻進(jìn)行貨物縱向定位及分倉。

（2）塞拉門棚車模式。采用如上集裝器具時，160 km/h塞拉門棚車可裝載19個集裝器具。低站臺時集裝器具通過叉車運(yùn)送到升降平臺上，通過貨運(yùn)地板進(jìn)行裝卸及加固，裝卸效率高；高站臺時集裝器具直接借助叉車裝卸。

（3）雙層集裝器模式。貨物裝箱后，利用叉車將雙層集裝器分別裝入棚車后，利用升降裝置將上層集裝箱疊放在下層箱上。雙層集裝器的使用，克服車門高度過低問題的同時，減小單個集裝器具搬運(yùn)重量，提高車輛容積利用率。

3.1.2 160 km/h棚車+集裝籠模式

物流公司收攬的快件按派送區(qū)域裝箱，可節(jié)省2次拆裝及安檢過程。經(jīng)前期測試，采用人力裝卸方式，電商班列每車耗時約3 h；而采用集裝籠裝卸后，裝卸人員不變的前提下，耗時約30 min；如采用全側(cè)開車輛運(yùn)輸集裝化貨物，效率將進(jìn)一步提高。

3.1.3 160 km/h棚車+托盤模式

為了提高裝卸效率，鐵路運(yùn)輸?shù)囊?guī)則貨物中80%的貨物采用托盤運(yùn)輸，集裝化托盤尺寸規(guī)格主要有3種：1.2 m×1.1 m，1.3 m×1.1 m，1.3 m×1 m。托盤大部分為非金屬材質(zhì)，破損較多。托盤只限在各鐵路局集團(tuán)公司內(nèi)部自由流通，托盤貨物跨局運(yùn)輸時需要將貨物重新包裝。托盤運(yùn)輸流程與集裝器具大致相同，但是空間利用率低。

3.2 “160 km/h集裝箱平車+”運(yùn)輸模式

3.2.1 160 km/h集裝箱平車+標(biāo)準(zhǔn)集裝箱模式

根據(jù)需要采用標(biāo)準(zhǔn)20 ft，40 ft，45 ft集裝箱運(yùn)輸貨物時,集裝箱可借助龍門吊或集裝箱起重機(jī)進(jìn)行吊裝。當(dāng)鐵路貨運(yùn)基地與快遞分撥中心分離時，可進(jìn)行汽運(yùn)轉(zhuǎn)駁，集裝箱平車具有轉(zhuǎn)接快速、無需二次倒裝的優(yōu)勢。集裝箱平車配裝多種集裝器具，可實現(xiàn)棚車、罐車及冷藏車等功能。集裝箱等通過地面吊等裝備可實現(xiàn)鐵路與公路的快速轉(zhuǎn)運(yùn)[10]。

3.2.2 160 km/h集裝箱平車+展翼箱模式

展翼箱車門開度大，滿足機(jī)械化作業(yè)需求，裝卸效率高。集裝化貨物可直接裝入展翼箱。160 km/h集裝箱平車+展翼箱模式如圖5所示。集裝箱平車配裝展翼箱可實現(xiàn)棚車功能，如圖5a。散裝貨物入托盤或小型集裝器具后裝入展翼箱，如圖5b。

圖5 160 km/h集裝箱平車+展翼箱模式Fig.5 160 km/h container flat wagon + spread-wing container mode

4 結(jié)束語

在我國內(nèi)循環(huán)為主，雙循環(huán)共同發(fā)展的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下[11]，快遞及快件運(yùn)輸發(fā)展迅猛，鐵路貨運(yùn)也面臨新的機(jī)遇，研發(fā)160 km/h新型貨運(yùn)裝備，可有效利用鐵路自身運(yùn)量大、環(huán)境污染小、運(yùn)輸成本低、運(yùn)輸效率高、運(yùn)輸安全及運(yùn)輸價格低等優(yōu)勢，吸引高科技、高附加值、時效性高的貨物，提高鐵路運(yùn)輸市場經(jīng)濟(jì)效益?；?60 km/h新型貨運(yùn)裝備，研究160 km/h快捷貨車集裝化運(yùn)輸模式，實現(xiàn)集裝器具、托盤等在公、鐵、水運(yùn)中的高效周轉(zhuǎn)，發(fā)揮多式聯(lián)運(yùn)中多種運(yùn)輸方式的比較優(yōu)勢，構(gòu)建以鐵路為骨干的綜合交通體系，提高綜合運(yùn)輸效率的同時，降低運(yùn)輸能耗，對我國交通運(yùn)輸行業(yè)低碳環(huán)保目標(biāo)的完成具有重要的意義。