浅析铁路小型集装箱的研制

　　1 概述
　　随着国民经济的转型发展，电子商务、快递业务快速增长，铁路白货运输蓬勃发展，铁路长途运输节能环保、准时、低成本的优势突显。中国铁路总公司成立后，针对铁路货运品种的变化趋势，推进实施了货运组织改革，近期陆续组织开行了电商班列、零担运输班列等快捷货物运输。为更好地推进铁路电商货物快捷运输，充分利用快运车辆载货空间，提高零担快捷运输效率，齐齐哈尔轨道交通装备有限公司(以下简称齐轨道装备公司)研制开发了铁路小型集装箱(以下简称小型箱),该箱能够将散杂货物集装在一起，便于货物集中运输和装卸,提高运输效率。
　　2 研制目标和设计原则
　　2.1 研制目标
　　(1)总重1.5t、载重1.32t、容积1.28m3。(2)满足铁路快运车辆的装载运输要求,提高铁路货物周转效率。(3)适应既有装卸货设施，使用方便;满足快装快卸，堆码运输和存放要求。(4)产品工艺性好，维修方便。(5)延长检修周期，提高集装箱的使用效率。
　　2.2 设计原则
　　(1)充分利用既有棚车内部空间，兼顾公铁联运。(2)装卸作业效率高，适应机械化和人工作业要求。(3)便于铁路车辆、公路车辆间的装载加固。(4)自重轻、结构可靠、容积利用率高。(5)统一接口及使用标准件，方便运用、检修。
　　3 主要参数、结构的确定
　　3.1 自重与载重的确定
　　自重是集装箱设计的重要参数，在总重一定的情况下，自重越轻载货能力越大，运输效益越好。为此，在集装箱总重确定为1.5t 的条件下，齐轨道装备公司通过采用轻量化设计方法，对箱体结构进行优化，简化连接方式，并采用薄板折压的焊接结构，尽可能降低自重。通过结构优化和轻量化设计，在保证集装箱强度和使用寿命的前提下，满足了该集装箱自重不大于180kg，载重1320kg 的要求。
　　3.2 容积的确定
　　容积是影响集装箱综合技术经济性的关键参数，确定合理的容积，可有效提高集装箱运输的技术经济性。但为能提高集装箱的容积利用率，并保证叉车或手动液压搬运车的作业要求，齐轨道装备公司对该箱内部结构进行了优化，减少影响容积利用的板、梁设置，最终确定集装箱内部长、宽、高尺寸分别为898mm、1256mm 和1143mm，此时箱内部容积为1.28m3。
　　3.3 箱顶结构的确定
　　为了实现集装箱堆码功能，箱顶采用整体折压的回字形凸起结构,四周为平台。在集装箱堆码时，上部集装箱支座落入下部集装箱顶的回字形平台上,集装箱箱顶凸起的竖边，可对上部集装箱落装起导向和定位作用,即能保证支座顺利落入回字形平台，又可限制上部集装箱的窜动，在箱顶凸起四角设置了防撞护角，堆码作业时，提高箱顶的防撞能力，且保证支座与凸起间留有适当的间隙。同时，凸起部分采用折压波纹板结构，提高了顶板刚度，增大货物的接触面积，有利于货物的存放和运输。
　　3.4 后端门防撞结构的确定
　　为了保证小型箱在装卸车作业时货物安全,只允许正向叉装作业(从后端门进行叉装),作业时极容易造成门锁装置和铰链损伤,为保护门锁装置,在其右侧设置防撞梁,对锁杆起到防护作用;将侧墙板向后端门方向延伸折边,使铰链嵌入侧板内,铰链座与侧板焊接在一起,加固了铰链结构,起到了有效的防护作用,防止雨水侧向侵入,增强了水密性。
　　4 方案简介
　　4.1 用途
　　铁路小型集装箱主要用于铁路、公路快运货物周转运输，同时适用于公路快运货物的运输。
　　4.2 主要技术参数
　　额定质量(kg)： 1500;自重(kg)： 180;容积(m3)：外长(mm)： 1300;外宽(mm)： 1000;外高(mm); 1300
　　4.3 主要结构
　　铁路小型集装箱主要由底架、前端墙、侧墙、箱顶和后端门组成，主体结构采用耐候钢。
　　(1)底架。主要由框架、支座和地板组焊而成。框架为设有根横、纵梁的井字形结构，框架四角及中部设有支座，起支撑箱体并在堆码时起定位作用,其尺寸及组装位置满足叉车、手动液压搬运车对该箱四向进叉作业的要求。(2)前端墙。由前2 个角柱和端墙板组焊而成。前端墙板为垂直压型波纹板。角柱采用C 型折压结构。(3)侧墙板。侧墙板为垂直压型波纹板。(4)后端门。由门框和门扇组成。门框由门楣和两根门角柱组焊而成。门楣和门角柱均为槽形折压件。门角柱与侧墙板组焊后形成矩形空心结构, 满足堆码强度和刚性要求。门扇由门叶、铰链组成、门锁组成、门封胶条等组成。门扇通过铰链销安装在门框上, 并可转动约270。右门扇上设有1 套门锁装置，其右侧焊有防撞梁，以保护锁杆装置。左门扇上设有止挡和锁杆手锁施封装置。左门扇在右门扇未打开的情况下, 不能打开。(5)箱顶。箱顶采用回字形凸起结构,四周为平台，中间为凸起。箱顶应设置吊装结构，满足起吊和堆码落装作业要求。
　　5 仿真分析情况
　　为验证铁路小型集装箱设计的强度和刚度是否满足使用要求，提高产品可靠性，齐轨道装备公司依据《集装箱检验规范》对其进行了强度、刚度的有限元分析计算分析，计算结果满足小型箱的使用要求。
　　6 小型箱主要特点
　　(1)外部尺寸按照既有棚车内部尺寸及门口尺寸选取，同时兼顾箱式货车和标准集装箱尺寸，可满足公铁联运要求。(2)箱体采用薄板折压结构，自重轻，容积利用率高。(3)采用对开式侧门结构，门上装有密封胶条，门楣上设置防雨檐,保证整箱的密封性，防止雨水等侵袭。(4)箱顶采用回字形凸起结构，实现快速堆码定位功能, 可满足2 层重箱运输，3层重箱堆码存放要求;凸起顶板采用折压波纹结构,提高箱顶板刚度,易于堆放货物或放置托盘。(5)箱体采用四周及中间防撞结构，避免叉装时锁杆和铰座损坏。
　　7 结束语
　　铁路小型集装箱结合铁路货物运输现状，采用三维设计及模拟仿真等先进的设计手段，对结构进行了优化创新，箱体容积、装载能力等关键技术指标明显提升。该箱能够将散件货物进行包装整理，形成集装单元，实现装卸、搬运机械化作业，提高了货物在装卸、运输环节的效率，减少货损，大大提升铁路货物的运输经济效益。