集裝箱碼頭牽引車“一頭多掛”技術(shù)及其工藝研究

1、集裝箱碼頭牽引車“一頭多掛”技術(shù)及其工藝研究寧波港吉碼頭經(jīng)營有限公司劉文毓摘要:從探索集裝箱平面運(yùn)輸入手,引入了“一頭多掛”的運(yùn)輸方式。通過理論分析,提出了集裝箱運(yùn)輸增效的方法,利用樣車長時間試驗(yàn)運(yùn)行,驗(yàn)證了“一頭多掛”技術(shù)應(yīng)用的可行性和必要性。關(guān)鍵詞:集裝箱運(yùn)輸;“一頭多掛”Abstract:According to actual situation of container terminal. The road train technology was provided. Some methods was put forward to increase productivity by th

2、eoretical analysis, and the test proved that road train technology was an efficient path to improve the container transportation efficiency.Keyword:Container transportation; Road train;一、引言作為大型的集裝箱專業(yè)碼頭,如何更進(jìn)一步做好“能源、人力”方面的“安全、集約、高效”使用,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),一直都是碼頭管理者需要創(chuàng)新的工作重點(diǎn)。為提高設(shè)備運(yùn)行效率,節(jié)約人力成本,歐洲的一些專業(yè)集裝箱碼頭,在集裝箱的平面運(yùn)輸上,

3、穿插性地使用了“一頭多掛”的運(yùn)輸方式。該方式與國內(nèi)目前“一頭單掛”的集裝箱半掛車運(yùn)輸方式相比,在提高運(yùn)行效率、減少操作人員、節(jié)能減排等方面具有一定的優(yōu)勢?；凇耙活^多掛”的運(yùn)輸方式,結(jié)合本碼頭的“道路、堆場、碼頭面”通行情況,2010年上半年我們碼頭試探性在限定區(qū)域的集裝箱平面運(yùn)輸上引入“一頭多掛”的運(yùn)輸方式。通過一年多“樣車研發(fā)、單臺試驗(yàn)、技術(shù)與安全定型、作業(yè)線編組運(yùn)行”等各個階段的運(yùn)作。到目前為止,對這種新的“一頭多掛”的運(yùn)輸方式,從技術(shù)及工藝上,優(yōu)化了車輛技術(shù)性能,配備了較為完善的安全保護(hù)裝置,形成了系統(tǒng)的安全操作規(guī)范,完成了對節(jié)能減排、效益分析的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計等工作;以下是筆者在該項(xiàng)目中

4、所做的一些工作總結(jié),希望能給同類或相似行業(yè)作些參考,不足之處請各位同仁不吝指正。 圖1 集卡公路列車在ECT碼頭的使用二、“一頭多掛”車輛所參考的技術(shù)依據(jù)在保證安全性、可靠性的前提下,集裝箱車輛的運(yùn)輸生產(chǎn)率和運(yùn)輸成本是評價車輛工作效率最全面的指標(biāo)。單位時間內(nèi)運(yùn)送集裝箱的箱量(TEU或完成的運(yùn)輸工作量(TEU·km,稱為運(yùn)輸生產(chǎn)率W(TEU·km/h,且有如下算式:W=qV,式中,-工作時間利用系數(shù),表示車輛載箱的運(yùn)程時間與總的工作時間之比;-行程利用系數(shù),表示車輛載箱行程與總的行程之比;-載質(zhì)量利用系數(shù),表示車輛在行駛過程中有效載荷(集裝箱與車輛自重之比;q-車輛能載運(yùn)集裝

5、箱的額定載荷;V-車輛的平均技術(shù)速度(km/h由此可見,要想提高W運(yùn)輸生產(chǎn)率,有下幾個因素可以影響。對來講,想辦法減少集卡待機(jī)侯箱時間,或減少單個集裝箱的平均等待時間(多掛方式可以大幅度減少單箱侯箱時間;對來講,提高有效載荷,在牽引力允許的條件情況下,增加掛車數(shù)量、多拉箱是提高有效載荷的最好方法;綜合以上幾個決定因素,以上算式,對碼頭限速的低速牽引車,提高載質(zhì)量利用系數(shù)及提高有效載荷,是我們集卡提高運(yùn)輸生產(chǎn)率最可行的出發(fā)點(diǎn)。關(guān)于集裝箱車輛提高運(yùn)輸生產(chǎn)率的問題,美國汽車工程協(xié)會和康明斯公司共同開展了一項(xiàng)關(guān)于車輛能源和排放的綜合研究,該研究內(nèi)容涵蓋了對不同運(yùn)輸體積、不同重量、不同組成結(jié)構(gòu)集裝箱運(yùn)輸

6、車輛的多項(xiàng)測試。其研究方法是,利用康明斯尖端的車輛仿真模型工具,建立六種不同結(jié)構(gòu)車輛的運(yùn)行模型(如圖2所示,并通過一條經(jīng)典路徑來測量和分析它們的油耗量,除此之外,還附帶測量了溫室效應(yīng)氣體,包括CO2,PM和NO x等氣體的排放等。 圖2 六種不同結(jié)構(gòu)組成集裝箱運(yùn)輸車輛如圖2所示,在六種對象集裝箱運(yùn)輸提效的研究中,在運(yùn)輸體積因素約束前提下(載貨對象首先是集裝箱的體積,然后才是集裝箱里面貨物的重量,集卡無論是增加軸數(shù)還是增加掛車數(shù),有效載荷增加的范圍在42%到80%之間。圖3所示結(jié)論一:隨著車軸和半掛車數(shù)的增加,集卡的有效載荷也會增加(圖3為六種車輛有效載荷圖,六種車輛類型的對應(yīng)注解如下,5-ax

7、le:5-axle Track-Semitrailer,五軸半掛車;6-axle:6-axle Track-Semitrailer,六軸半掛車;DBL:Double,通用雙掛車;RMD:Rocky Mountain Double,落基山型雙掛車;TRPL:Triple Trailer Combination,三掛組合車;TPD:Turnpike Double,收費(fèi)公路型雙掛車同樣,在運(yùn)輸體積因素約束前提下,可以看到每輛車型的燃料經(jīng)濟(jì)性情況。不論選哪種車型,在車全重相同條件下,燃料節(jié)能效果的差值小于5%。圖4所示結(jié)論二:車輛全重和發(fā)動機(jī)功率大小是影響燃料經(jīng)濟(jì)性的主要因素,軸數(shù)和車結(jié)構(gòu)對燃料消耗影

8、響不大。 圖3 集卡有效載荷圖 圖4 燃料經(jīng)濟(jì)性對比圖以上兩個研究點(diǎn)的統(tǒng)一結(jié)論:在目前普遍采用的一臺牽引車加上半掛車(一頭單掛的車輛結(jié)構(gòu)上,只要牽引車所配發(fā)動機(jī)功率及牽引力許可,增加半掛車的拖掛數(shù)量(一頭多掛,是最有效的節(jié)能增效運(yùn)輸辦法。目前集裝箱碼頭的牽引車功率一般都配置在260馬力左右,均為低速(自動變速箱大扭矩,牽引力余量大;同時,結(jié)合碼頭平面運(yùn)輸良好的路面狀況、速度限制低等有利因素,為我們將傳統(tǒng)的“一頭單掛”擴(kuò)展為“一頭多掛”提供了良好的先決條件?？紤]到新的多掛車輛對傳統(tǒng)單掛車輛的影響,目前,我們的“一頭多掛”形式先試驗(yàn)性采用“一頭雙掛”的組成方式。三、兩種“一頭雙掛”車輛的技術(shù)性能介

9、紹 圖5 兩種“一頭雙掛”集卡運(yùn)輸車輛圖5所示為本碼頭現(xiàn)場在用的兩種“一頭雙掛”集卡運(yùn)輸車輛示意圖。第一種為半掛、全掛組合方式(圖5左,為A型,18軸從左至右與卡車輪胎對應(yīng):具體組成是牽引車(1、2軸、一級半掛車(3、4軸、帶鞍座牽引車(5、6軸、二級半掛車(7、8軸4個部分;一級半掛車后安裝有德州方向機(jī)廠DF2728-49-20型掛車牽引裝置,該牽引裝置的牽引桿與5、6軸共同構(gòu)成帶鞍座牽引車,以上4個組成部分均可分離和快速連接,2級半掛車均可單獨(dú)半掛使用,帶鞍座牽引車和二級半掛車組合成一套全掛車(5、6、7、8軸組合;所以,稱這種結(jié)構(gòu)為半掛、全掛組合方式。第二種為雙半掛組合方式(圖5右,為B

10、型,18軸從左至右與卡車輪胎對應(yīng):具體組成是牽引車(1、2軸、一級半掛車(3、4、5軸、二級半掛車(6、7軸3個部分;一級半掛車尾部挑出一套鞍座,該鞍座用于與第二級半掛車的快速連接,2級半掛車也可單獨(dú)半掛使用,直觀感覺是通過一級半掛車后部的挑出鞍座,疊加連接上第二級半掛,一級半掛的3、4、5軸同時要承受一、二級半掛的載荷,稱這種結(jié)構(gòu)為雙半掛組合方式。以上兩種“一頭雙掛”組合,通過長時間的運(yùn)行試驗(yàn)比較,各有優(yōu)缺點(diǎn),表1作簡要比較。表1 兩種“一頭雙掛”集卡性能比較車輛形式及特征比較半、全掛組合(A雙半掛組合(B評價整列車長度稍短稍長A優(yōu)轉(zhuǎn)彎半徑及通過性半徑小,跟車及通過性好半徑大,通過性差些A優(yōu)

11、整列車倒車性能倒車操作稍差倒車操作稍好B優(yōu)拆卸組合方便性組合不方便組合方便B優(yōu)半掛車通用性通用性好一級半掛尾部挑出固定鞍座,通用性差A(yù)優(yōu)剎車安全性剎車安全性好,二級半掛車對一級半掛車影響小剎車性能稍差,疊加的二級半掛車對一級半掛車沖擊大,易側(cè)翻A優(yōu)載箱安全性第二級掛車組合成全掛,載荷分布合理,載箱安全一級半掛尾部挑出鞍座牽引二級半掛外,要承受二級車的重力方向載荷,一、二兩級半掛車相互在垂直方向上載荷影響,不安全A優(yōu)牽引連接安全性如果打方向超限,易損壞牽引桿均為鞍座連接,可靠性更好B優(yōu)以上兩種車輛結(jié)構(gòu)在本碼頭均有使用,綜合考慮各個因素,A型車因通用性、安全性更具優(yōu)勢,已在大批量使用。四、“一頭雙

12、掛”車輛與普通單掛車輛的燃油消耗對比關(guān)于對“一頭多掛”車輛(目前為雙掛與普通單掛(單掛車輛的燃油消耗對比試驗(yàn),我們總體上設(shè)定了3種試驗(yàn)?zāi)Ｐ?使用相同型號及相同批次牽引車,均在碼頭現(xiàn)場實(shí)車運(yùn)行跟蹤:1模擬空箱轉(zhuǎn)場試驗(yàn),參與車型為:普通單掛帶40英尺空箱、A型雙掛帶2個40英尺空箱,堆高機(jī)碼箱。表2 空箱轉(zhuǎn)場能效對比表車型公里數(shù)KM 箱數(shù)TEU總耗油lTEU單耗l/TEUTEU公里單耗ml/TEU.KM單掛111 50 49.3 0.99 8.88雙掛115 92 56.2 0.61 5.32比較空箱模式下雙掛較單掛可節(jié)油40%2模擬重箱轉(zhuǎn)場試驗(yàn),參與車型為:普通單掛帶40英尺20噸重箱、A型雙掛

13、帶2個40英尺重箱,輪胎吊碼箱。表3 重箱轉(zhuǎn)場能效對比表車型公里數(shù)KM 箱數(shù)TEU總耗油lTEU單耗l/TEUTEU公里單耗ml/TEU.KM單掛98 52 64.5 1.24 12.76雙掛107 98 74.5 0.76 7.14比較重箱模式下雙掛較單掛可節(jié)油44%以上兩個模型相比說明,重箱狀態(tài)下(20噸,有效載荷增加,在合理的發(fā)動機(jī)匹配所確定的燃油經(jīng)濟(jì)性的前提下,節(jié)油效果更為明顯;當(dāng)然隨著載荷增加,節(jié)油效果有可能會下降。3多臺雙掛直接參與生產(chǎn),隨機(jī)載運(yùn)空箱、重箱與普通單掛的總體統(tǒng)計比較表4 單掛雙掛實(shí)測能效對比表(11年8月份數(shù)據(jù)車型箱數(shù)TEU 總耗油lTEU單耗l/TEU單掛多臺268

14、989 284820 1.07 雙掛多臺52570 40480 0.77 比較總體情況比較,雙掛較單掛目前數(shù)據(jù)比較,可節(jié)油28%需要說明的是，根據(jù)我們的實(shí)測數(shù)據(jù)，當(dāng)雙掛車的月作業(yè)箱量超過 4000TEU 時， TEU 單耗馬上降為 0.64 升/TEU； 以上 3 組對比數(shù)據(jù)說明， 實(shí)測狀態(tài)下的生產(chǎn)組織及配 套作業(yè)安排達(dá)不到模擬測試狀態(tài)下的高效性，“一頭多掛”需要我們有更好的配套生 產(chǎn)組織來支持。 五、 “一頭多掛”車輛使用成效與展望 “一頭雙掛”在我們碼頭的應(yīng)用是成功的。首先，從生產(chǎn)效率上來講，“一頭多 掛”的應(yīng)用，減少了牽引車投入，一臺雙掛掛車基本上可以當(dāng) 1.8（根據(jù)作業(yè)線運(yùn)行實(shí) 測）臺單掛掛車使用，在不增配集卡數(shù)量的同時，大幅度提高了橋吊的單機(jī)效率和船 時效率；第二，從經(jīng)濟(jì)效益上來講，雙掛掛車較單掛掛車節(jié)能約為 30%，如按每年 1