集装箱自装卸运输车的国内外现状及发展趋势

发表时间:2024-05-13 13:05作者:挪科-装车系统

装车机'060101-44货车装车机.png传统集装箱运输车

集装箱运输车可分为四种类型:普通载货式、半挂汽车列车式、全挂列车汽车式、双挂列车汽车式。集装箱运输车最佳组合型式是采用鞍式牵引汽车牵引半挂车的型式。集装箱运输车一般由牵引车头,集装箱半挂车、转锁装置和其他组件组成。集装箱半挂车按其车架的型式可分为平直式、鹅颈式。

鹅颈式集装箱半挂车主要是用于运输在箱体底部设有沟槽的集装箱,以降低集装箱的整体装载高度,便于装卸和运输;平直式集装箱半挂车是目前在全世界范围中使用最广泛的一种半挂车型式,按其结构特点可分为平板式、骨架式,其中骨架式集装箱半挂车以其结构形式简单、制造装配容易、成本低的优点,被各国认定为集装箱半挂车的标准形式。

传统的集装箱运输车一般都需要集装箱码头、火车站、物流中心、目的地等地的专用起重设备(如集装箱叉车、正面吊、龙门吊等)进行配合,才能保证集装箱装卸作业的正常进行。这就使集装箱的公路运输在装卸方面受到了一定的限制。

集装箱自装卸运输车

集装箱自动装卸运输车可弥补传统的集装箱运输车这方面的不足,它可以利用自身装配的装卸系统自装卸集装箱,也能够为其他的集装箱运输车装卸货物,并且能够在一些特殊条件下解决集装箱的装卸问题,极大地减少集装箱装卸设备的编配数量,提高了集装箱运输车的装卸运输能力,非常适合缺少集装箱装卸设备的地区使用,是实现集装箱快速运输的有效技术手段。

自装卸集装箱运输车除个别产品采用后装卸结构外,一般均采用侧面装卸结构。有的产品可实现双侧装卸,克服单侧装卸车需要频繁掉头的不足。一般只将放置地面的集装箱装车或将车上的集装箱卸到地面,有的自装卸集装箱运输车产品能力较强,可对两层集装箱垛进行装卸作业。操作集装箱时,先将该车平行停靠在集装箱的侧面,放下支腿撑于地面上,用吊索上的旋锁或吊钩装入集装箱下部角件孔中。缓慢起吊集装箱,使集装箱下底面高于车辆货台时,再控制使集装箱移动至货台上,落下并锁住即完成集装箱的自装作业,反之则可完成其自卸作业。

自装卸装置由两套结构相同的可折叠的起吊装置构成,布置在运输车放置集装箱的货台的前后两端。只有作业时张开处于工作状态,运输时及其他时间均处于折叠状态。其间距略大于集装箱的长度,使集装箱可以置于其间。与集装箱连接的装置采用索、链等柔性联接件,对集装箱偏载、吊具臂等构件弹性变形、以及集装箱晃动等起到缓冲保护作用。驱动自装卸装置的动力可来自独立的动力装置,也可通过该车传动系统中的取力器获得。作业时可以在不需要任何其他辅助起重设备的条件下,单人就可以完成装载、运输、卸载和车对车转移满载集装箱等操作。此外部分运输车采用吊拖方式从车尾将集装箱吊拖到车上,首先利用车载装置连接到集装箱的一端,将该端抬起高于运输车底板,然后向前拉动集装箱直至到位。

集装箱自装卸运输车的不同工况

装卸与运输集装箱是集装箱自装卸运输车的两种基本功能,与其他集装箱运输车并无显著差别。照作业模式划分,装卸工况分为以下三种:自装卸工况、堆垛工况、车对车工况。

(1)自装卸工况

这一工况为简单自装卸工况的简称,其作业过程为:首先伸出支撑装置稳定整车,然后先后推动起重装置的驱动油缸,使吊头按照合理的运动轨迹完成运动,这样通过短环链与吊头连接的集装箱就会实现地面与底盘的位置转换。整个过程限制较少,只要满足在装卸时集装箱不与运输车底盘及工作装置发生干涉,装卸过程安全平稳就行了,这种工况是最容易也是最基本的作业工况。

(2)车对车工况

这一工况要求集装箱自装卸运输车有在不同车辆之间直接转移集装箱的能力。这个工况与自装卸工况不同,它要求的工作幅度更大,表现为运行轨迹的最外点更高更远,这样对工作装置的结构设计要求更严格。两车之间转移集装箱必然影响支撑空间,支腿需要选择跨过汽车底盘,直接支撑在汽车底盘上或其他形式的支撑方式,因此支撑装置也需要特别设计。

3)堆垛工况

这一工况就是集装箱自装卸运输车将自身车辆上的集装箱堆叠至地面现有集装箱的上方。大部分集装箱自装卸运输车可以实现堆垛两层集装箱的功能,也就是将车载的集装箱堆到地面上集装箱的上方。而能实现堆垛三层的运输车已经非常少,并且一般要求集装箱装载质量要随着堆垛层数的增多而相应的下降。堆垛工况需要有极大的工作幅度,需要起重臂提供很大的起重力矩,并且整个装卸过程集装箱的运行轨迹必须非常合理,此外集装箱自装卸运输车的稳定性需求也非常苛刻。此工况对工作装置中的起重装置和支撑装置的限制都非常多。综上可知,实现此工况难度较大,只有特定型式的集装箱自装卸运输车具备此功能,而多数车辆并不对此工况做过多要求。

国外集装箱自装卸运输车特点

集装箱自装卸运输车的原型最早出现在20世纪70年代初,是由英国的鲍顿公司研制生产的AMPLIROLL自装卸系统。此后,被美国、西德、苏联等国家进行仿制,并被各国军方采用。

集装箱自装卸式运输车的研制成功使得集装箱运输快捷、灵活、高效,真正地实现了“集装化运输”,是物资物流在港口、火车站、码头等场所进行转移、转场作业不可替代的运输工具。为适应各种路况、气候条件和军队运输状况,国内外诸多厂商研制出不同型号、不同功能的车型。

国外生产集装箱自装卸运输车的厂商主要有新西兰的Steelbro公司,新西兰Swingthru公司、瑞典HAMMAR集团、德国Klaus公司,其生产的集装箱自装卸运输车处于国际领先地位,产品各有特点,被广泛的应用。其中,Steelbro公司的自装卸运输车以其强大的货运承载能力而享有盛誉,而Klaus公司的自装卸运输车凭借其强大的场地装卸能力被业内所熟知。此外,Steelbro公司以及Klaus公司的产品还设计了特定的安全系统,在装卸危险货物时,可以有效预防危险事故的发生。Klaus公司的产品给北大西洋公约组织多数国家提供后勤保障,也是世界军用自装卸挂车的主要供应商。

德国Klaus公司

德国Klaus公司一直致力于为世界各国的军方提供侧装式集装箱自装卸运输车,其主要产品有KM32、KM26和KM20系列,其中只有KM32系列针对40英尺集装箱。Klaus 公司的自装卸式集装箱运输车有专门的可收回的稳定支腿和起重举升机构,并且设有并联式安全系统,在装卸危险货物时使用,可以防止危险事故发生。其作业方式采用双侧面装卸,装卸机构作业范围大、工作可靠、耐久性极高。

整体自装卸挂车有一套专门的起重举升机构和可回收的稳定支腿,Klaus 公司的产品还装有一个并联式安全系统,在装卸危险货物(如弹药、易碎物品等)时采用,可以防止危险事故的发生。采用侧面装卸的作业方式,装卸机构的可靠作业范围非常大,并且经过多年来的实践检验,其侧装作业的耐久性和可靠性几乎已成为了一个神话。

瑞典HAMMAR公司

瑞典HAMMAR公司也是设计制造侧装式集装箱自装卸运输车的厂家,致力于军用侧装式自装卸运输车和半挂车专业设计、研发、生产,设计技术发展较为成熟,产品堆垛能力突出,侧装车操作设计最为简便,只需1人便可以完成货物的装载、运输操作。甚至可以实现满载集装箱堆垛到另一集装箱的操作作业,为加大对军品市场的扩展力度,研制了SL20、150、160 和 190 等4个系列的军用产品,举升能力为33吨,也可便捷、高效、安全完成车对集装箱搬移、堆垛作业。

Hammar公司产品包括150系列、160系列、180系列和190系列等多个品种和规格,其中,180系列只适用于20英尺集装箱。

160系列是该公司原SL30 S系列的换代产品,包括160HT和160HS两种基本车型,具有两层码垛能力。此外,该系列还设置有160T和160S两种不具备码垛能力的车型。该系列产品为适应不同尺寸集装箱的作业需求,采用了与150系列相同的解决方案。

190系列包括三种基本车型,分别为195HF、195HC和195HS。195HF采用可伸缩式半挂车车架,前部自装卸机构可滑移,可适应20~40英尺集装箱。195HC同样采用可伸缩式半挂车车架,前、后自装卸机构均可滑移,可适应20~45英尺集装箱。195HS为190系列基本车型,采用固定式车架,但自装卸机构可沿车架纵梁相对滑移,以适应20~40英尺或20~45英尺集装箱。


新西兰Steelbro公司

Steelbro公司40英尺集装箱自装卸运输车广泛应用于全世界60多个国家的军事和商业领域。新西兰Swingthru公司生产的运输车有较高的系列化水平,举升能力有 10吨、20吨、27吨和35吨4个等级,装卸集装箱的尺寸从10英尺到45英尺,动力装置包括柴油机、汽油机和取力器,装卸机构与底盘的连接方式有滑动式、固定式和可移拆式。其产品可实现双侧装卸,通过伸缩臂伸缩可对2层集装箱码垛进行装卸,克服了单侧装卸车需要频繁掉头的不足。在装卸过程中为了改善机构的稳定性和通用性,在起吊机构与底盘之间采用滑动、锁紧机构来进行移动和锁紧定位。控制系统上设置过载报警装置,当举升重量超过举升能力的90%时,黄灯亮;当达到 100%时,红灯亮并发声报警。

新西兰Swingthru公司

由于单侧装卸运输作业时需要频繁掉头,在空间狭小的空间无法发挥其作用,为弥补单侧装卸的不足,增加自装卸运输车的作业灵活性,集装箱双侧自装卸运输车应运而生。在研制双侧装卸运输车上,爱西兰Swingthru公司同德国Klaus公司具有较高的系列化水平,Swingthru生产的自装卸运输车也被认为是世界上首个能够实现两个侧面操作自卸车生产的公司,其产品提升能力有10T、20T、25T和35T四个等级,装卸集装箱尺寸可以覆盖10英尺至45英尺,其生产的可拆式集装箱双侧装卸运输车,具有层堆垛能力,控制系统也设计了安全监测,保证装卸作业顺利进行。

我国集装箱自卸运输车的发展现状

20世纪末,我国自装卸运输车才开始研制,江苏连云港车辆厂研制出LY9390TJZP型集装箱自装卸车,北京三兴汽车厂与军队科研院成功研制车载整装卸运输托盘。由解放军军事交通学院研制的侧吊式集装箱自装卸运输车,采用SX1380/8X4货车底盘和伸缩摆腿式支腿总成,并采用侧面液压双折臂式自装卸系统,不仅可以完成集装箱的自装卸和运输,还可以在野外作战环境下作为起重设备为其他车辆进行装卸物资。其整车的稳定性、起重举升能力、主要结构件的强度与国际先进厂商的产品相比略显劣势,整车设计、自动化程度、人性化操作水平与国外产品也有一定差距。三一集团的港口机械事业部研发了30t公路用单侧集装箱自装卸运输车,技术水平已基本接近国际先列,但限于产品型号单一,并没有受到高度的重视,目前在其官网也不见其身影。

总的来说,我国集装箱自装卸运输车的问题可以概括为品种少、产能低、结构不太合理、起重载荷低国内集装箱自装卸车的发展相比于德国、新西兰、瑞典等港口经济高度发达的国家,还有很大的差距。无论是在北、上、广等一线城市还是各大沿海城市都很难见到集装箱自装卸车的身影,国内盛行的依旧是传统运输装卸模式。


集装箱自装卸运输车的发展趋势

根据国内外的相关技术资料的介绍,集装箱自装卸运输车的发展趋势可具体到以下几个方面:

(1)结构形式与用户群体多样性

根据集装箱装卸模式可以将集装箱运输车的结构形式划分为三类:全拖动模式,半吊装、半拖动模式,全吊装模式。集装箱自装卸车主要采用全吊装结构,这种结构对空间的占用小,起重载荷大,需在搭载二类汽车底盘。基于这一结构的自装卸车有包括单侧与双侧两种起吊形式。


随着科技水平提升,集装箱自装卸车的结构形式也有一定的突破,全新的吊装和支撑设备不但满足轻量化的要求,还在起吊重量上有突出表现。国外的集装箱自装卸车也普遍向大吨位方向发展,现在主要的 4 个吨位等级为10t、20t、25t、35t,额定装载的集装箱尺寸范围从 10ft 到 45ft。这一系列标准也会随着集装箱自装卸车的迅猛发展而被不断提高。Swing Thru 的 35t 双侧型集装箱自装卸运输车就是传统集装箱运输车的一次创新。

同时,集装箱运输车的用户群体也在发生着翻天覆地的变化。早期的集装箱运输车主要用于铁路运送货物中转,随后扩大到军用领域,并逐渐向转向民用

(2)操控系统智能化

随着验算机辅助设计技术的不断发展,逐步完善的现代控制技术和传感器测控技术在集装箱自装卸车行业得到广泛的使用,先进的电子控制系统使得作业过程更具平稳性,辅助传感器的实时反馈,便可在线故障检测与诊断,与此同时集装箱定位精准度也有一定的提升。

(3)新工艺、新材料、新技术

新材料、新工艺也是现行的集装箱自装卸车吊装设备加工制造的发展趋势之一。随着新式工程材料的开发,集装箱自装卸车整机结构也逐步采用高抗拉强度的臂架材料,在大幅降低整机自重的同时,提高产品性能方面也有不俗的表现。在更改使用材料后,臂架的焊接钢板厚度可以适当减小,因而同量级的自装卸车整车质量也有所下降。

(4)模块化、参数化

集装箱自装卸运输车的关键部件有:挂车底盘、臂架、支腿、机座、液压系统、电气系统等。传统的方案设计阶段综合了理论验算与人工经验,再通过计算机辅助分析软件对理论模型进行二次验证,才可确定最终模型,而且在实车测试过程中,如有结构失稳或应力过大等情况出现,还需修改原始模型,这势必会拉长产品的开发周期。如今,在生产模式和用户需求多样性的压力下,为提高同系列产品通用化程度,也旨在降低制造成本,产品开发人员将集装箱自装卸车各结构以模块形式打散,通过拼装组合的方式生成新产品,也省去了传统方案设计中的理论验算与分析验证过程,对模型的这种操作方式被称为模块化建模。与此同时,模块化装配可以直接的监测到结构之间的配合关系,避免因单一尺寸问题造成的机构干涉。

对于系列化产品,方案设计阶段可将原始模型的主尺寸设置成参数,创建CAD 模型时可直接通过调控参数驱动模型生成,参数控制建模方法还可以保证结构尺寸满足要求,便于对模型重复修改和二次操作。


结尾

国外集裝箱自装卸运输车在技术应用、保障管理及生产经营等方面均已到达一定高度。相比之下,我国的集裝箱自装卸运输车产品不具优势,在一些关键技术的应用上,落后较多。

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