集装箱平车车体结构研究

集装箱平车车体结构研究

作者：景生寿陈燕吴佳

来源：《科技创新与生产力》 2017年第4期

摘要：简要介绍了国内外集装箱平车发展情况，分别阐述了框架式承载车体结构和骨架式承载车体结构2种单层集装箱平车车体结构形式，通过分析长底架车体结构、双联12.19m车体结构、2单元关节式组合车体结构3种具体结构形式，讨论了24.38m集装箱平车车体结构选型思路，分析了各种车体结构的优缺点，提出了集装箱平车车体结构设计的选取原则。

关键词：集装箱平车；车体；车体结构；框架式；骨架式

中图分类号：U272.6+6；U169；U272.3 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.04.064

随着国际集装箱运输的发展和运量的增加，用户对能够适应大型标准运输特点的高速、安全、易于装卸的新型专用车的要求越来越迫切。目前，世界各国铁路部门都在各自的特点和需要的基数上，研制出了适用于本国和国际联运的新型集装箱专用平车。

1集装箱平车发展情况概述

各国铁路集装箱平车的共同发展目标：充分利用“二维”空间，提高运箱数量、减少车辆购置费用和维护检修成本。为了实现这一目标而采取的主要措施：一是充分利用站线长度空，采用长底架车辆或使用关节联结器、牵引杆等关键新技术，以尽量缩短车组的长度；二是充分利用线路高度空间，采用凹底结构，降低承载面高度，增加运箱层数。由于各国铁路基础条件和线路限界的限制，双层集装箱平车的发展受较大限制，单层集装箱平车向轻量化、长大化方向发展。

2单层集装箱平车车体结构

从各国集装箱平车车体结构发展来看，单层集装箱平车车体结构一般分为框架式承载车体结构和骨架式承载车体结构等形式。不同类型的车体结构在设计时各有其优势。

2.1框架式承载车体结构

框架式承载车体结构具有载重大、受力好、组装工艺性好、使用寿命长等优点，被广泛采用。框架式承载车体结构可分为有中梁框架式车体结构和无中梁框架式车体结构。

1）有中梁框架式车体结构。有中梁框架式车体结构一般由中梁、侧梁、端梁、枕梁、横梁及中央横梁等组成。中梁可承担部分纵向载荷和垂向载荷，能有效改善底架的受力状况，减缓侧梁及中梁两端连接处的受力。由于其结构简单、工艺装备适应性强、制造工艺性好，在国内外集装箱专用平车中被广泛应用，如我国的X1K型、X6K型[1]和美国TTX公司的

“BSH22A89’FlatCar”集装箱专用平车[2]均采用该车体结构。

该车体结构中梁设计为变截面鱼腹式等强度梁件结构，侧梁采用小端面直梁结构，枕梁和横梁均采用变截面箱型结构，车体结构承载力大、受力合理。该结构车辆具有良好的车体强度和刚度，整体结构在设计时比较灵活，可根据不同需求来确定具体方案。

2）无中梁框架式车体结构。无中梁框架式车体结构（见第65页图1）通过结构优化取消中梁，将牵引梁设计为“人”字型结构，侧梁设计为变截面鱼腹式结构，其纵向载荷和垂向载荷通过牵引梁和横梁传递到侧梁，因此对其侧梁的强度和刚度要求较高，因不同车辆载重要求的差异，侧梁可以设计为单腹板鱼腹式结构，也可以设计为双腹板鱼腹式箱型结构。

该车体结构大大提高了整体结构的截面惯性矩，增大了车体抗变形能力，使车体具有较高的强度和刚度。由于“人”字型中梁与侧梁连接部位结构设计较为关键，造成该部位组装难度较大、工艺性差，同时对组装、焊接和检查各工序要求较为严格。在使用过程中如果造成连接部位永久性损伤，那么在检修时要恢复中梁的原有形状较为困难。

2.2骨架式承载车体结构

骨架式承载车体结构（见图2）又称为鱼骨刺式承载车体结构或龙骨刺式承载车体结构。目前，在国内外长底架集装箱专用平车中较为常见，如我国的X4K型和澳大利亚18.29m（即60ft）集装箱平车均采用该车体结构。

该结构底架一般采用钢板组焊结构，主要由中梁、枕梁、牵引梁、大横梁、锁头支撑梁等组成，根据用户要求，框架周围可增加护栏。中梁一般采用大断面上盖板、下盖板、腹板等组焊成鱼腹式箱型结构。该结构与框架式承载车体结构相比，具有结构简单、自重小等优点，作为先进的集装箱专用平车设计结构，已在各国铁路运输中广泛应用。

324.38m集装箱平车车体结构选型

作为一种单层集装箱平车，24.38m（即80ft）集装箱平车可满足同时装载4个6.10m（即

20ft）或2个12.19m（即40ft）国际标准集装箱，可充分利用长度空间，在有效的站线长度下，增加装箱数量，减少车辆编组数量，提高集装箱运输效率。其结构形式可表现为长底架车体结构、双联12.19m车体结构与2单元关节式组合车体结构。

3.1长底架车体结构

该车体结构底架设计长度可达到26m左右，在设计时首要考虑车体长度对结构刚度的影响。结构强度的不足可采用高强度钢材来弥补，但其刚度只与中梁截面的惯性矩有关。理论上，结

构的截面惯性矩是衡量结构抗弯能力的重要参数，随着截面惯性矩增大，结构抗弯能力随之增强，但较大的截面惯性矩会增加车体自重。在设计时，在保证车体自重的同时，优化结构使其

具有最优的车体刚度。

框架式承载车体结构具有较优的截面惯性矩，但其自重较大，影响其载重量，在客户对自

重要求不太严格时可采用该车体结构。

3.2双联12.19m车体结构

双联12.19m集装箱平车是由2个12.19m集装箱平车通过牵引杆技术连接，形成一种能够

满足装载4个6.10m或2个12.19m集装箱的车组。

单个装载12.19m集装箱的车体结构，无论是框架式承载车体结构，还是骨架式承载车体结构，在国内外都已经是成熟技术，且车体结构在强度和刚度设计上不存在难点。但由于其配装

4套转向架，并且多配装1套牵引杆装置，因此成本较高。

3.32单元关节式组合车体结构

2单元关节式组合车体结构与双联12.19m车体结构相似，是由2个12.19m集装箱平车通

过关节连接器技术连接的车辆，共采用3套转向架。车体结构既可采用框架式承载车体结构，

亦可采用骨架式承载车体结构。关节连接器的应用使该车体结构几乎完全消除了纵向间隙效应，降低了车辆运行中的纵向冲击力，有效利用了车辆轴重，增加了车辆载重能力，但其经济性不

如长底架车体结构的车辆。同时，其配套的关节连接器和关节转向架的技术性要求也比较高。

4结论与建议

通过对现有集装箱平车车体结构的梳理与研究，框架式承载车体结构已广泛应用于单层集

装箱平车车体结构，骨架式承载车体结构中的长底架车体结构集装箱平车因其结构先进性也得

到了快速发展。在实际设计时，应根据用户实际运用要求、使用工况等条件，综合分析并确定

最终结构。

选取集装箱平车车体结构可采用以下原则：当车辆自重、载重较大时，选择具有较好强度

和刚度的框架式承载车体结构；而车辆自重小时，选择结构简单、承载能力好的骨架式承载车

体结构更为合理。对变截面鱼腹式箱型结构梁，在自重允许的范围内，优化各位置处的断面高度，可有效提高车体刚度。

参考文献：

[1]邵泽宽.铁路集装箱平车选型分析探讨[J].铁道车辆,2011,49(4):28-30.

[2]宋国文,徐荣华.国外集装箱车发展综述[J].国外铁道车辆,1998(3):14-18.