集 装 箱 码 头 牵 引 车 一 头 多 挂 技 术 及 其 工 艺 研 究 宁 波 港 吉 ( 意 宁 ) 码 头 经 营 有 限 公 司 虞 新 平 胡 悦 刘 文 毓 摘 要 : 从 探 索 集 装 箱 平 面 运 输 入 手, 引 入 了 一 头 多 挂 的 运 输 方 式 通 过 理 论 分 析, 提 出 了 集 装 箱 运 输 增 效 的 方 法, 利 用 样 车 长 时 间 试 验 运 行, 验 证 了 一 头 多 挂 技 术 应 用 的 可 行 性 和 必 要 性 关 键 词 : 集 装 箱 运 输 ; 一 头 多 挂 Abstract:According to actual situation of container terminal. The road train technology was provided. Some methods was put forward to increase productivity by theoretical 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 为 大 型 的 集 装 箱 专 业 码 头, 如 何 更 进 一 步 做 好 能 源 人 力 方 面 的 安 全 集 约 高 效 使 用, 加 强 环 境 保 护, 一 直 都 是 码 头 管 理 者 需 要 创 新 的 工 作 重 点 为 提 高 设 备 运 行 效 率, 节 约 人 力 成 本, 欧 洲 的 一 些 专 业 集 装 箱 码 头, 在 集 装 箱 的 平 面 运 输 上, 穿 插 性 地 使 用 了 一 头 多 挂 的 运 输 方 式 该 方 式 与 国 内 目 前 一 头 单 挂 的 集 装 箱 半 挂 车 运 输 方 式 相 比, 在 提 高 运 行 效 率 减 少 操 作 人 员 节 能 减 排 等 方 面 具 有 一 定 的 优 势 基 于 一 头 多 挂 的 运 输 方 式, 结 合 本 码 头 的 道 路 堆 场 码 头 面 通 行 情 况,2010 年 上 半 年 我 们 码 头 试 探 性 在 限 定 区 域 的 集 装 箱 平 面 运 输 上 引 入 一 头 多 挂 的 运 输 方 式 通 过 一 年 多 样 车 研 发 单 台 试 验 技 术 与 安 全 定 型 作 业 线 编 组 运 行 等 各 个 阶 段 的 运 作 到 目 前 为 止, 对 这 种 新 的 一 头 多 挂 的 运 输 方 式, 从 技 术 及 工 艺 上, 优 化 了 车 辆 技 术 性 能, 配 备 了 较 为 完 善 的 安 全 保 护 装 置, 形 成 了 系 统 的 安 全 操 作 规 范, 完 成 了 对 节 能 减 排 效 益 分 析 的 各 类 数 据 统 计 等 工 作 ; 以 下 是 笔 者 在 该 项 目 中 所 做 的 一 些 工 作 总 结, 希 望 能 给 同 类 或 相 似 行 业 作 些 参 考, 不 足 之 处 请 各 位 同 仁 不 吝 指 正 图 1 集 卡 公 路 列 车 在 ECT 码 头 的 使 用
二 一 头 多 挂 车 辆 所 参 考 的 技 术 依 据 在 保 证 安 全 性 可 靠 性 的 前 提 下, 集 装 箱 车 辆 的 运 输 生 产 率 和 运 输 成 本 是 评 价 车 辆 工 作 效 率 最 全 面 的 指 标 单 位 时 间 内 运 送 集 装 箱 的 箱 量 (TEU) 或 完 成 的 运 输 工 作 量 (TEU km), 称 为 运 输 生 产 率 W(TEU km/h), 且 有 如 下 算 式 : W=αβγqV, 式 中, α--- 工 作 时 间 利 用 系 数, 表 示 车 辆 载 箱 的 运 程 时 间 与 总 的 工 作 时 间 之 比 ; β--- 行 程 利 用 系 数, 表 示 车 辆 载 箱 行 程 与 总 的 行 程 之 比 ; γ--- 载 质 量 利 用 系 数, 表 示 车 辆 在 行 驶 过 程 中 有 效 载 荷 ( 集 装 箱 ) 与 车 辆 自 重 之 比 ; q--- 车 辆 能 载 运 集 装 箱 的 额 定 载 荷 ; V--- 车 辆 的 平 均 技 术 速 度 (km/h) 由 此 可 见, 要 想 提 高 W 运 输 生 产 率, 有 下 几 个 因 素 可 以 影 响 对 α 来 讲, 想 办 法 减 少 集 卡 待 机 侯 箱 时 间, 或 减 少 单 个 集 装 箱 的 平 均 等 待 时 间 ( 多 挂 方 式 可 以 大 幅 度 减 少 单 箱 侯 箱 时 间 ); 对 γ 来 讲, 提 高 有 效 载 荷, 在 牵 引 力 允 许 的 条 件 情 况 下, 增 加 挂 车 数 量 多 拉 箱 是 提 高 有 效 载 荷 的 最 好 方 法 ; 综 合 以 上 几 个 决 定 因 素, 以 上 算 式, 对 码 头 限 速 的 低 速 牵 引 车, 提 高 载 质 量 利 用 系 数 及 提 高 有 效 载 荷, 是 我 们 集 卡 提 高 运 输 生 产 率 最 可 行 的 出 发 点 关 于 集 装 箱 车 辆 提 高 运 输 生 产 率 的 问 题, 美 国 汽 车 工 程 协 会 和 康 明 斯 公 司 共 同 开 展 了 一 项 关 于 车 辆 能 源 和 排 放 的 综 合 研 究, 该 研 究 内 容 涵 盖 了 对 不 同 运 输 体 积 不 同 重 量 不 同 组 成 结 构 集 装 箱 运 输 车 辆 的 多 项 测 试 其 研 究 方 法 是, 利 用 康 明 斯 尖 端 的 车 辆 仿 真 模 型 工 具, 建 立 六 种 不 同 结 构 车 辆 的 运 行 模 型 ( 如 图 2 所 示 ), 并 通 过 一 条 经 典 路 径 来 测 量 和 分 析 它 们 的 油 耗 量, 除 此 之 外, 还 附 带 测 量 了 温 室 效 应 气 体, 包 括 CO 2,PM 和 NO x 等 气 体 的 排 放 等 图 2 六 种 不 同 结 构 组 成 集 装 箱 运 输 车 辆 如 图 2 所 示, 在 六 种 对 象 集 装 箱 运 输 提 效 的 研 究 中, 在 运 输 体 积 因 素 约 束 前 提 下 ( 载 货 对 象 首 先 是 集 装 箱 的 体 积, 然 后 才 是 集 装 箱 里 面 货 物 的 重 量 ), 集 卡 无 论 是 增 加 轴 数 还 是 增 加 挂 车 数, 有 效 载 荷 增 加 的 范 围 在 42% 到 80% 之 间 图 3 所 示 结 论 一 : 随 着 车 轴 和 半 挂 车 数 的 增 加, 集 卡 的 有 效 载 荷 也 会 增 加 ( 图 3 为 六 种 车 辆 有 效 载 荷 图, 车 辆 类 型 对 应 5-axle: 5-axle Track-Semitrailer;6-axle:6-axle Track-Semitrailer;DBL:Double;RMD:Rocky Mountain Double;TRPL:Triple Trailer Combination;TPD:Turnpike Double)
同 样, 在 运 输 体 积 因 素 约 束 前 提 下, 可 以 看 到 每 辆 车 型 的 燃 料 经 济 性 情 况 不 论 选 哪 种 车 型, 在 车 全 重 相 同 条 件 下, 燃 料 节 能 效 果 的 差 值 小 于 5% 图 4 所 示 结 论 二 : 车 辆 全 重 和 发 动 机 功 率 大 小 是 影 响 燃 料 经 济 性 的 主 要 因 素, 轴 数 和 车 结 构 对 燃 料 消 耗 影 响 不 大 图 3 集 卡 有 效 载 荷 图 图 4 燃 料 经 济 性 对 比 图 以 上 两 个 研 究 点 的 统 一 结 论 : 在 目 前 普 遍 采 用 的 一 台 牵 引 车 加 上 半 挂 车 ( 一 头 单 挂 ) 的 车 辆 结 构 上, 只 要 牵 引 车 所 配 发 动 机 功 率 及 牵 引 力 许 可, 增 加 半 挂 车 的 拖 挂 数 量 ( 一 头 多 挂 ), 是 最 有 效 的 节 能 增 效 运 输 办 法 目 前 集 装 箱 码 头 的 牵 引 车 功 率 一 般 都 配 置 在 260 马 力 左 右, 均 为 低 速 ( 自 动 变 速 箱 ) 大 扭 矩, 牵 引 力 余 量 大 ; 同 时, 结 合 码 头 平 面 运 输 良 好 的 路 面 状 况 速 度 限 制 低 等 有 利 因 素, 为 我 们 将 传 统 的 一 头 单 挂 扩 展 为 一 头 多 挂 提 供 了 良 好 的 先 决 条 件 考 虑 到 新 的 多 挂 车 辆 对 传 统 单 挂 车 辆 的 影 响, 目 前, 我 们 的 一 头 多 挂 形 式 先 试 验 性 采 用 一 头 双 挂 的 组 成 方 式 三 两 种 一 头 双 挂 车 辆 的 技 术 性 能 介 绍 图 5 两 种 一 头 双 挂 集 卡 运 输 车 辆 图 5 所 示 为 本 码 头 现 场 在 用 的 两 种 一 头 双 挂 集 卡 运 输 车 辆 示 意 图
第 一 种 为 半 挂 全 挂 组 合 方 式 ( 图 5 左, 为 A 型,1~8 轴 从 左 至 右 与 卡 车 轮 胎 对 应 ): 具 体 组 成 是 牵 引 车 (1 2 轴 ) 一 级 半 挂 车 (3 4 轴 ) 带 鞍 座 牵 引 车 (5 6 轴 ) 二 级 半 挂 车 (7 8 轴 )4 个 部 分 ; 一 级 半 挂 车 后 安 装 有 德 州 方 向 机 厂 DF2728-49-20 型 挂 车 牵 引 装 置, 该 牵 引 装 置 的 牵 引 杆 与 5 6 轴 共 同 构 成 带 鞍 座 牵 引 车, 以 上 4 个 组 成 部 分 均 可 分 离 和 快 速 连 接,2 级 半 挂 车 均 可 单 独 半 挂 使 用, 带 鞍 座 牵 引 车 和 二 级 半 挂 车 组 合 成 一 套 全 挂 车 (5 6 7 8 轴 组 合 ); 所 以, 称 这 种 结 构 为 半 挂 全 挂 组 合 方 式 第 二 种 为 双 半 挂 组 合 方 式 ( 图 5 右, 为 B 型,1~8 轴 从 左 至 右 与 卡 车 轮 胎 对 应 ): 具 体 组 成 是 牵 引 车 (1 2 轴 ) 一 级 半 挂 车 (3 4 5 轴 ) 二 级 半 挂 车 (6 7 轴 )3 个 部 分 ; 一 级 半 挂 车 尾 部 挑 出 一 套 鞍 座, 该 鞍 座 用 于 与 第 二 级 半 挂 车 的 快 速 连 接,2 级 半 挂 车 也 可 单 独 半 挂 使 用, 直 观 感 觉 是 通 过 一 级 半 挂 车 后 部 的 挑 出 鞍 座, 叠 加 连 接 上 第 二 级 半 挂, 一 级 半 挂 的 3 4 5 轴 同 时 要 承 受 一 二 级 半 挂 的 载 荷, 称 这 种 结 构 为 双 半 挂 组 合 方 式 以 上 两 种 一 头 双 挂 组 合, 通 过 长 时 间 的 运 行 试 验 比 较, 各 有 优 缺 点, 表 1 作 简 要 比 较 表 1 两 种 一 头 双 挂 集 卡 性 能 比 较 车 辆 形 式 及 特 征 半 全 挂 组 合 (A) 双 半 挂 组 合 (B) 评 价 比 较 整 列 车 长 度 稍 短 稍 长 A 优 转 弯 半 径 及 通 过 性 半 径 小, 跟 车 及 通 过 性 好 半 径 大, 通 过 性 差 些 A 优 整 列 车 倒 车 性 能 倒 车 操 作 稍 差 倒 车 操 作 稍 好 B 优 组 合 方 便 拆 卸 组 合 方 便 性 组 合 不 方 便 B 优 半 挂 车 通 用 性 通 用 性 好 一 级 半 挂 尾 部 挑 出 固 定 鞍 座, 通 用 性 差 A 优 刹 车 安 全 性 刹 车 安 全 性 好, 二 级 半 挂 车 对 一 级 半 挂 车 影 响 小 刹 车 性 能 稍 差, 叠 加 的 二 级 半 挂 车 对 一 级 半 挂 车 冲 击 大, 易 侧 翻 A 优 载 箱 安 全 性 第 二 级 挂 车 组 合 成 全 挂, 载 荷 分 布 合 理, 载 箱 安 全 一 级 半 挂 尾 部 挑 出 鞍 座 牵 引 二 级 半 挂 外, 要 承 受 二 级 车 的 重 力 方 向 载 荷, 一 二 两 级 半 挂 车 相 互 在 垂 直 方 向 上 载 荷 影 响, 不 安 全 A 优 牵 引 连 接 安 全 性 如 果 打 方 向 超 限, 易 损 坏 牵 引 杆 均 为 鞍 座 连 接, 可 靠 性 更 好 B 优 以 上 两 种 车 辆 结 构 在 本 码 头 均 有 使 用, 综 合 考 虑 各 个 因 素,A 型 车 因 通 用 性 安 全 性 更 具 优 势, 已 在 大 批 量 使 用 四 一 头 双 挂 车 辆 与 普 通 单 挂 车 辆 的 燃 油 消 耗 对 比
关 于 对 一 头 多 挂 车 辆 ( 目 前 为 双 挂 ) 与 普 通 单 挂 ( 单 挂 ) 车 辆 的 燃 油 消 耗 对 比 试 验, 我 们 总 体 上 设 定 了 3 种 试 验 模 型, 使 用 相 同 型 号 及 相 同 批 次 牵 引 车, 均 在 码 头 现 场 实 车 运 行 跟 踪 : 1) 模 拟 空 箱 转 场 试 验, 参 与 车 型 为 : 普 通 单 挂 带 40 英 尺 空 箱 A 型 双 挂 带 2 个 40 英 尺 空 箱, 堆 高 机 码 箱 表 2 空 箱 转 场 能 效 对 比 表 车 型 公 里 数 KM 箱 数 TEU 总 耗 油 l TEU 单 耗 l/teu TEU 公 里 单 耗 ml/teu.km 单 挂 111 50 49.3 0.99 8.88 双 挂 115 92 56.2 0.61 5.32 比 较 空 箱 模 式 下 双 挂 较 单 挂 可 节 油 40% 2) 模 拟 重 箱 转 场 试 验, 参 与 车 型 为 : 普 通 单 挂 带 40 英 尺 20 吨 重 箱 A 型 双 挂 带 2 个 40 英 尺 重 箱, 轮 胎 吊 码 箱 表 3 重 箱 转 场 能 效 对 比 表 车 型 公 里 数 KM 箱 数 TEU 总 耗 油 l TEU 单 耗 l/teu TEU 公 里 单 耗 ml/teu.km 单 挂 98 52 64.5 1.24 12.76 双 挂 107 98 74.5 0.76 7.14 比 较 重 箱 模 式 下 双 挂 较 单 挂 可 节 油 44% 以 上 两 个 模 型 相 比 说 明, 重 箱 状 态 下 (20 吨 ), 有 效 载 荷 增 加, 在 合 理 的 发 动 机 匹 配 所 确 定 的 燃 油 经 济 性 的 前 提 下, 节 油 效 果 更 为 明 显 ; 当 然 随 着 载 荷 增 加, 节 油 效 果 有 可 能 会 下 降 3) 多 台 双 挂 直 接 参 与 生 产, 随 机 载 运 空 箱 重 箱 与 普 通 单 挂 的 总 体 统 计 比 较 表 4 单 挂 双 挂 实 测 能 效 对 比 表 (11 年 8 月 份 ) 数 据 车 型 箱 数 TEU 总 耗 油 l TEU 单 耗 l/teu 单 挂 多 台 268989 284820 1.07 双 挂 多 台 52570 4048 0.77 比 较 总 体 情 况 比 较, 双 挂 较 单 挂 目 前 数 据 比 较, 可 节 油 28% 需 要 说 明 的 是, 根 据 我 们 的 实 测 数 据, 当 双 挂 车 的 月 作 业 箱 量 超 过 4000TEU 时,
TEU 单 耗 马 上 降 为 0.64 升 /TEU; 以 上 3 组 对 比 数 据 说 明, 实 测 状 态 下 的 生 产 组 织 及 配 套 作 业 安 排 达 不 到 模 拟 测 试 状 态 下 的 高 效 性, 一 头 多 挂 需 要 我 们 有 更 好 的 配 套 生 产 组 织 来 支 持 五 一 头 多 挂 车 辆 使 用 成 效 与 展 望 一 头 双 挂 在 我 们 码 头 的 应 用 是 成 功 的 首 先, 从 生 产 效 率 上 来 讲, 一 头 多 挂 的 应 用, 减 少 了 牵 引 车 投 入, 一 台 双 挂 挂 车 基 本 上 可 以 当 1.8( 根 据 作 业 线 运 行 实 测 ) 台 单 挂 挂 车 使 用, 在 不 增 配 集 卡 数 量 的 同 时, 大 幅 度 提 高 了 桥 吊 的 单 机 效 率 和 船 时 效 率 ; 第 二, 从 经 济 效 益 上 来 讲, 双 挂 挂 车 较 单 挂 挂 车 节 能 约 为 30%, 如 按 每 年 100 万 箱 量, 双 挂 作 业 比 例 50% 计, 可 节 约 成 本 约 280 万 元, 并 且 一 头 多 挂 的 应 用 在 很 大 程 度 上 减 少 了 司 机 的 配 置 数 量, 降 低 了 人 力 使 用 成 本 总 的 来 说, 一 头 多 挂 所 具 备 的 高 效 节 能 降 人 力 成 本 三 大 优 点, 能 有 力 提 升 公 司 核 心 竞 争 力, 推 进 建 设 绿 色 集 装 箱 码 头 进 程 一 头 多 挂 集 装 箱 运 输 模 式 具 有 良 好 的 发 展 空 间 和 应 用 前 景, 下 图 6 为 港 吉 码 头 港 区 大 批 量 使 用 一 头 多 挂 式 双 挂 挂 车 的 现 场 作 业 图 图 6 一 头 多 挂 运 输 方 式 在 港 吉 码 头 的 现 场 运 行 实 图