我国国民经济和国际贸易的发展，希望提供周期短、效率高、速度快和可靠性高的运输方式。集装箱运输由于效率高、速度快和货损少，已为世界各国广泛采用。近年来，各国为了更好地发挥集装箱运输的优越性，促进集装箱运输的发展，除了设计制造更多数量的集装箱专用车外，还在车辆的型式上取得了巨大的发展，出现了通用集装箱车、公铁两用车、双层集装箱车、驮背运输车以及关节式运输车等。
国外运输车1.1世界各国普通集装箱平车发展状况
(1)集装箱平车数量持续增长，在制造底架长18.4m平车(可运3个20ft集装箱)的同时，也在制造底架加长到24.5m,可运420ft或2个40ft集装箱的平车。如美国载重为90.7t的平车，可运4个20ft或2个40ft箱，日本KOK—1—50000型平车可运3个20ft箱，前苏联批量生产的大吨位集装箱平车可运送3个20ft箱，并正研制底架长24.5m的平车。
(2)车体结构变化较大。有采用强大的中梁而使侧梁制成轻型结构的，也有采用短中梁而无贯通式中梁，借助强大的侧梁承载的，还有安装活动中梁的。
(3)为保证运送货物的完好性，集装箱平车安装加长行程的缓冲装置。
(4)有的集装箱平车的集装箱紧固装置在锁闭位时比平车底架高出一点，以便于叉车装卸。
1.2双层集装箱车
美国车辆限界较高，于70年代后期，开始组织双层叠装运输(DST)方式。DST的编组通常每列为20单元，每一单元由5辆关节式凹底货车构成，上、下两层均可装载40、45或48ft的集装箱。美国的国际联运货物列车，主要是DST运输方式。
1.3驮背运输
原由法国铁路发起，后被车辆限界较大的美国铁路应用,50年代以来有了迅速发展，现美国铁路约拥有6.7万辆驮背运输车，一般一辆货车可装运1台48ft拖车、1台45ft拖车或3台28ft拖车。采用门型桥式起重机或夹运装卸机来装卸。车辆限界较小的法国、德国等欧洲铁路在开始应用驮背运输车时采用凹底货车形式，驮背运输方式已约占西欧联运运量的30%。这种运输方式在工作效率方面虽存在一些问题，但由于省略了卡车终点站的分类和换装，可以直接向货主集结和配属，具有起动方便，可以快速装卸等优点。
1.4公铁两用车
美国铁路于70年代后期开发了铁路、公路都能运行的公铁两用车MARKⅣ,该种运输方式不需货车，铁路运输与公路运输可直接连接，在铁路终点站也不需要大型装载机械。以后又开发了可装卸铁路用转向架的MARKⅤ型车。除美国普及了该种运输方式外，西欧各国铁路也试制了一些型号的公铁两用车。
1.5关节式集装箱车
美国铁路从80年代开始大量使用关节式凹底平车来运输集装箱，采用双层叠装方式，一般5辆车为一单元，单元内车辆之间采用关节连接器连接并共用一个转向架，头、尾车能运2个20ft或1个40ft的集装箱，中间车辆能运40、45或48ft的集装箱，上层可运40、45、48或53ft的集装箱，列车总重量(由28个单元组成)近9000t,已使美国集装箱运输进入了重载运输阶段。现西欧、澳大利亚等国铁路均已在开发这一运输方式。
我国运输车2.1集装箱专用车的发展
我国的集装箱运输从50年代后期就起步了，但发展相当缓慢，在第一代集装箱车研制以前，基本采用敞车运输，不但效率低，而且轴重浪费严重。80年代初，北京二七车辆厂研制了第一辆集装箱专用平车NJ4,但由于该车设计参数不太合理，没有推广，直到80年代末二七厂研制了NJ6型(即后来的X6A型),才使我国第一代集装箱专用车批量生产，投入运营，现已有3600多辆在线路上运行。1994年二七厂利用世界银行贷款研制了我国第二代集装箱专用平车X6B型，现已有几百辆投入运营。
2.2存在的问题
我国集装箱运输车存在的问题可概括为数量少、品种单一、构成也不太合理。X6A型底架长13m,能运10t箱5个，也能运2个20ft箱或1个40ft箱，每延米载重4.89t/m。X6B型底架长15.4m,能运10t箱6个，也能运2个20ft箱或1个40ft箱或1个45ft箱，每延米重5.04t/m。这两种车均使用转8A型转向架，只有X6B型装运10t时才能充分利用轴重，而且当前我国铁路所拥有这两种车的总量还不到4000辆，远远不能适应我国集装箱蓬勃发展的形势。因此，当前除了制造更多数量的X6B型集装箱平车满足运输的需要外，还要研制技术参数比较合理、能适应下世纪初集装箱运输发展的新型集装箱专用平车。
我国的发展模式1994～2000年的《铁路主要技术政策》已明确要求大力发展集装箱运输，并积极发展国际标准箱，开展国际联运和大陆桥运输。我国大力发展集装箱运输的时期，也是铁路发展集装箱专用平车的大好时机。我国由于车辆限界较小，很难开展双层集装箱运输，不适宜发展双层集装箱车。而且，集装箱运输水平较低，运量与运能矛盾较大，现开展驮背运输还不能充分体现其快捷迅速的“门到门”优越性，所以在2010年前也不适宜发展驮背运输车。根据集装箱向大型化发展情况，国外的普通集装箱车普遍向大吨位、长底架方向发展。因此2010年我国集装箱车可能有以下几种模式。
(1)底架长为18.4m的平车，若仍用转8A型转向架，轴重21t,可运6个10t箱，也可运3个20ft箱或1个40ft加1个20ft箱或1个45ft,甚至1个48ft箱。国内现已有厂家研制出来。如用轴重为25t的2E轴转向架，可运7个10t箱，其余均同上。
(2)关节式集装箱车。关节式集装箱车可能有节数不同的组合，轴重可能有D轴、E轴或混合组合，能运各种型号标准箱，所用转向架，自重较轻，每延米重较大，轴重利用率较高，但需进行直达运输组织才能发挥其优越性。我国现已开始组织集装箱列车直达运输，将来也会有更多的集装箱快运线。但该车也会带来维修、管理上一些新问题。
3)随着冷藏集装箱的发展,2010年也有可能试制带有柴油发电机的集装箱车，作为运输冷藏集装箱的动力。
总之，铁路只有寻找到一种合理的发展模式，并大力发展集装箱运输车，才能满足经济和生产的需要，促进铁路运输现代化的发展。
设计介绍六轴粮食漏斗集装箱车是2014年太原轨道交通装备有限责任公司根据澳大利亚客户要求设计制造的新一代粮食运输专用车（见图1），该车主要用于铁路运输大麦、小麦和玉米等粮食作物，也可以装运其他货物。该车主要由粮食漏斗集装箱和集装箱平车组成，由车顶装载，底门或端门卸车，该车吊离上部的两个粮食漏斗集装箱箱后可作为集装箱平车继续使用，也可同时单独装运3个国际标准集装箱，不仅具有自重轻、容积大等特点，而且装卸方便、快捷，适应铁路货物运输的要求。
设计原则六轴粮食漏斗集装箱车专为澳大利亚铁路货车市场设计，在总体设计中首先将安全性和经济性置于首要考虑的因素，车辆应具有较好的可靠性与优良的动力学性能，技术参数与技术经济指标先进合理，并便于日常维护，在保证应有的工作能力和运用安全的情况下降低运营支出，扩大运输服务范围。一是在对国内外既有车型运用情况、结构特点、装卸货功能等综合分析基础上，确定该车的技术参数和结构方式，使技术经济指标先进合理；二是运用安全可靠，方便检修；三是操作简单、方便、安全、高效，符合人机工程及人性化设计要求；四是对车体外观及车体附属件进行工业化设计；五是产品设计与工艺设计协同进行，产品设计具有良好的工艺工程性，符合标准化、通用化、精益化设计要求，便于制造、检测及规模化生产。
设计目标按照澳大利亚客户的技术要求，集装箱车的设计、试验、制造和产品质量全面达到领先水平。首先，该车不仅可装运两个具有活动顶盖和自卸功能的粮食漏斗集装箱，还可作为集装箱平车装运国际标准集装箱。其次，粮食漏斗集装箱的活动顶盖以风动形式开闭，卸车方式以风动为主、手动为辅。第三，粮食漏斗集装箱与粮食接触部分均采用T4003不锈钢材料，集装箱平车主要承载结构采用屈服强度为450MPa的Q450NQR1高强度耐候钢，型钢以自制压型件为主，以减轻车辆自重并降低制造成本。第四，车体符合澳大利亚ROAPlateB限界的规定，车体使用寿命达30年。
参数及结构分析3.1主要技术参数选取分析
3.1.1车辆轴重与载重和堆密度及容积
澳大利亚一般9月至12月是收获粮食的季节，1月至6月是运输粮食季节，由于运输时间短，所以这就要求集装箱车必须设计由2个粮食漏斗集装箱和1个集装箱平车组成，这样不仅提高了车辆载重利用率，还缩短了货运时间。当运粮淡季时，该车还可将上部的2个粮食漏斗集装箱卸掉，作为集装箱平车继续使用。粮食漏斗集装箱分大、小两个漏斗仓，主要用来装运大麦和小麦。当装运大麦时，大小两个漏斗仓可同时使用；当装运小麦时，使用大漏斗仓。大麦堆密度为0.50t/m3，小麦堆密度为0.78t/m3。单个粮食漏斗集装箱总容积为63m3，其中大漏斗仓容积为51m3，小漏斗仓容积为12m3。参数计算：大小两个漏斗仓的车辆载重为63t，大漏斗仓车辆载重为80t。按照澳大利亚客户要求车辆轴重应设计为23t。鉴于该车结构复杂，零部件多，自重大，在保证车辆强度和使用寿命的前提下，通过有限元优化分析计算，合理优化车体结构，并选用高强度材料和压型件，将2个粮食漏斗集装箱的自重控制在14t，集装箱平车的自重控制在24.5t。而集装箱平车还可以装载其他规格的集装箱，当装载3个重载集装箱时，最大载重约为113.5t。
3.1.2车辆定距与车辆长度及车钩高度
按照要求，车辆定距为14377mm，车辆长度为20407mm，车钩高度（空车）为890mm。为便于使用叉车装卸普通集装箱，要求集装箱平车的锁头承载面距轨面高度（空车）为1060mm。
3.2主要结构选取
3.2.1粮食漏斗集装箱结构的确定
为了减轻车辆自重，降低车体重心，粮食漏斗集装箱采用了大圆弧包板结构，车内体由筋板、衬板、导流板、连接板等组焊而成，各压型梁件围成一个整体框架结构。为了便于运输，将不同堆密度的大麦和小麦设置成一大一小2个分隔开的漏斗仓，其顶部装料口的宽度为765～800mm（为方便装料确定为800mm）。对应两个漏斗仓的装料口，还设置了一大一小2个防雨挡风的活动顶盖，通过风动形式开闭。为了提高活动顶盖组装和检修时的安全性，并在车顶设置走道。为了便于卸车，在小漏斗仓端部设置了2个推拉式端门，在大漏斗仓底部设置2个推拉式底门。端门和底门的结构完全相同，开闭方式以风动为主，手动为辅。为使粮食不受污染，粮食漏斗集装箱与粮食接触部分均采用T4003不锈钢材质，其他部分采用了屈服强度为355MPa的Q355GNH高耐候结构钢。
3.2.2集装箱平车底架结构的确定
为使两个粮食漏斗箱下部伸出漏斗，集装箱平车的底架采用无通长中梁、中部为漏斗结构，由侧梁、牵引梁、枕梁、横梁、中央大横梁、集装箱引导装置等组焊而成。由于侧梁是主要承载构件，其为鱼腹形结构，为了提高侧梁强度，侧梁两端由双腹板和上、下盖板组成箱形断面，在鱼腹部增设了内外侧柱。为满足装运粮食漏斗集装箱和其他规格的集装箱，底架上共布置了20个安装集装箱锁头的锁孔，集装箱锁头可旋转，具有防倾覆和跳起功能。底架主要承载结构采用屈服强度为450MPa的Q450NQR1高强度耐候钢，为减轻自重并降低制造成本，底架采用板材和自制压型件组焊，地板上共开设了40个减重孔。
3.2.3风控管路装置的确定
为使粮食漏斗集装箱与集装箱平车相对独立，控制活动顶盖和底、端门开闭的风控管路装置全部布置在粮食漏斗集装箱上。5个操纵阀及空气过滤器、进风阀、排风阀、单向阀等配件集中布置在1个控制箱内，为方便操控，在粮食漏斗集装箱端部两侧各布置1个控制箱。为方便管路连接和检修，风控管路采用了尼龙软管和插拔式快装接头。
3.2.4风手制动装置的确定
为使粮食漏斗集装箱与集装箱平车相对独立，风手制动装置全部布置在平车底架上，其中305×254制动缸布置在底架大横梁的下方，手制动机布置在底架端部，为方便操作，手制动装置均采用具有双侧手轮的FSW型手制动机。
3.2.5车钩缓冲装置
采用偏心35mm的仰颈式车钩，在满足车钩连挂高度890mm的基础上降低了平车承载面高度，使平车高度适应装卸国际标准集装箱。
3.2.6转向架
采用自重较轻的3E轴铸造转向架，可满足车辆的使用要求。
结束语六轴粮食漏斗集装箱车不仅可作为粮食漏斗车，还可作为集装箱平车，它具有车体强度高、车辆载重大、检修周期长、维修和运输成本低等特点。粮食漏斗集装箱车的研制成功，不仅验证了产品设计合理及生产工艺的可行性，拓宽了运输服务范围，也为今后的批量生产加工积累了经验。随着我国铁路市场的不断开放，为了适应铁路货运市场的需求，六轴粮食漏斗集装箱车作为新一代粮食运输专用车对我国铁路粮食装运机械化运输起到了推进作用。
