集装箱运输新能源汽车绑扎方案及可靠性分析

摘要：针对目前新能源汽车滚装运输运力不足的问题，结合国际国内最新规范和指南要求，明晰绑扎耗材、装箱单位及人员等要求，提出集装箱运输新能源汽车的绑扎方案。通过理论计算和试验对绑扎可靠性进行分析验证，为集装箱安全运输新能源汽车提供参考。

关键词：海陆联运；新能源汽车；绑扎；支架

        一、引言

       近年来，中国已成为全球最大的新能源汽车产销国，新能源汽车销量连续9年世界第一，是世界新能源汽车市场发展最快的国家。中汽协数据显示，2023年，中国新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比增长35.8%和37.9%，市场占有率达31.6%。新能源汽车已成为中国出口新增长点。汽车海运出口通常以远洋滚装船运输为主，但随着出口量的激增，其运力已出现不足。集装箱运输新能源汽车可实现高效海陆联运，因此成为有效补充。

       根据《国际海运危险货物规则》的规定，车辆装载在集装箱内进行海上运输时，须划为第9类危险货物。^[1]虽然传统燃油车集装箱运输技术上已比较成熟，但以锂电池作为主要动力源的新能源汽车使用集装箱运输，尚需更多实践探索和总结。本文结合国际国内最新规范和指南要求，在借鉴燃油车集装箱积载和绑扎经验的基础上，考虑新能源汽车主要危险特性提出绑扎方案，并通过理论计算和试验对绑扎可靠性做出分析和验证，为实现新能源汽车集装箱海陆联运的安全运输提供参考。

        二、运输现状

       目前通常采用40英尺标准高箱作为新能源汽车的装载运输工具，运输方式主要有三种：①一箱两车，即两平；②一箱三车，即两平一爬或一平两爬；③一箱四车，即两平两爬。其中一箱三车的两平一爬方式最为常见，装载如图1所示。

       图1中的支架相比于内载式运输支架和外载式运输支架的成本更低，考虑其回收运输成本高于新造费用，该类支架通常为一次性使用。

图1  两平一爬装载示意图

        ( 一 ) 绑扎耗材及相关部件要求

       为确保运输过程中的安全，需要对于车辆绑扎所用耗材进行严格的管控。

        1.捆绑带

       捆绑带技术应符合《乘用车公路运输栓紧带式固定技术要求 ( GB/T 31083—2014 )》的相关要求，适用于整备质量不大于2 500 kg的工况。用于乘用车轮胎固定或运输架与集装箱之间的拴固，捆绑带的破断拉力应不小于20 kN，宽度不小于50 mm。同时在捆绑带与轮毂和支架接触的边缘处，如存在非圆滑过渡的情况，与捆绑带接触面处需加垫衬或橡胶类外套，防止在运输过程中振动导致捆绑带被往复摩擦而损坏。

        2.支架

       支架是主要受力部件，其选材需要根据运输路线中可能遇到的最低温度来决定，在严寒地区使用时应特别注意，建议采用不低于-20 ℃使用条件的低温钢，防止低温脆断。支架的额定载荷应不小于2倍车辆整备质量；同时应能使车辆安全可靠固定，具备使车辆不发生移动的车轮限位装置、紧固装置及防护装置；此外，应可确保车辆装卸安全便捷，尽量不使用手葫芦方式起吊。

        3.楔木

       楔木在使用前应确认木材已进行相应的熏蒸处理，标记齐全，符合国际植物检疫措施标准第15号 ( ISPM15 )。楔木的尺寸根据使用位置来确定，确保间隙能被有效填满，两辆平车的前后轮都塞有楔木，如图1所示。为防止车辆前后、左右滑动，《国际道路运输安全货物系固指南》建议楔子的高度h至少应达到轮胎半径R 的三分之一；楔木放置时，朝向货物的角度约37°，形成一个直角三角形，各边长度比为3：4：5且90°的角朝上。如图2所示。

图2  楔木阻挡示意图

        4.车辆

       目前新能源汽车主要有混动和纯电动两种，《上海港锂电池类危险货物水路运输指南》指出装箱前需对车辆进行外观检查：确保相关危险货物牢固安装在车上；电池、发动机、压缩气瓶等无泄漏迹象；须防止所安装的电池在运输过程中损坏、短路和意外启动 ( 如采用断电措施 )；运输中电池的荷电状态控制在20%~50%范围内。此外，混动车辆应特别注意燃料箱中的易燃液体不得超过其容量的四分之一，且在任何情况下不得超过250 L。

        5.集装箱

       装箱前应检查集装箱，箱体完好无漏水、地板平整、结构敏感件无超公约范围变形、箱壁无影响车辆安全距离的变形，此外应确保集装箱在有效检验周期内，箱内系固的拉环完好，无影响使用的破损、变形。

        ( 二 ) 装箱单位及人员要求

       装箱单位应制定相关的装箱方案，并对现场操作人员、监装人员进行培训及考核。监装人员必须熟悉装箱方案，装箱前应对相应的绑扎材料、集装箱、车辆、支架进行检查，确保与装箱方案一致后，方可按装箱方案进行装箱作业，以确保方案能够得到有效实施。

       此外，建议结合装箱方案编制相应的装箱检查表，内容至少包括：集装箱状况检查、乘用车状况检查、辅助材料检查、乘用车装箱检查、关闭集装箱检查等。监装人员在监装过程中逐箱检查、记录，确保装箱检查无遗漏、后续责任可追溯。

        三、绑扎方案

       绑扎方案至少包含：车辆信息；集装箱信息；箱内装车绑扎信息，如箱内车辆绑扎平面示意图、车辆与周围的最小安全距离、支架的材料及规格尺寸、最大允许载荷及图纸；绑扎过程中所用到的耗材信息；装车流程，如装箱前检查、装车顺序、如何装车、如何绑扎、如何固定。其中以下几方面的因素需要重点考虑：①支架与集装箱地板的固定；②楔木与集装箱地板的固定；③车与车、车与箱之间的安全距离。目前主要是通过铁钉对支架、楔木与集装箱地板固定，效果较好。支架两侧辅以楔木，将空隙塞满，防止支架左右晃动。

       安全距离主要为在运输过程中加速、振动等原因导致车辆的晃动留出空间。虽然轮胎已通过绑扎的方式固定，但是车身并未得到固定，在运输过程中车辆的避震弹簧仍然会导致车辆发生各方向的位移。《乘用车集装箱运输技术要求 ( JT/T 1287—2020 )》中给出安全距离不小于60 mm。在一次试验中，由于三车布置不合适，最后一辆车与箱门距离只有55 mm，装箱完成后运输企业为避免麻烦没有进行车辆布置调整，在进行倾斜测试后车辆完好，但路试后车辆油漆被刮发生货损，检查轮胎位置未发生可见位移。考虑捆绑带在运输过程中会有一定松动，建议安全距离不小于100 mm。

        四、绑扎可靠性分析

       在公路运输和海上运输过程中，会因陆运车辆刹车、高速变道及海运船舶在风浪中运动等造成运输的车辆产生加速度。《货物运输组件装载指南》( CTU Code ) 中规定的公路运输和海上运输时可能会产生的加速度系数见表1和表2。

表1  公路运输的加速度值

表2  海上运输的加速度系数

        ( 一 ) 理论核算

       针对图1中平、爬两种绑扎模式，需要分别计算其绑扎的可靠性。以某型号新能源车为例，采用图1的装车方式，运输方式为海陆联运。以箱内第一辆倾斜安装在支架上的车为例，为防止其移动，需确保外加的系固力不小于因惯性加速度产生的力，受力情况如图3所示。

图3  倾斜安装车辆受力

       无论公路运输还是海上运输，为防止货物水平移动，需确保施加的外力及摩擦力大于运输过程中的惯性力，因此建议测量最小预紧力F 的值来验证绑扎可靠性。理论验证公式如下 ( 纵向方向，由于力的夹角不一致分为向前和向后 )。

       向前公式为

c_x · m · g≤μ · ( c_z · m · g+F_1z+F_2z ) +

                                       F_1x + F_2x          ( 1 )

       向后公式为

c_x · m · g≤μ · ( c_z  ·m · g+F_3z+F_4z ) +

                                       F_3x + F_4x           ( 2 )

       横向方向公式为      

式中：m 为汽车自重，kg；g 为重力加速度，N/kg；μ 为车辆轮胎与支架接触面的摩擦系数；F_iy 为第i 根捆绑带纵向拉力，N；F_ix 为第i 根捆绑带横向拉力，N。F_iz 为第i 根捆绑带垂向拉力，N。

        ( 二 ) 倾斜试验

       为确认系固的牢固性，可以采用实际倾斜试验验证。试验的绑扎方式需与实际运输一致，为了在倾斜试验中获得与计算方式相同的载荷，该系固布置试验应逐渐增加平台的倾斜角度至α。

       倾斜角度α 是预计方向的水平加速度c_x，y 和垂向加速度c_z 的函数，如图4所示。试验角度由水平加速度c_x，y 和因数γ 决定，γ 取值为

         γ =min ( μ，B/H，L/H )       ( 4 )

式中：μ 为车辆与地面或支架接触面的摩擦系数；B 为车辆横向最大尺寸 ( 通常为车辆宽度方向 )；H 为车辆垂向最大尺寸 ( 通常为车辆高度方向 )；L 为车辆纵向最大尺寸 ( 通常为车辆长度方向 )。

图4  倾斜角度值

       某品牌车辆进行的纵向和横向倾斜测试的示意图如图5和图6所示。运输条件为海陆联运，海域为C，c_x，y 取0.8g的红线，γ 取0.6，查图4得倾斜角度40.8°，试验后车辆应保持原位 ( 仅有有限移动 )，同时需确保车辆的安全距离不小于最小要求值。

图5  纵向倾斜测试

图6  横向倾斜测试

        ( 三 ) 道路运输测试

       通常情况下，运输企业都会根据其自身情况制定《驾驶员手册》，规定驾驶过程中的一些细则，道路运输测试需结合企业的实际情况进行。例如某企业要求驾驶员：正常情况下，高速公路上重车时速不超过80 km/h，避免急刹；城市道路及一般道路上重车时速不超过50 km/h，避免急刹；转弯时速度不超过30 km/h，转弯半径不小于10 m；过减速带时速度不超过30 km/h。在进行道路运输测试时，则需要针对上述要求逐项进行测试，试验后车辆应保持原位 ( 仅有有限移动 )，同时需确保车辆的安全距离不小于最小要求值。

参考文献：

[1] 赵国强,夏蕾蕾,孙雨晴.新能源汽车海上集装箱运输难点及对策[J].世界海运,2023(9):26-30.

作者简介：

纪鹏飞，中国船级社质量认证有限公司上海分公司，验船师，工程师。

       本文刊发于《世界海运》2024年第4期，转发须注明作者和原文出处。