货车多功能化的研究与实践
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摘 要 为适应铁路运输多元化的需求，我国在发展通用货车的同时研制了大量的专用货车，特别是中铁特货有限责任公司的成立，为专用货车的发展搭建了良好的平台。
专用货车一般只运输一种或少数特定货物，同种车辆要求装载的货物重量或外形尺寸比较统一，这些特点很好地满足了特定货物的装卸和运输。
但是从货车的使用情况看，目前部分货车的利用率较低，尤其是一些专用性较强的专用车辆大量闲置，其主要有以下几方面原因：
一是运输的货物具有单向性，例如钢卷、矿石、煤炭等运输；二是运输的货物具有周期性、季节性，例如小汽车的运输；三是特定货物受我国经济建设发展变化的影响很大，运输量主要集中在某一时期，例如家畜（禽）、高铁桥梁、大型发电设备等运输；四是特定货物运输量少，例如轧钢机机架、加氢反应器等大型设备运输。
当这些货物不再需要运输，货车特别是专用货车也就失去了市场，被迫大量闲置或空驶，这不仅是对车辆资源本身的浪费，而且这些闲置的车辆还要挤占本身就十分有限的线路资源，造成运能的浪费。
因此探索与研究货车的多功能化，拓展车辆的使用功能，提高货车特别是专用货车的使用效率十分必要，也是货车研究的一项重要工作。南车二七车辆有限公司对此进行了深入的研究和大胆的实践。
一、一种车辆，多种功能
以往货车产品研发的重点是对车辆的强度、疲劳、可靠性等方面的研究，这固然是车辆研发人员的主要工作，但是随着市场经济的发展，产品研发还应当重视货物的运输组织、计价方式对运输对象、运输成本的影响，对货源组织、用户需求进行详细的调研和分析，在方案设计时充分考虑车辆全寿命周期的服役性能。
因此对于运输那些具有单向性、周期性、季节性货物的车辆，应尽可能对车辆进行多功能化设计，实现一车多用。按照这个思路，近年来公司研制了大量的多功能化产品。
共用车可谓这方面最经典的案例。NX17A是我公司1998年研发的第一代共用车，它是为减少车辆运用中的排空问题，在平车的基础上增加了集装箱锁头，因此该车同时兼有普通平车和集装箱专用车两种功能，即当锁头翻下埋入地板后，车辆具有平车功能；当锁头翻起，车辆具有集装箱车功能。两种功能互不妨碍，可灵活启用。目前，共用车已形成NX17、NX17B、NX70、NX70A四大系列，共有近5万辆投入运用。
汽车―普货两用车是公司正在研发的新产品。由于我国汽车生产基地基本集中在东南沿海和东北、华北等地，西部地区基本没有汽车整车生产基地，因此向西北、西南运输汽车的车辆只能重去空回，汽车运输呈现很强的单向性；同时，国家法定节假日前后是我国汽车销售的旺季，而在每年的六、七、八几个月则属于汽车销售淡季，汽车运输量也因此具有一定的季节性。
柔性货车是公司从国外引进的一项先进技术。该车主要用于轮式装备的运输，其最大特点是中部车体与两个转向架上的端部底架为柔性连接。如果路基附近的场地较为宽阔平坦，中部车体可向轨道两侧偏移，货物可在轨道两侧装卸；如果路基附近的场地不够宽阔平坦，也可通过中部车体与端部底架纵向完全分离，将端部底架推开，使货物直接在轨道上装卸。其优点是装卸方便、快捷，装卸过程仅需7～8分钟、单人操作即可，在铁路沿线无站台处可快速实现滚装滚卸，提高轮式装备机动能力，特别适合军事装备、救援装备、特种车辆等运输。
二、统筹设计，预留转换
虽然车辆的多功能化设计深受用户的欢迎，但并不是所有车辆都可以同时实现一车多用，特别对一些运输对象单一而特殊的专用货车，往往无法实现多种功能的兼顾。对于这类货车，需在方案设计之初就统筹考虑，在保证主要使用功能的前提下，提前预留车辆的其他功能，一旦运用条件成熟，可以通过简单的改造使车辆具有另外一种功能。这种车辆虽然也具有多种功能，但多种功能间不可随时转换，它适用于在一段时期内运量相对集中的某些特定货物的运输。
DL1型运输大吨位预制梁专用车就是其中一例。该车是2006年为适应我国高铁客运专线建设用大吨位预制桥梁的运输而研制的，由于车辆能适应多种规格预制梁的加固要求，使用安全可靠，操作方便快捷，因而深受用户的欢迎。但是随着我国客运专线逐步建成，DL1型大吨位预制梁运输专用车也将逐步完成运输使命。因此该车在开发设计时，已经考虑车辆退役后的使用功能，在车辆底架上提前预留了装载集装箱的功能，同时将专用桥梁装载加固装置与车体的连接方式由焊接改为螺栓连接。
70t级、80t级平车设计都采用了这种理念。以70t级平车为例，装用木地板的N70型平车和装有集装箱锁闭装置的NX70A型共用车采用完全相同的底架结构，两者可以通过加装或拆除锁头、并调整相应木地板长度实现互换。若将NX70A型共用车变成N70型平车，只需拆除集装箱锁座和锁头，并延长相应地板即可；而将N70型平车转换成NX70A型共用车则更加简单，在原底架上预留的锁座支撑座上直接组焊锁座并组装锁头，并去除部分地板即可。
三、同一平台，多样空间
由于历史原因，目前部分种类和外形尺寸基本一致的货物仍采用不同的车辆运输，即使是同种功能的产品也因设计主导单位不同而产生许多型号，给使用和维护带来不便，这类情况在施工设备中表现较为突出。对此应对各种货物装载和运输情况进行详细的归纳整理，对各种施工机械的使用工况进行分析计算，使运输车辆尽量统型、标准，方便用户的使用和维护。
架桥、轨多功能平车就是在这种思路下诞生的新产品。为便于架桥机、铺轨机等铁路施工设备的使用和管理，使架桥机组、铺轨机组用平车进一步标准化和系列化，公司研制了可同时满足TJ165等型架桥机组及DPK32型铺轨机组用平车的使用要求的NJ3、NJ4型平车，该两种平车经过前期运用考验已于近期通过了铁道部组织的技术鉴定。
四、延伸下游，拓展功能
对于既有产品，可以通过挖掘潜力，充分利用既有车辆上的装载或加固结构，研制不同货物的装载衍生品，在不改变车辆结构的前提下，通过加装这些装载衍生品，使车辆具有运输多种货物的功能。
作为平车的主导设计单位，近年来公司针对平车利用率较低的问题进行了有益的探索和实践，先后研制或预研了散堆箱、钢卷座架、大口径管道运输座架、军用装备运输座架等多种系列化产品，在这些装载衍生产品的研制中也沿用了一物多用、多功能化设计的思路，研制了钢卷-矿石运输两用散堆箱等产品，不但拓展了平车的使用功能，提高了车辆利用率，而且这些装载衍生品的销售也为公司带来了可观的经济效益。
综上所述，多功能设计的成败关键在于方案设计时要统筹考虑、周密安排，统筹设计主要体现在强度设计、结构设计和工艺设计三个方面：
强度分析中要全面分析车辆转换前后受力的状况，按照最不利的结构进行分析计算，并进行最不利工况的试验验证。
结构设计中应采用模块化设计，比较典型的是按照转换后产品的受力提前在底架等部位设置足够强大的支撑座、受力筋等，以求改造的工作量最少，转换速度最快。
值得注意的是，多功能化设计和功能拓展是货车设计的一种思路，但铁路货车毕竟不是变形金刚，不能机械地采用或苛求。多功能化设计必须充分考虑到每种运用工况的安全性、可靠性，特别不能因为兼顾某种功能而降低了车辆主要功能的发挥，或造成操作不便、成本大幅提升，它需要设计师长期的积累和实践，不断汲取和钻研，分析和借鉴其他物流装备先进、成熟的运输经验，统筹设计，周密安排，并进行必要的试验验证，不断优化，才可能研制出满意的多功能产品。
（作者单位为中车北京二七车辆有限公司）