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《集装箱运输危险货物的包装条件及装载加固方法研究》（摘要）

《集装箱运输危险货物的包装条件及装载加固方法研究》

王春生（0302），西安理工大学

铁路运输中，把具有燃烧、爆炸、腐蚀、毒害、放射射线等性质，在运输、装卸、保管过程中能引起人身伤亡和财产毁损而需要特别防护的货物，称之为危险货物。

目前经由铁路运输的危险货物共九大类21项，10000多个品名，每年新增的危险货物品名有成百种。年运量约10000万吨。

为了保证危险货物运输安全，铁道部决定采用集装箱运输危险货物，并制定了规划。根据规划要求，到2002年，全国危险货物办理站由目前的1727个，减少到600个，95%的危险货物采用集装箱运输。

我国地域广阔，铁路分布面广，在北部寒冷地区冬季气温可达零下三、四十度，而在大部分南方湿热地区，夏季气温高达零上四十余度，加之东西、南北绵延数千公里，运到期限可长达十余天，危险货物在如此大的温差条件下，又经如此长时间的运输，其不安全因素加大，对集装箱的要求也必然提高。

我国化学工业的全方位发展，使得我国危险货物的品种和数量，在世界上也较一般国家要多，这也对我国铁路危险货物集装箱运输提出了更多的要求。

1.5主要研究内容

1.5.1重点地区集装箱内外温度的研究
1.5.2确定危险货物集装箱类型，为设计通用箱、自备箱和专用箱提出技术要求;
1.5.3根据箱内温度变化对所装货物稳定性的影响，以及货物与集装箱的相容性等因素，确定货物进箱条件及包装要求;
1.5.4确定危险货物集装箱装载及加固的基本技术条件;
1.5.5探讨流通过程中各种环境条件对集装箱内危险货物的影响;
1.5.6对危险货物集装箱运输组织的研究。

1.6采用的研究和试验方法

1.6.1根据气象分析资料，确定实测温度的地点和时间，然后进行现场集装箱内、外温度测定;
1.6.2实验室试验:测定在箱内最高温条件下各类危险货物稳定性;测定各类危险货物与集装箱材料的相容性。

第二章集装箱箱内环境温度的研究

目前，国外成件包装危险货物大部分已采用大型集装箱运输，联合国危险货物运输专家委员会出版的《危险货物运输》以及各单项国际运输组织(如海协、空协、货协等)也推荐使用集装箱。

为保证运输的安全，必须对集装箱的运输中出现的问题进行研究分析，集装箱内的温度就是一个突出的问题。集装箱内高温程度决定了进箱危险货物的种类及危险货物的包装条件，开展对集装箱内的温度测试和研究是一件重要而迫切的任务。

目前铁路上常用的集装箱有40英尺、20英尺、10吨和5吨箱，根据铁道部对危险货物集装箱运输发展的规划，大量使用20英尺、10吨箱进行危险货物运输。

为了解集装箱内最高温度范围，铁道部科学研究院标准计量研究所对10吨箱进行了实测，分析研究集装箱在高温季节、露天暴晒的最不利工况下，集装箱内的温度变化及最高温度范围。为集装箱运输危险货物提供适箱条件，以及为集装箱运输危险货物的方案实施提供可靠的依据，确保运输安全。

2.2测试基本要求
2.2.1测试时间、地点

我国幅源辽阔，铁路网遍布全国各地。由于危险货物运输具有发到地分散的特点，南北、东西气温差异很大，集装箱内温度变化千差万别，所以确定危险货物集装箱内最高温度值必须具有概括性，适用于全国各地。

根据铁道部科技发展计划项目一《危险货物集装箱运输条件的研究》报告，将实测地点选择为地处于干热气候区的新疆吐鲁番地区，长江流域的武汉地区，以及华南沿海地区的广州，分别代表我国最典型的三个高热地区。

具体地点和时间如下:

吐鲁番:1995年7月23日一7月31日
广州:1995年7月23日一7月25日
武汉:1995年7月29日一7月31日

2.2.2测试工况

吐鲁番地区:二只十吨集装箱，内装水果罐头的瓦楞纸箱，露天曝晒。广州地区:二只十吨集装箱，内装洗衣粉的瓦楞纸箱，露天曝晒。武汉地区:二只十吨集装箱，内装餐巾纸和包装纸的瓦楞纸箱，露天曝晒。

2.2.3测试仪器

吐鲁番地区:山东省德州生产的硒仪y型数字温度巡检仪二台，精度。。分辨率。。每只10个探头，定时采集，自动打印。

广州、武汉地区:广州五所研制的十五路智能温度巡检仪一台，测量误差士0.2’C，定时采集，自动存储，输出打印。共十五只探头。

2.2.4测点要求

集装箱内温度主要取决于周围空气温度，太阳辐射、大地和周围物体的热辐射等因素。集装箱内货物的温度主要通过箱壁的热传导和周围的热幅射产生，因此集装箱温度测试的布点主要考虑如下几个方面:

太阳直射下的空气温度反映箱体周围的最高空气温度，为便于进行箱内外温度分析和计算，所以在集装箱附近的大气中设置测点。

集装箱顶面向阳面和西晒面是箱体吸收热量的主要方面。为了解箱体内外壁的最高温度和内外温差，应在箱体内外面(重点是顶面和西晒面)设置测点。

为了解货物表面最高温度和货件之间的温度差异，应在货物的不同位置设置测点，本试验要求在第一层货物表面和第二层货物表面设置测点。

根据以上分析，集装箱实测布点和代号如下:
A:集装箱顶外表面。
A’:集装箱顶内表面。
B:集装箱西晒侧外表面。
B’:集装箱西晒侧内表面。
C:集装箱内装物不同位置的测点。
D:空气温度或太阳直射的空气温度。

2.3.1数据资料分析

大气温度：吐鲁番地区是我国出现气温最高的地区，叶鲁番气象台提供历史上最高温度为47.7OC。试验期间最高温度为40.6oC(1995年7月24日)，比历史上最高温度低于7.1OC。

广州地区历史上最高气温为38.7C，试验期间气温为34C，比历史上最高温度低4.7C；武汉地区历史上最高气温为40’C，试验期间气温为38C，比历史上最高气温低1.4C。

2.3.2集装箱各部位温度

由于集装箱是铁板制成，内部没有任何隔热层，所以集装箱内部温度受箱外大气温度，太阳辐射强度、日照时间、周围风速以及使用工况等影响较大。这些因素发生波动时，箱内温度也会相应变化。

由于大气温度是各种因素作用的综合反映，所以大气温度和箱内温度的相关性比较显著，从实测记录中也可以证实这点。所以该报告以大气温度为基准来分析对比和推导箱内温度。根据上述三个地区的实测和分析，集装箱各部位的温度变化论
述如下:

从上述三个地区典型的温度分布图可以看出，集装箱各部位的温度变化和每天气温的变化相一致。当气温上升时，集装箱各部位温度也上升，当气温下降时，集装箱各部位温度也下降。

从8:00以后，太阳辐射强度加大，阳光由斜射开始转为直射，气温和箱内温度上升，如吐鲁番在16:00箱内A’点达到最高。吐鲁番16:00以后，广州、武汉13:30以后，气温继续上升，在17:00达到最高。但太阳辐射强度开始下降，阳光由直射开始转为斜射，这时箱内温度开始下降。有一个小时左右时间，箱内温度和气温呈背离走势，吐鲁番、武汉箱内A’、Cl温度提
前于气温达到全天最高温度。广州q温度和气温同步。由于集装箱是一个封闭壳体，受太阳辐射和热辐射效应，箱内温度不断
累积上升，白天箱内温度比大气温度高许多，箱体内侧温度高于外侧温度。

从上述三个地区实测数据分析，由于集装箱顶面受太阳直射的影响，集装箱内顶壁A’温度最高，武汉地区实测达到77.4C，其次是箱内最上面第一层表面温度C或q点最高，武汉地区实测最高为72C。第二层货物表面温度明显下降，武汉地区实测最
高温度为61.6C.

从实测数据可以看出，各测点的温度变化规律基本一致，箱内温度受大气温度的影响，早上温度从低点开始上升，到中午或之后一段时间达到最高。晚上温度又降到低点，逐渐接近大气温度。

集装箱内温度从顶部向下温度逐渐降低。由于集装箱内顶直接受热辐射作用，内顶温度A’实测温度最高。武汉地区实测77.4’C，比外侧A温度73℃还要高4.4’C。其次是货物表面温度q或q点最高，武汉地区实测最高为72℃。再其次是第二层货物表面温度C:或C’:或C’3，武汉地区实测最高为61.6’Co

集装箱内各部位的温度除受外界环境的影响外，集装箱的装载方式和货物的物理性质(如电热容t)也同样影响各部位的温度范围和变化。从实际中可以看出，最上层货物表面温度是箱内货物的最高温度点，从上向下，温度逐渐下降，下降程度和货物及其包装的物理性能，传热系数及热容量有关。

第一层和第二层货物表面的温度差取决于货物本身的热容量，热容量大的货物吸收热量多，下面的货物温度就降低，最底层货物温度将逐渐接近大气温度。所以集装箱内的高温对箱内最上层的货物影响最大。

2.3.5国内外资料分析

我国吐鲁番属于干热气候类型，我国没有极干热类型。所以按标准规定电工电子产品运输条件最高气温应为70’C。1996年9月铁道部标准计量所提出的“运输包装件环境条件的研究一20英尺集装箱高温暴晒和运行试验箱内环境温度的研究“报告中提出，集装箱内装弹药在吐鲁番地区试验，箱内顶实测最高温度61.3C、空气温度最高为52.2C。

根据本报告十吨集装箱普通货物在新疆吐鲁番地区实测分析结果，运输包装件环境条件的研究报告中对20英尺(20吨)集装箱装普通弹药在新疆吐鲁番地区试验分析结果，集装箱在新疆吐鲁番地区运输，箱内最高环境温度为70’C。

广州地区和武汉地区是属于我国亚热气候类型，按照正C和国家标准选用原则，这些地区的运输环境中高温等级不会出现70’C以上的温度。本次实测在武汉地区箱内顶温度出现77.4’C，在货物表面出现72’C的高温。超过了上述标准范围。说明我国长江流域和东南沿海地域，有些地区存在独特的气候，某些参数如高温，在正C和国家标准中不能复盖。对危险品在这些地区运输过程中，从安全的角度考虑，集装箱内高温环境应考虑为85’C为宜。

据本次实测和有关标准资料分析，建议我国铁路采用集装箱运输危险货物箱内高温环境考虑为85C。

从本次报告提供的实测数据和理论分析，箱内顶壁温度高于箱内空气温度和货物表面温度，在个别地区可能出现高于85’C的现象。所以，箱内货物不要装的太满，不要接触到箱顶，最好货物和箱顶之间留有一定的空间，确保运输和货物的安全。

第三章危险货物集装箱类型的研究

研究结果认为:我国铁路危险货物集装箱，在目前的一段时期内，应设置下列四种类型的集装箱:
①危险货物通用集装箱
②危险货物专用集装箱
③危险货物特种集装箱
④罐式集装箱

危险货物通用集装箱:是适用于大多数危险货物装运的集装箱，它与“普通集装箱”，在设计和构造上大体相同，但是对箱体的隔热性，防止雨水的渗漏性，撒漏清洗的方便性，抗静电性，以及箱体材料的抗腐蚀性能等方面，都应有较高的要求，特别应采用耐用酸碱的内壁防护条件;此外，危险货物通用集装箱应以10吨箱为主，考虑到一些危险货物的产量及危险性的需要，也可设置5吨或1吨箱;危险货物通用集装箱主要由铁路设置。

经过分析比较和认真的研究后，提出了“危险货物通用集装箱”按两步实施的解决方案。

首先，在危险货物使用现有的普通货物集装箱时，按照货物的不同性质，分别情况给予处理。即:

3.2.1对于大多数性质相对稳定，且不易造成集装箱污染的危险货物，可以直接使用现有的普通货物集装箱作为“危险货物通用集装箱”的代用箱。

此类货物主要是:

采用小包装的危险货物(即有内、外包装，且每个单位包装数量又较少的货物);

固体货物(麻袋、纸袋及编织袋包装的除外)；

无刺激性气味的液体货物(采用小开口铁桶或塑料桶盛装的，且包装外部清洁，封口严密的)等货物。

初步估算这些货物约占危险货物集装箱运输总量的50%左右;

3.2.2对于稍易造成集装箱污染或损害的危险货物，在采取了有效的防护措施，以达到防止污染和损害集装箱的目的后，也可使用目前的普通货物集装箱作为“危险货物通用集装箱”的代用箱。

此类货物主要是:麻袋、纸袋或塑料编织袋包装的固体货物，铁桶或塑料桶盛装的有一定刺激气味的流体货物，放射性货物(放射性矿石、矿砂除外)等。

对于稍易造成集装箱污染或损害的危险货物，在采用了有效的衬垫等防护措施后，使用目前的普通货物集装箱，作为“危险货物通用集装箱”的代用箱是安全的。初步估算这些货物约占铁路危险货物集装箱运输总量的30%左右;

3.2.3对易于造成集装箱污染或损害箱体的危险货物，如:毒害品、放射性矿石、矿砂或玻璃、陶瓷易碎容器盛装的液体危险货物等，需使用“危险货物专用集装箱”或“危险货物特种集装箱”。

在实施上述方案的同时:建议铁道部在新制造的普通货物集装箱时，尽量考虑到“普通货物集装箱”与“危险货物通用集装箱”之间的通用性。为此可采用耐酸、碱的内、外壁防护涂料，按照便于洗刷除污的结构设计制造，并顾及到防静电、隔热和防止雨水渗漏等要求。特别是对于10吨及10吨以下的集装箱最好能按上述要求制造，这样做相对投资少，不用专门制造“危险货物通用集装箱”，而且由于采用了耐酸碱的防护涂料和便于洗刷除污的设计，可延长集装箱的使用年限，并方便了集装箱的清洗，由此得到的效益可补偿集装箱制造中顾及到危险货物运输所增加的投资。

总之，采用“危险货物通用集装箱”的方案，是考虑到我国铁路危险货物运输的实际而提出的。在目前的运输组织工作及包装条件下，运输危险货物时如果不采用“危险货物通用集装箱”，必然造成箱体污染，增大运输事故。

随着我国铁路运输组织工作的改进、货物包装质量的提高以及集装箱设计和制造日趋合理，最终将达到普通货物集装箱与“危险货物通用集装箱”之间的完全互用;或普通货物集装箱采取衬垫防护或洗刷除污处理等措施后，与“危险货物通用集装箱”之间达到完全互用。

3.3危险货物专用集装箱
危险货物专用集装箱:是适用于装运某几类危险货物的集装箱。为了适应这些危险货物特殊需要，在箱体的设计和构造上，须要有更加严格的要求，如:爆炸品专用集装箱，对隔热、防静电等应有特殊要求;毒害品专用集装箱应对有利于洗刷除污作出特殊设计。此外，危险货物专用集装箱还应在箱体或箱门处，涂刷有明显的专用标志，如:毒害品专用集装箱应在箱体和箱门处涂刷“毒害品专用箱”等标记。危险货物专用集装箱可由铁路设置，也可由货主自备。

课题组针对我国铁路危险货物运输的实际，建议设置以下三种类型的“危险货物专用集装箱”:
①爆炸品专用集装箱
②压缩气体和液化气体专用集装箱
③毒害品专用集装箱〔包括放射性矿石、矿砂用〕

目前我国爆炸品在铁路上运输，除少量采用“爆炸品保险箱”等办理外，大部分是按整车办理运输的，并要求使用木底棚车装运，且在未限定“停止制动作用”时，应当使用有防火板的木底棚车装运。

对于“爆炸品专甩集装箱叮的技术要求，除应达到危险货物通用集装箱”的基本要求外，其防静电的性能也应达到:在干早季节，不致因为静电的积聚而导致火花放电;其隔热、防热的性能应达到:在湿热季节，箱内的最高温度不应高于铁路棚车内部的最高温度【即不高于55’c](该温度的确定，是鉴于爆炸品多年来使用棚车装运，基本保证了运输的安全)。

3.3.2压缩气体和液化气体专用集装箱

压缩气体和液化气体危险货物在铁路运输中，主要是以钢质气瓶办理运输的，此类容器的特点是，对温度和机械作用较为敏感，在高温、撞击湃跌或碰撞等外界作用时，极易发生泄漏或爆炸等严重事故。加之该种容器的外形等特性，易于滚动、歪倒。因而该类货物如果没有特殊的防护措施，在一般的集装箱内装运时，难以堆码、放置稳定，故发生撞击、摔跌或碰撞的
可能性是很大的;加之夏季高温时集装箱内的温度较棚车要高数十度，处于通用集装箱中的压缩气体和液化气体钢质气瓶，其不安全隐患是极大的。为保证运输安全起见，压缩气体和液体气体危险货物应采用“压缩气体和液化气体专用集装箱”办理运输;对于“压缩气体和液化气体专用集装箱”的技术要求，除应达到“危险货物通用集装箱”的基本要求外，其隔热、通风的基本性能要求达到:在湿热季节，“压缩气体和液化气体专用集装箱”内的温度不高于铁路棚车内部的最高温度，即不高于55C;为防止在运输过程中气体钢质气瓶发生碰撞、倒塌、滑动，“压缩气体和液化气体专用集装箱”内应设置“钢质气瓶托架”，以防止运输中货物的各种位移，“钢质气瓶托架”由发货人按铁路要求设计制造。

对于压缩气体和液化气体集装箱运输的另一种方案:由于爆炸品专用集装箱”具有很好的隔热性能，而压缩气体和液化气体货物又基本上不会造成“爆炸品专用集装箱”内部环境污染。所以，该类货物可以考虑夏季使用“爆炸品专用集装箱”(配以“钢质气瓶托架”)办理铁路运输，而在其他季节，则可采用“危险货物通用集装箱”(配以“钢质气瓶托架”)办理铁路运输。

毒害品专用箱。由于目前铁路运输中，对于毒害品和放射性矿石、矿砂皆限使用“毒品专用车”。对于“毒害品专用集装箱”的技术要求，除应达到“危险货物通用集装箱”的基本要求外，还应对有利于洗刷除污作出特殊设计，以便于集装箱的
洗刷和洗刷污水的排放，以及洗刷后的通风干燥。

3.4危险货物特种集装箱

危险货物特种集装箱:是为适应少数危险货物安全运输需要，而特别设计的集装箱，如针对需要控温运输货物而设计的控温特种集装箱;又如适用于需要通风散热货物的通风特种集装箱等。危险货物特种集装箱原则上应由货主自备，并需经铁路批准后方可使用。

考虑到目前我国铁路部门对此类货物的确定，还没有规定明确的品名，我们建议暂以联合国危险货物运输专家委员会编写的:《关于危险货物运输的建议书》中所提出的，需要特别防护的危险货物品名，作为需要采用“危险货物特种集装箱”的品名。

3.5罐式集装箱
罐式集装箱是专用装运酒类、油类(如动植物油)、液体食品以及化学品
等液体货物而设计的，还可以装运酒类及其他液体的危险货物。
罐式集装箱主要由罐体和箱体框架两部分构件组成。框架一般用高强
度钢制成，其强度及尺寸应符合国际标准的要求，角柱上也装有国际标准角
件，装卸时与国际标准集装箱相同;罐体的材料有钢和不锈钢两种，视所装
货物的需要而定。如罐体全部采用不锈钢，则体价格昂贵。目前，有的在钢
板上包一层不锈钢，或在罐内壁涂一层环氧树脂。为了防止罐内货物残留
于壁面上，罐体的内壁最好进行研磨抛光。罐体外壁采用保温材料，形成双
层结构，使罐内液体与外界充分隔热。对装载随外界温度变化而增加粘度
的货物，装卸时需要加温，故在罐体下部设有加热器。在运输途中为了能从

外面随时观察罐内的货温，罐上还装有温度计。
罐体顶部设有人孔(即装货口)，用于货物装卸，装货口的盖子必须水
密，罐底设有排出阀。罐的结构应便于拆卸和容易清扫。此外，罐上还应设
有安全阀和梯子，罐顶最好有踏脚板，便于人员在顶上操作。

罐式集装箱在设计制造时应考虑如下条件:
(1)根据货物的腐蚀性、毒性、可燃性等有害程度和货物本身的变质特
性来选择用罐的内壁材料，必要时罐内需灌人惰性气体以保证运输安全。
(2)应按照货物的相对密度、粘形、膨胀率、蒸汽压力等来决定罐的结
构强度和安全阀等装置。
(3)要考虑装货地和卸货地的装卸设施和货物装卸设备，来决定罐内
清扫的方法，便于清扫作业。
此外，在运输中应注意如下问题:
(1)设计时罐的强度是以满载为条件的，在运输中如罐内货物呈半罐
状态，则货物将对罐壁产生巨大的冲击力，在运输中必须充分注意。
(2)装载危险货物的罐式集装箱，其结构和制造材料还要符合国家有
关危险货物在运输、装卸和贮存中的法律规定，并应备有专门的消防和安全
设备。

第四章危险货物进箱条件的研究
4危险货物进箱的研究