限載裝置保障集裝箱吊裝安全的探索與實踐

劉彬 張曉峰

中圖分類號：U169 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）4-183-02

摘 要 針對近年來頻繁發生的集裝箱卸平車吊起車輛脫軌事故隱患，從集裝箱卸車過程的客觀原因、車輛構造、作業過程等進行全面分析，指出當前依靠制度要求和人員操作控制不能完全杜絕此類事故的發生。通過對集裝箱吊裝設備的限載技術改造來準確判斷集裝箱是否與車輛完全脫離，實現未脫離時自動停止起升，保障集裝箱卸平車的作業安全。

關鍵詞 集裝箱 F- TR鎖 限載 集裝箱正面吊

隨著現代物流的深入推進，集裝化運輸作為鐵路現代物流發展的重要戰略，成為鐵路貨運增量行動的重要著力點和貨運增量的重要增長點，集裝箱辦理站、運輸量、運輸貨物品類和箱型等均呈現大幅增長。2018年度鐵路總公司完成集裝箱運輸1375萬標箱，同比增長33.4%。集裝箱運輸在提高裝卸機械化，提升裝卸效率，減少貨物周轉時間降低運輸成本的同時，相關安全隱患也應運而生，特別是在集裝箱卸平車作業中發生損壞車輛的事故成高發狀態。分析集裝箱吊裝作業的安全風險，采取有效措施來杜絕此類事故的發生具有很強的必要性和緊迫性。

一、集裝箱裝卸作業中安全隱患的分析

近年來集裝箱卸車時因與車輛未脫離造成吊起車輛的安全事故呈高發現象，以2018年度為例，全路通報集裝箱吊裝造成車輛脫軌D2事故就高達22起，無論從作業設備、責任單位還是發生時間上都存在普遍性，已成為貨裝安全的最大頑癥之一。

（一）近年集裝箱裝卸作業中發生的幾起典型事故

1.2019年2月11日沈陽局高天線與天橋站接軌的錦州港海泰專用線內卸車時，操作不當造成南頭1輛（X705311983、空 ）2位臺車3、4位脫軌制動閥閥桿折、3位輪對脫軌，19時20分企業自行復救完畢。原因：隆承泰物流有限公司使用正面吊卸集裝箱作業時，由于操作不當，將車體帶起，導致三、四位脫軌制動閥破損，二位轉向架重車脫軌。

2.2018年3月9日南昌局集團公司峰福線福州東站使用8號門式起重機對X70 5243885集裝箱吊卸作業時，門式起重機司機在現場只有1名輔助作業人員的情況下進行點動試吊，將集裝箱吊起約80mm后，未確認集裝箱角件孔與車輛鎖頭分離，也未得到信號指揮王堅發出起吊信號的情況下，再次起吊集裝箱約300mm時，信號指揮王堅發現集裝箱角件孔未與車輛鎖頭分離，平車被帶起，造成二位臺車3、4位輪對脫軌，三位、四位自動制動脫軌裝置破損，二位交叉桿變形。

（二）集裝箱裝卸作業中發生事故的客觀原因分析

1.對集裝箱平車發生事故的車輛構造進行分析。發生事故的車輛主要集中在集裝箱專用平車，都是卸箱作業起吊時連同集裝箱平板一并吊起導致的車輛脫軌，且損壞車輛均為安裝使用F-TR型集裝箱鎖。

（1）F-TR型集裝箱鎖的主要目的是為防止集裝箱在運行途中發生集裝箱箱體脫離，改進原直鎖頭變為鷹嘴鎖頭，且兩端的導向面朝向相反，此構造在起吊集裝箱時易發生和鎖頭不能完全脫離的情況。F-TR型鎖頭部共有四個面對集裝箱起到落箱導向、鎖固和出箱導向作用。當正常起吊集裝箱時，集裝箱箱體應隨著鎖頭導向面順鎖頭方向的水平轉動（0.34度）從而完全脫離車輛。但在實際作業中，由于向上阻擋臺或導向面與箱角之間產生銹蝕、夾雜異物、凍結、箱體變形等情況時發生卡滯現象造成箱角一個或多個不能脫離的情況，此時若未及時發現繼續起吊就會造成連同車體一并吊起的情況。

（2）車輛系統為防止由于車輛脫軌繼續運行造成事故擴大，在車輛上加裝了自動防脫制動拉環裝置，此裝置在車輛發生脫軌后會使車輛排風制動以減少事故損失，但在集裝箱裝卸作業中如果發生集裝箱箱體未脫離連同車輛一并起吊15厘米左右也可導致變形損壞從而造成該車輛排風制動，一旦發現不及時進行調車作業就可能造成車輛脫軌。

2.現場作業過程因素的分析。由車輛構造可以看出，在卸集裝箱作業過程中，只有在確認四個箱角完全脫離鎖頭的情況下再繼續起吊才能防止此類問題的發生，而實際作業中作為操作司機一方面操作水平參差不齊，另一方面駕駛室距離起吊物距離較遠，特別是作業量大的情況下要做到每次起吊都能精準平穩操作顯然很難實現，這也是造成事故發生的主要原因。同時貨裝作業人員大多對車輛構造情況不掌握，即使發現吊起車體的情況也往往會認為沒有后果，盲目進行復位了事，殊不知為調車作業埋下了嚴重安全隱患。

二、當前集裝箱吊裝安全采取的主要措施及分析

1.從鐵路總公司層面采取的安全防范措施。為杜絕此類問題的發生鐵總2015年度開展了集裝箱門式起重機專項整治活動，對集裝箱作業門式起重機全部配置了防搖吊架，并對電器操作系統進行了變頻更新改造，安裝安全監控裝置等多項技術改造來保障集裝箱作業時的平穩操作和安全輔助，但這些技術改造對卸箱時可能發生連同車輛一同吊起的安全隱患卻不能直接有效杜絕。

2.相關規章文電和作業制度的具體要求。各集團公司貨運部門均針對此類問題下發了《關于規范F-TR型集裝箱鎖裝卸作業程序的通知》并傳達學習到作業人員，講解了車輛構造、明確了作業程序五部作業法，嚴格按照此方法進行操作可以杜絕次安全隱患的發生，但在生產實際中執行情況完全依賴作業人員的精準操作很容易發生失誤。

3.現場作業人員的安全意識分析。通過對多個集裝箱作業站的一線作業人員開展此類安全隱患的研討發現：一是貨裝人員年齡結構偏大、文化層次偏低，對相關的專業技術知識相對匱乏，不了解在集裝箱作業中如果發生吊起車輛的情況可能帶來的調車事故；二是親身經歷貨裝事故相對較少，特別是沒有遇到過此類問題認為只要作業的時候盡心盡職就不會有問題發生，對集裝箱裝卸作業中的一些新的安全風險意識還比較淡薄。

三、防范集裝箱裝卸作業安全風險的初步探索

鑒于原有的防控手段主要依靠人控為主的單一方式，存在諸多不確定性和各種偶然因素，不能完全杜絕此類隱患。通過對集裝箱吊裝作業的過程和設備的分析研討，利用限制起重設備起吊重量的方式，可以有效杜絕此類安全隱患。

（一）通過限制集裝箱吊裝設備起重量來防止吊起集裝箱平車的可行性分析

1.集裝箱吊裝時起重量的分析。現有集裝箱發送以20英尺和35噸敞頂箱占比較大，其中20英尺通用集裝箱自重2.25噸，箱貨總重普遍在30噸以內；35噸敞頂箱自重2.75噸，箱貨總重35噸以內；集裝箱平車自重均大于18噸，按最小吊起力矩計算單側吊起車輛的起重量需大于9噸。由此可見，卸空集裝箱時起吊重量在3噸-11噸之間，卸重箱時起吊重量在35-39噸之間，即能完成集裝箱的正常起吊，又能有效防止將車輛一同吊起的事故發生。

2.利用限載控制點實現超重停車的設計依據。根據集裝箱空、重箱吊裝重量及集裝箱平車車輛重量的綜合分析，確定5噸和36噸兩個重量控制點。當吊卸空集裝箱時，空箱重量2-3噸左右小于限載起重量5噸控制點，如起吊時集裝箱箱角與集裝箱平車鎖頭未脫離時由于車輛重量導致起吊重量大于5噸，可以實現超重停車的設計要求；當吊卸重箱時重箱重量在30-35噸之間小于限載起重量36噸控制點，如起吊時集裝箱箱角與集裝箱平車鎖頭未脫離時由于車輛重量導致起吊重量大于36噸，也可以實現超重停車設計要求。

3.集裝箱吊裝設備起重量控制的分析。現有集裝箱起重主型設備為門式起重機和集裝箱正面吊。門式起重機可安裝起重量限載器來進行起吊貨物的重量識別和起升控制連鎖控制；正面吊現有安全裝置已具備了起重力矩的檢測和泄壓保護措施，通過在控制系統軟件中寫入設定的起重量控制限制點和空重轉換開關即可實現設計目標。

（二）門式起重機限載裝置的改造與實現

1.門式起重機起重量超載限制器的功能概述。起重量超載限制器通常由兩個重要結構組成，即稱重傳感器和稱重控制儀表。在門式起重機上，起重量超載限載器的作用是通過稱重控制儀表判別起吊重量有無超載，并輸出相應狀態控制信號，保護門式起重機避免超載作業產生險情的一種安全保護裝置。以某站36噸集裝箱門式起重機使用丹東三友電器廠生產的WZ-1D型起重量限載器為例，在限載器內設有3個中控繼電器，根據貨物重量分別控制起重機相應的起升速度，當起重量小于5噸時，起升速度為高速起升，當起重量大于5噸，小于27噸時，起升速度為中速起升，當起重量大于27噸，小于36噸時，起升速度為低速起升，當起重量大于36噸時，起重量限載器自動切斷電源停止起升。

2.門式起重機技術攻關具體實施措施。為實現卸空箱時起重量超出5噸時實現自動斷電停止起升的功能，在原有電器連接的基礎上分別加裝了兩個繼電器，一個在5噸的繼電器備用常開觸點上加裝一趟二次通斷電路，用中間繼電器來進行控制，當吊卸平板車集裝箱作業時，箱體與車體蘑菇頭未完全脫離時，超過設定的重量時（5噸）繼電器會自動打開切斷起升電源。當吊裝重箱作業時，通過另一個加裝的繼電器二次回路給電，恢復到原有36噸起重量限載器進行運行，在卸重箱時也可實現超重自動停車的設計目標。

3.集裝箱正面吊限載裝置的改造與實現。（1）集裝箱正面吊測重及限載功能概述。集裝箱正面吊普遍采用液壓傳感器的采集和系統力矩測算來完成吊起貨物的重量檢測，配合變幅和伸縮梁位置的狀態檢測保護正面吊的作業安全，當位置檢測裝置及重力檢測裝置的檢測值大于吊載保護裝置的預設值時，控制器自動保護停止正面吊繼續起升，防止因司機誤操作造成設備的傾覆。（2）集裝箱正面吊技術攻關具體實施措施。在集裝箱正面吊既有的起重量軟件安全保護控制系統中分別加入5噸重量控制點和36噸重量控制點，然后通過加裝轉換開關分別設立空箱模式、重箱模式和自由模式的控制點。當切換到空箱模式時，起吊重量大于5噸時控制器對液壓起升自動保護，強制停止繼續起升；重箱模式時，起吊重量大于36噸時控制器對液壓起升自動保護，強制停止繼續起升；自由模式時恢復設備原有保護模式。

四、結語

本文針對近年來頻繁發生的集裝箱吊裝時因與車輛未脫離造成吊起車輛的安全事故，從作業過程、人員、設備等方面分析原因，針對性提出通過對集裝箱吊裝設備起重量檢測和限制的技術改造來實現集裝箱吊裝作業中的自動保護，為集裝箱吊裝作業人員減少了安全風險，提高了作業效率。經現場近1年門式起重機1萬余車卸箱測試、集裝箱正面吊1.5萬余車卸箱試驗，該措施均能安全高效達到設計目的。并具有以下四方面特點：

改造成本低。無論是門式起重機限載裝置的安裝還是集裝箱正面吊的限載程序和硬件改造，均無需較大的經濟投入，只需幾千元的改裝費用即可完成。

現場操作方便。對于集裝箱裝卸機械的操作手，無需進行繁瑣操作，只需按照吊裝集裝箱的空重情況，采取相應的空重箱作業模式即可有效的杜絕卸集裝箱時與平車未脫離吊起車輛的安全事故。

作業效率高。在集裝箱吊裝過程中，如果集裝箱與平車正常脫離時可連續作業，無需頻繁確認起吊狀態，提升集裝箱卸車作業效率。

可靠性強。通過重量控制可以有效的判斷起吊集裝箱是否與車輛完全脫離，并在載荷超過正常重量時自動停止，不會因操作人員失誤而造成事故。

參考文獻：

[1] 程付超.鐵路集裝箱平車防誤吊系統的研究與實現[N].學術探討，2017（10）：58-62.