火車綁扎的海事現場檢查研究

◎ 張偉 大連海事局旅順海事處

李衛忠 中鐵渤海鐵路輪渡有限責任公司

王猛 大連海事局旅順海事處

火車輪渡是滾裝客船的一種，裝載火車、汽車和旅客的多功能傳播，旅順海事處轄區目前共有三條火車輪渡船，船舶裝載艙共有兩層，下層火車艙裝載火車，二層汽車艙裝載汽車，火車由尾門開關進出直接進行裝卸，汽車艙有高架橋開到二層艙門進行裝載。火車輪渡是環渤海經濟帶重要的運輸方式，火車車廂是火車輪渡的主要貨物，因此，研究火車車廂的綁扎問題具有重要的安全意義。

近幾年來，通過對大量的海運事故的調查表明，很多事故的發生是由于貨物的移動引起的。滾裝船由貨物移動引起的事故原因占主要原因，研究貨物系固與綁扎對實際滾裝船舶的安全具有重要的現實意義，因此，海事部門對滾裝客船的安全監管，貨物系固與綁扎是現場監管的重中之重。中華人民共和國海事局報據SOL A S公約1994 年修正案的要求規定：凡從事“貨物單元”遠輸的船舶必須攜帶《貨物系固手冊》。《貨物系固手冊》是各船公司根據所屬船舶的實際情況，按SOLAS公約的要求編寫的，由主管機關批準，用來作為船舶系固工作的指南。

1.貨物所受的作用力

（1）船舶在海上航行時，搖擺運動通過加速度形式影響貨物。加速度可分為縱向、橫向和垂向的加速度。加速度的大小取決于船舶尺寸、穩性以及風浪的特性等因素。

①貨物的受力通常由縱向分力、橫向分力、垂向分力組成。就貨物積載和系固而言，縱向和橫向的力是主要的。

②貨物的受力通常隨積載高度和離船舶在航行時的擺動中心的橫向距離的增加而增加。搖擺中心通常近似取在水線面的漂心處。最強烈的力位于前部、最后部和每一側的最高積載位置。

③橫向力的增加與船舶穩心高度有直接關系。

④不適當的操縱（航向和航速）也可能造成作用于船、貨的不利的力。

圖1 單節車廂綁扎示意圖

⑤雖然使用減搖裝置可改善船舶在風浪中橫搖的特性，但這種裝置的作用在計劃貨物積載和系固時不應考慮進去。

（2）估計貨物移動風險時應考慮的因素。①貨物尺寸和物理性質；貨物在船上的位置和積載；③船舶適于運輸的特定貨物；④系固裝置是否適合特定貨物；⑤預計的季節性氣候和海況；⑥在預定航次期間預計的船舶特性；⑦船舶穩性；⑧航次的地理區域；⑨航次時間。

（3）貨物的系固裝置。應特別注意，在貨物系固裝置間力的分布應盡可能平均，如果做不到，則這些裝置應相應加固。如果由于系固裝置的復雜結構或其他情況，負責的人不能根據經驗和良好船藝知識來確定該裝置的適當性，則應使用可接受的計算方法對裝置加以驗證。

（4）磨損后的剩余強度。系固裝置和設備應有足夠的剩余強度，可經受使用壽命期間的正常磨損。

（5）摩擦力。如果貨物和船舶甲板或結構或貨物運輸裝置間的摩擦力不足以避免滑動的危險，則應使用軟板或橡膠之類的合適材料增加摩擦力。

（6）海上監督。防止貨物不當積載和系固的主要方法是監督裝貨作業和檢查積載。可能時，應在整個航行期間對貨物處所進行定期檢查，以確保貨物、車輛和貨物運輸裝置保持安全系固狀態。

2.火車車廂綁扎系固計算

中鐵渤海1號船舶貨物綁扎手冊是根據1974年國際海上人命安全公約的1994年修正案的要求，且按照MSC/745《編制貨物系固手冊的導則》的具體要求編制的。作為指導船長及船員提供正確的貨物單元的裝載和系固指導，手冊中明確了船長作為船上貨物系固綁扎的責任人。手冊中提供的資料和要求與船舶穩性報告書《1966年國際載重線公約》、船體強度和裝載手冊以及IMDG的要求相一致。手冊規定了船上的貨物系固設備及其布置方式，以便對貨物單元進行正確的系固。“手冊”不排除海員的良好船藝，也不替代積載和系固的常規做法。

表1 中鐵渤海1號船舶參數

表2 綁扎材料強度參數

本研究以中鐵渤海1號為例，船舶所載貨車不受風浪的直接作用，船舶有關基本參數如表1和表2。

下面以80噸重量火車為例，火車重心距艉垂線距離32.9米，其余火車重量火車車廂和不同火車重心距艉垂線距離計算方法類似，計算火車車廂綁扎系固的受力分析，火車車廂尺寸：L×B×H=14.0米×3.4米×4.4米，火車重量80噸，其中轉向架重量7.4噸，車體重72.6噸，千斤頂預頂力100KN，摩擦系數為0.3，考慮橫向受力時，因車體與火車行走部分是相對獨立的，行走部分的橫向力由鋼軌承受，車體的橫向力由千斤頂和綁扎鏈控制，縱向力由脫鉤控制，每節車廂由四個千斤頂、每側4條綁扎鏈控制，每列最前一節車廂脫鉤連接艙壁固定，最后一列車廂車摯止動。單節車廂綁扎示意圖見圖1。

火車重心距艉垂線距離：X1=32.9 X1/L=32.9/164.6≈0.20

基本加速度：a x=2.0 m/s2ay=5.6m/s2az=6.2m/s2

船長與航速修正系數：k=0.345V/L-2+（56.62L-1034.5）/L2=0.3 45×18/16 4.6-2+（56.62×164.6-1034.5）/164.62=0.79

船寬與初穩性高之比：

B/GM=24.8/2.75≈9.02

船寬與初穩性高修正系數：1.14

修正后的加速度：a x'=1.5 8 ay'=5.04m/s2az'=4.9m/s2

垂向系固角：合適的垂向系固角為45～60本船取α=50° f=0.87

外力：

縱向力：Fx=m×ax'=72.6×1.58≈114.7kN

橫向力：Fy=m×ay'=72.6×5.04≈365.9kN

垂向力：Fz=m×az'=72.6×4.9≈355.7kN

力的平衡：

每個千斤頂預頂力100kN時的摩擦力：100×0.3=30kN，四個千斤頂摩擦力總和為N1=120kN，橫向滑動：n=（Fy-120）/fxCS=（365.9-120）/0.87×80≈3.53 實取n=4根

圖2 千斤頂現場圖片

圖3 車廂整體綁扎圖

即使不綁扎也不會翻倒

垂向支撐：

（每列車廂設4個千斤頂，千斤頂承受列車的垂向加速度引起的垂向力和預緊力，其余由列車轉向架本身承受）

綜合以上計算結果可以得知，現行的綁扎方式完全能夠滿足安全航行的需要。（圖2圖3所示）

3.現場監管檢查要點建議

（1）綁扎是否嚴格按照綁扎手冊要求進行綁扎，即4個千斤頂，每側4條綁扎鏈；

（2）千斤頂預緊力是否達到100kN，這點現場檢查時看千斤頂是否頂牢固不松動；

（3）綁扎鏈是否繃緊，綁扎鏈與垂線角度是否為50°；

（4）每節車廂脫鉤是否連接妥當，船頭第一節車廂脫鉤是否與艙壁連接妥當，最后一節車廂車掣是否安放妥當；

（5）綁扎鏈、千斤頂、張緊器等綁扎材料是否完好無破損，車廂、船體的系固點是否完好，以滿足綁扎應力要求。

（6）督促船上安排專人在監控室監控火車艙情況，建立定時巡視制度，發現問題及時解決。