火车绑扎的海事现场检查研究

◎ 张伟 大连海事局旅顺海事处

李卫忠 中铁渤海铁路轮渡有限责任公司

王猛 大连海事局旅顺海事处

火车轮渡是滚装客船的一种，装载火车、汽车和旅客的多功能传播，旅顺海事处辖区目前共有三条火车轮渡船，船舶装载舱共有两层，下层火车舱装载火车，二层汽车舱装载汽车，火车由尾门开关进出直接进行装卸，汽车舱有高架桥开到二层舱门进行装载。火车轮渡是环渤海经济带重要的运输方式，火车车厢是火车轮渡的主要货物，因此，研究火车车厢的绑扎问题具有重要的安全意义。

近几年来，通过对大量的海运事故的调查表明，很多事故的发生是由于货物的移动引起的。滚装船由货物移动引起的事故原因占主要原因，研究货物系固与绑扎对实际滚装船舶的安全具有重要的现实意义，因此，海事部门对滚装客船的安全监管，货物系固与绑扎是现场监管的重中之重。中华人民共和国海事局报据SOL A S公约1994 年修正案的要求规定：凡从事“货物单元”远输的船舶必须携带《货物系固手册》。《货物系固手册》是各船公司根据所属船舶的实际情况，按SOLAS公约的要求编写的，由主管机关批准，用来作为船舶系固工作的指南。

1.货物所受的作用力

（1）船舶在海上航行时，摇摆运动通过加速度形式影响货物。加速度可分为纵向、横向和垂向的加速度。加速度的大小取决于船舶尺寸、稳性以及风浪的特性等因素。

①货物的受力通常由纵向分力、横向分力、垂向分力组成。就货物积载和系固而言，纵向和横向的力是主要的。

②货物的受力通常随积载高度和离船舶在航行时的摆动中心的横向距离的增加而增加。摇摆中心通常近似取在水线面的漂心处。最强烈的力位于前部、最后部和每一侧的最高积载位置。

③横向力的增加与船舶稳心高度有直接关系。

④不适当的操纵（航向和航速）也可能造成作用于船、货的不利的力。

图1 单节车厢绑扎示意图

⑤虽然使用减摇装置可改善船舶在风浪中横摇的特性，但这种装置的作用在计划货物积载和系固时不应考虑进去。

（2）估计货物移动风险时应考虑的因素。①货物尺寸和物理性质；货物在船上的位置和积载；③船舶适于运输的特定货物；④系固装置是否适合特定货物；⑤预计的季节性气候和海况；⑥在预定航次期间预计的船舶特性；⑦船舶稳性；⑧航次的地理区域；⑨航次时间。

（3）货物的系固装置。应特别注意，在货物系固装置间力的分布应尽可能平均，如果做不到，则这些装置应相应加固。如果由于系固装置的复杂结构或其他情况，负责的人不能根据经验和良好船艺知识来确定该装置的适当性，则应使用可接受的计算方法对装置加以验证。

（4）磨损后的剩余强度。系固装置和设备应有足够的剩余强度，可经受使用寿命期间的正常磨损。

（5）摩擦力。如果货物和船舶甲板或结构或货物运输装置间的摩擦力不足以避免滑动的危险，则应使用软板或橡胶之类的合适材料增加摩擦力。

（6）海上监督。防止货物不当积载和系固的主要方法是监督装货作业和检查积载。可能时，应在整个航行期间对货物处所进行定期检查，以确保货物、车辆和货物运输装置保持安全系固状态。

2.火车车厢绑扎系固计算

中铁渤海1号船舶货物绑扎手册是根据1974年国际海上人命安全公约的1994年修正案的要求，且按照MSC/745《编制货物系固手册的导则》的具体要求编制的。作为指导船长及船员提供正确的货物单元的装载和系固指导，手册中明确了船长作为船上货物系固绑扎的责任人。手册中提供的资料和要求与船舶稳性报告书《1966年国际载重线公约》、船体强度和装载手册以及IMDG的要求相一致。手册规定了船上的货物系固设备及其布置方式，以便对货物单元进行正确的系固。“手册”不排除海员的良好船艺，也不替代积载和系固的常规做法。

表1 中铁渤海1号船舶参数

表2 绑扎材料强度参数

本研究以中铁渤海1号为例，船舶所载货车不受风浪的直接作用，船舶有关基本参数如表1和表2。

下面以80吨重量火车为例，火车重心距艉垂线距离32.9米，其余火车重量火车车厢和不同火车重心距艉垂线距离计算方法类似，计算火车车厢绑扎系固的受力分析，火车车厢尺寸：L×B×H=14.0米×3.4米×4.4米，火车重量80吨，其中转向架重量7.4吨，车体重72.6吨，千斤顶预顶力100KN，摩擦系数为0.3，考虑横向受力时，因车体与火车行走部分是相对独立的，行走部分的横向力由钢轨承受，车体的横向力由千斤顶和绑扎链控制，纵向力由脱钩控制，每节车厢由四个千斤顶、每侧4条绑扎链控制，每列最前一节车厢脱钩连接舱壁固定，最后一列车厢车挚止动。单节车厢绑扎示意图见图1。

火车重心距艉垂线距离：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

船长与航速修正系数：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

船宽与初稳性高之比：

B/GM=24.8/2.75≈9.02

船宽与初稳性高修正系数：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：合适的垂向系固角为45～60本船取α=50° f=0.87

外力：

纵向力：Fx=m×ax'=72.6×1.58≈114.7kN

横向力：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：

每个千斤顶预顶力100kN时的摩擦力：100×0.3=30kN，四个千斤顶摩擦力总和为N1=120kN，横向滑动：n=（Fy-120）/fxCS=（365.9-120）/0.87×80≈3.53 实取n=4根

图2 千斤顶现场图片

图3 车厢整体绑扎图

即使不绑扎也不会翻倒

垂向支撑：

（每列车厢设4个千斤顶，千斤顶承受列车的垂向加速度引起的垂向力和预紧力，其余由列车转向架本身承受）

综合以上计算结果可以得知，现行的绑扎方式完全能够满足安全航行的需要。（图2图3所示）

3.现场监管检查要点建议

（1）绑扎是否严格按照绑扎手册要求进行绑扎，即4个千斤顶，每侧4条绑扎链；

（2）千斤顶预紧力是否达到100kN，这点现场检查时看千斤顶是否顶牢固不松动；

（3）绑扎链是否绷紧，绑扎链与垂线角度是否为50°；

（4）每节车厢脱钩是否连接妥当，船头第一节车厢脱钩是否与舱壁连接妥当，最后一节车厢车掣是否安放妥当；

（5）绑扎链、千斤顶、张紧器等绑扎材料是否完好无破损，车厢、船体的系固点是否完好，以满足绑扎应力要求。

（6）督促船上安排专人在监控室监控火车舱情况，建立定时巡视制度，发现问题及时解决。