◎ 張偉 大連海事局旅順海事處

李衛(wèi)忠 中鐵渤海鐵路輪渡有限責(zé)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(qū)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(mén)開(kāi)關(guān)進(jìn)出直接進(jìn)行裝卸，汽車艙有高架橋開(kāi)到二層艙門(mén)進(jìn)行裝載?；疖囕喍墒黔h(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶重要的運(yùn)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(wèn)題具有重要的安全意義。

近幾年來(lái)，通過(guò)對(duì)大量的海運(yùn)事故的調(diào)查表明，很多事故的發(fā)生是由于貨物的移動(dòng)引起的。滾裝船由貨物移動(dòng)引起的事故原因占主要原因，研究貨物系固與綁扎對(duì)實(shí)際滾裝船舶的安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此，海事部門(mén)對(duì)滾裝客船的安全監(jiān)管，貨物系固與綁扎是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的重中之重。中華人民共和國(guó)海事局報(bào)據(jù)SOL A S公約1994 年修正案的要求規(guī)定：凡從事“貨物單元”遠(yuǎn)輸?shù)拇氨仨殧y帶《貨物系固手冊(cè)》?！敦浳锵倒淌謨?cè)》是各船公司根據(jù)所屬船舶的實(shí)際情況，按SOLAS公約的要求編寫(xiě)的，由主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)，用來(lái)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(shí)，搖擺運(yùn)動(dòng)通過(guò)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(wěn)性以及風(fēng)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(shí)的擺動(dòng)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(qiáng)烈的力位于前部、最后部和每一側(cè)的最高積載位置。

③橫向力的增加與船舶穩(wěn)心高度有直接關(guān)系。

④不適當(dāng)?shù)牟倏v（航向和航速）也可能造成作用于船、貨的不利的力。

圖1 單節(jié)車廂綁扎示意圖

⑤雖然使用減搖裝置可改善船舶在風(fēng)浪中橫搖的特性，但這種裝置的作用在計(jì)劃貨物積載和系固時(shí)不應(yīng)考慮進(jìn)去。

（2）估計(jì)貨物移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)考慮的因素。①貨物尺寸和物理性質(zhì)；貨物在船上的位置和積載；③船舶適于運(yùn)輸?shù)奶囟ㄘ浳?；④系固裝置是否適合特定貨物；⑤預(yù)計(jì)的季節(jié)性氣候和海況；⑥在預(yù)定航次期間預(yù)計(jì)的船舶特性；⑦船舶穩(wěn)性；⑧航次的地理區(qū)域；⑨航次時(shí)間。

（3）貨物的系固裝置。應(yīng)特別注意，在貨物系固裝置間力的分布應(yīng)盡可能平均，如果做不到，則這些裝置應(yīng)相應(yīng)加固。如果由于系固裝置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)或其他情況，負(fù)責(zé)的人不能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和良好船藝知識(shí)來(lái)確定該裝置的適當(dāng)性，則應(yīng)使用可接受的計(jì)算方法對(duì)裝置加以驗(yàn)證。

（4）磨損后的剩余強(qiáng)度。系固裝置和設(shè)備應(yīng)有足夠的剩余強(qiáng)度，可經(jīng)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(jié)構(gòu)或貨物運(yùn)輸裝置間的摩擦力不足以避免滑動(dòng)的危險(xiǎn)，則應(yīng)使用軟板或橡膠之類的合適材料增加摩擦力。

（6）海上監(jiān)督。防止貨物不當(dāng)積載和系固的主要方法是監(jiān)督裝貨作業(yè)和檢查積載?？赡軙r(shí)，應(yīng)在整個(gè)航行期間對(duì)貨物處所進(jìn)行定期檢查，以確保貨物、車輛和貨物運(yùn)輸裝置保持安全系固狀態(tài)。

2.火車車廂綁扎系固計(jì)算

中鐵渤海1號(hào)船舶貨物綁扎手冊(cè)是根據(jù)1974年國(guó)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(cè)的導(dǎo)則》的具體要求編制的。作為指導(dǎo)船長(zhǎng)及船員提供正確的貨物單元的裝載和系固指導(dǎo)，手冊(cè)中明確了船長(zhǎng)作為船上貨物系固綁扎的責(zé)任人。手冊(cè)中提供的資料和要求與船舶穩(wěn)性報(bào)告書(shū)《1966年國(guó)際載重線公約》、船體強(qiáng)度和裝載手冊(cè)以及IMDG的要求相一致。手冊(cè)規(guī)定了船上的貨物系固設(shè)備及其布置方式，以便對(duì)貨物單元進(jìn)行正確的系固?！笆謨?cè)”不排除海員的良好船藝，也不替代積載和系固的常規(guī)做法。

表1 中鐵渤海1號(hào)船舶參數(shù)

表2 綁扎材料強(qiáng)度參數(shù)

本研究以中鐵渤海1號(hào)為例，船舶所載貨車不受風(fēng)浪的直接作用，船舶有關(guān)基本參數(shù)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(jì)算方法類似，計(jì)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(zhuǎn)向架重量7.4噸，車體重72.6噸，千斤頂預(yù)頂力100KN，摩擦系數(shù)為0.3，考慮橫向受力時(shí)，因車體與火車行走部分是相對(duì)獨(dú)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(jié)車廂由四個(gè)千斤頂、每側(cè)4條綁扎鏈控制，每列最前一節(jié)車廂脫鉤連接艙壁固定，最后一列車廂車摯止動(dòng)。單節(jié)車廂綁扎示意圖見(jiàn)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(zhǎng)與航速修正系數(shù)：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(wěn)性高之比：

B/GM=24.8/2.75≈9.02

船寬與初穩(wěn)性高修正系數(shù)：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(gè)千斤頂預(yù)頂力100kN時(shí)的摩擦力：100×0.3=30kN，四個(gè)千斤頂摩擦力總和為N1=120kN，橫向滑動(dòng)：n=（Fy-120）/fxCS=（365.9-120）/0.87×80≈3.53 實(shí)取n=4根

圖2 千斤頂現(xiàn)場(chǎng)圖片

圖3 車廂整體綁扎圖

即使不綁扎也不會(huì)翻倒

垂向支撐：

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

綜合以上計(jì)算結(jié)果可以得知，現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管檢查要點(diǎn)建議

（1）綁扎是否嚴(yán)格按照綁扎手冊(cè)要求進(jìn)行綁扎，即4個(gè)千斤頂，每側(cè)4條綁扎鏈；

（2）千斤頂預(yù)緊力是否達(dá)到100kN，這點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)看千斤頂是否頂牢固不松動(dòng)；

（3）綁扎鏈?zhǔn)欠窨嚲o，綁扎鏈與垂線角度是否為50°；

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

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

（6）督促船上安排專人在監(jiān)控室監(jiān)控火車艙情況，建立定時(shí)巡視制度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。