限载装置保障集装箱吊装安全的探索与实践

    刘彬 张晓峰

    中图分类号：U169 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）4-183-02

    摘 要 针对近年来频繁发生的集装箱卸平车吊起车辆脱轨事故隐患，从集装箱卸车过程的客观原因、车辆构造、作业过程等进行全面分析，指出当前依靠制度要求和人员操作控制不能完全杜绝此类事故的发生。通过对集装箱吊装设备的限载技术改造来准确判断集装箱是否与车辆完全脱离，实现未脱离时自动停止起升，保障集装箱卸平车的作业安全。

    关键词 集装箱 F- TR锁 限载 集装箱正面吊

    随着现代物流的深入推进，集装化运输作为铁路现代物流发展的重要战略，成为铁路货运增量行动的重要着力点和货运增量的重要增长点，集装箱办理站、运输量、运输货物品类和箱型等均呈现大幅增长。2018年度铁路总公司完成集装箱运输1375万标箱，同比增长33.4%。集装箱运输在提高装卸机械化，提升装卸效率，减少货物周转时间降低运输成本的同时，相关安全隐患也应运而生，特别是在集装箱卸平车作业中发生损坏车辆的事故成高发状态。分析集装箱吊装作业的安全风险，采取有效措施来杜绝此类事故的发生具有很强的必要性和紧迫性。

    一、集装箱装卸作业中安全隐患的分析

    近年来集装箱卸车时因与车辆未脱离造成吊起车辆的安全事故呈高发现象，以2018年度为例，全路通报集装箱吊装造成车辆脱轨D2事故就高达22起，无论从作业设备、责任单位还是发生时间上都存在普遍性，已成为货装安全的最大顽症之一。

    （一）近年集装箱装卸作业中发生的几起典型事故

    1.2019年2月11日沈阳局高天线与天桥站接轨的锦州港海泰专用线内卸车时，操作不当造成南头1辆（X705311983、空 ）2位台车3、4位脱轨制动阀阀杆折、3位轮对脱轨，19时20分企业自行复救完毕。原因：隆承泰物流有限公司使用正面吊卸集装箱作业时，由于操作不当，将车体带起，导致三、四位脱轨制动阀破损，二位转向架重车脱轨。

    2.2018年3月9日南昌局集团公司峰福线福州东站使用8号门式起重机对X70 5243885集装箱吊卸作业时，门式起重机司机在现场只有1名辅助作业人员的情况下进行点动试吊，将集装箱吊起约80mm后，未确认集装箱角件孔与车辆锁头分离，也未得到信号指挥王坚发出起吊信号的情况下，再次起吊集装箱约300mm时，信号指挥王坚发现集装箱角件孔未与车辆锁头分离，平车被带起，造成二位台车3、4位轮对脱轨，三位、四位自动制动脱轨装置破损，二位交叉杆变形。

    （二）集装箱装卸作业中发生事故的客观原因分析

    1.对集装箱平车发生事故的车辆构造进行分析。发生事故的车辆主要集中在集装箱专用平车，都是卸箱作业起吊时连同集装箱平板一并吊起导致的车辆脱轨，且损坏车辆均为安装使用F-TR型集装箱锁。

    （1）F-TR型集装箱锁的主要目的是为防止集装箱在运行途中发生集装箱箱体脱离，改进原直锁头变为鹰嘴锁头，且两端的导向面朝向相反，此构造在起吊集装箱时易发生和锁头不能完全脱离的情况。F-TR型锁头部共有四个面对集装箱起到落箱导向、锁固和出箱导向作用。当正常起吊集装箱时，集装箱箱体应随着锁头导向面顺锁头方向的水平转动（0.34度）从而完全脱离车辆。但在实际作业中，由于向上阻挡台或导向面与箱角之间产生锈蚀、夹杂异物、冻结、箱体变形等情况时发生卡滞现象造成箱角一个或多个不能脱离的情况，此时若未及时发现继续起吊就会造成连同车体一并吊起的情况。

    （2）车辆系统为防止由于车辆脱轨继续运行造成事故扩大，在车辆上加装了自动防脱制动拉环装置，此装置在车辆发生脱轨后会使车辆排风制动以减少事故损失，但在集装箱装卸作业中如果发生集装箱箱体未脱离连同车辆一并起吊15厘米左右也可导致变形损坏从而造成该车辆排风制动，一旦发现不及时进行调车作业就可能造成车辆脱轨。

    2.现场作业过程因素的分析。由車辆构造可以看出，在卸集装箱作业过程中，只有在确认四个箱角完全脱离锁头的情况下再继续起吊才能防止此类问题的发生，而实际作业中作为操作司机一方面操作水平参差不齐，另一方面驾驶室距离起吊物距离较远，特别是作业量大的情况下要做到每次起吊都能精准平稳操作显然很难实现，这也是造成事故发生的主要原因。同时货装作业人员大多对车辆构造情况不掌握，即使发现吊起车体的情况也往往会认为没有后果，盲目进行复位了事，殊不知为调车作业埋下了严重安全隐患。

    二、当前集装箱吊装安全采取的主要措施及分析

    1.从铁路总公司层面采取的安全防范措施。为杜绝此类问题的发生铁总2015年度开展了集装箱门式起重机专项整治活动，对集装箱作业门式起重机全部配置了防摇吊架，并对电器操作系统进行了变频更新改造，安装安全监控装置等多项技术改造来保障集装箱作业时的平稳操作和安全辅助，但这些技术改造对卸箱时可能发生连同车辆一同吊起的安全隐患却不能直接有效杜绝。

    2.相关规章文电和作业制度的具体要求。各集团公司货运部门均针对此类问题下发了《关于规范F-TR型集装箱锁装卸作业程序的通知》并传达学习到作业人员，讲解了车辆构造、明确了作业程序五部作业法，严格按照此方法进行操作可以杜绝次安全隐患的发生，但在生产实际中执行情况完全依赖作业人员的精准操作很容易发生失误。

    3.现场作业人员的安全意识分析。通过对多个集装箱作业站的一线作业人员开展此类安全隐患的研讨发现：一是货装人员年龄结构偏大、文化层次偏低，对相关的专业技术知识相对匮乏，不了解在集装箱作业中如果发生吊起车辆的情况可能带来的调车事故；二是亲身经历货装事故相对较少，特别是没有遇到过此类问题认为只要作业的时候尽心尽职就不会有问题发生，对集装箱装卸作业中的一些新的安全风险意识还比较淡薄。

    三、防范集装箱装卸作业安全风险的初步探索

    鉴于原有的防控手段主要依靠人控为主的单一方式，存在诸多不确定性和各种偶然因素，不能完全杜绝此类隐患。通过对集装箱吊装作业的过程和设备的分析研讨，利用限制起重设备起吊重量的方式，可以有效杜绝此类安全隐患。

    （一）通过限制集装箱吊装设备起重量来防止吊起集装箱平车的可行性分析

    1.集装箱吊装时起重量的分析。现有集装箱发送以20英尺和35吨敞顶箱占比较大，其中20英尺通用集装箱自重2.25吨，箱货总重普遍在30吨以内；35吨敞顶箱自重2.75吨，箱货总重35吨以内；集装箱平车自重均大于18吨，按最小吊起力矩计算单侧吊起车辆的起重量需大于9吨。由此可见，卸空集装箱时起吊重量在3吨-11吨之间，卸重箱时起吊重量在35-39吨之间，即能完成集装箱的正常起吊，又能有效防止将车辆一同吊起的事故发生。

    2.利用限载控制点实现超重停车的设计依据。根据集装箱空、重箱吊装重量及集装箱平车车辆重量的综合分析，确定5吨和36吨两个重量控制点。当吊卸空集装箱时，空箱重量2-3吨左右小于限载起重量5吨控制点，如起吊时集装箱箱角与集装箱平车锁头未脱离时由于车辆重量导致起吊重量大于5吨，可以实现超重停车的设计要求；当吊卸重箱时重箱重量在30-35吨之间小于限载起重量36吨控制点，如起吊时集装箱箱角与集装箱平车锁头未脱离时由于车辆重量导致起吊重量大于36吨，也可以实现超重停车设计要求。

    3.集装箱吊装设备起重量控制的分析。现有集装箱起重主型设备为门式起重机和集装箱正面吊。门式起重机可安装起重量限载器来进行起吊货物的重量识别和起升控制连锁控制；正面吊现有安全装置已具备了起重力矩的检测和泄压保护措施，通过在控制系统软件中写入设定的起重量控制限制点和空重转换开关即可实现设计目标。

    （二）门式起重机限载装置的改造与实现

    1.门式起重机起重量超载限制器的功能概述。起重量超载限制器通常由两个重要结构组成，即称重传感器和称重控制仪表。在门式起重机上，起重量超载限载器的作用是通过称重控制仪表判别起吊重量有无超载，并输出相应状态控制信号，保护门式起重机避免超载作业产生险情的一种安全保护装置。以某站36吨集装箱门式起重机使用丹东三友电器厂生产的WZ-1D型起重量限载器为例，在限载器内设有3个中控继电器，根据货物重量分别控制起重机相应的起升速度，当起重量小于5吨时，起升速度为高速起升，当起重量大于5吨，小于27吨时，起升速度为中速起升，当起重量大于27吨，小于36吨时，起升速度为低速起升，当起重量大于36吨时，起重量限载器自动切断电源停止起升。

    2.门式起重机技术攻关具体实施措施。为实现卸空箱时起重量超出5吨时实现自动断电停止起升的功能，在原有电器连接的基础上分别加装了两个继电器，一个在5吨的继电器备用常开触点上加装一趟二次通断电路，用中间继电器来进行控制，当吊卸平板车集装箱作业时，箱体与车体蘑菇头未完全脱离时，超过设定的重量时（5吨）继电器会自动打开切断起升电源。当吊装重箱作业时，通过另一个加装的继电器二次回路给电，恢复到原有36吨起重量限载器进行运行，在卸重箱时也可实现超重自动停车的设计目标。

    3.集装箱正面吊限载装置的改造与实现。（1）集装箱正面吊测重及限载功能概述。集装箱正面吊普遍采用液压传感器的采集和系统力矩测算来完成吊起货物的重量检测，配合变幅和伸缩梁位置的状态检测保护正面吊的作业安全，当位置检测装置及重力检测装置的检测值大于吊载保护装置的预设值时，控制器自动保护停止正面吊继续起升，防止因司机误操作造成设备的倾覆。（2）集装箱正面吊技术攻关具体实施措施。在集装箱正面吊既有的起重量软件安全保护控制系统中分别加入5吨重量控制点和36吨重量控制点，然后通过加装转换开关分别设立空箱模式、重箱模式和自由模式的控制点。当切换到空箱模式时，起吊重量大于5吨时控制器对液压起升自动保护，强制停止继续起升；重箱模式时，起吊重量大于36吨时控制器对液压起升自动保护，强制停止继续起升；自由模式时恢复设备原有保护模式。

    四、结语

    本文针对近年来频繁发生的集装箱吊装时因与车辆未脱离造成吊起车辆的安全事故，从作业过程、人员、设备等方面分析原因，针对性提出通过对集装箱吊装设备起重量检测和限制的技术改造来实现集装箱吊装作业中的自动保护，为集装箱吊装作业人员减少了安全风险，提高了作业效率。经现场近1年门式起重机1万余车卸箱测试、集装箱正面吊1.5萬余车卸箱试验，该措施均能安全高效达到设计目的。并具有以下四方面特点：

    改造成本低。无论是门式起重机限载装置的安装还是集装箱正面吊的限载程序和硬件改造，均无需较大的经济投入，只需几千元的改装费用即可完成。

    现场操作方便。对于集装箱装卸机械的操作手，无需进行繁琐操作，只需按照吊装集装箱的空重情况，采取相应的空重箱作业模式即可有效的杜绝卸集装箱时与平车未脱离吊起车辆的安全事故。

    作业效率高。在集装箱吊装过程中，如果集装箱与平车正常脱离时可连续作业，无需频繁确认起吊状态，提升集装箱卸车作业效率。

    可靠性强。通过重量控制可以有效的判断起吊集装箱是否与车辆完全脱离，并在载荷超过正常重量时自动停止，不会因操作人员失误而造成事故。

    参考文献：

    [1] 程付超.铁路集装箱平车防误吊系统的研究与实现[N].学术探讨，2017（10）：58-62.