港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)化研究

張德文

交通運輸部水運科學(xué)研究院

1 引言

防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)是世界各國港口機械和起重機械防風(fēng)安全運行的保障。港口機械防風(fēng)安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)很多，是港口機械和防風(fēng)裝備風(fēng)載荷計算、選型、設(shè)計、制造、檢測、使用、維保和報廢的依據(jù)。

我國港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)化始于20世紀(jì)80年代初，最早發(fā)布的港口機械防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)是《港口起重機風(fēng)載荷規(guī)范》(JT 5013-1982)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，距今已過去40年，甚至早于第一版《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811-1983)國家標(biāo)準(zhǔn)。

2 港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)分類

2.1 按照標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)分類

港口機械防風(fēng)按照標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)分為以下3種：

(1)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：包括風(fēng)力等級、熱帶氣旋等級及命名、風(fēng)載荷計算、港口機械設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、防風(fēng)裝置分類和術(shù)語等。此類標(biāo)準(zhǔn)多為國家標(biāo)準(zhǔn)，且大多為跨行業(yè)通用的綜合性標(biāo)準(zhǔn)。

(2)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：此類標(biāo)準(zhǔn)最多，包括各種防風(fēng)裝置及其零部件的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)等。

(3)管理標(biāo)準(zhǔn)：包括各種防風(fēng)應(yīng)急預(yù)案標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)災(zāi)前的預(yù)防措施、風(fēng)災(zāi)后的救助與理賠標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 按標(biāo)準(zhǔn)所屬領(lǐng)域分類

港口機械防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)按所屬領(lǐng)域分為：

(1)氣象領(lǐng)域防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)：包括風(fēng)力等級、熱帶氣旋等級及命名、氣象儀器分類、風(fēng)傳感器等氣象領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，亦有少量儀器設(shè)備的計量檢定規(guī)范。

(2)港口機械領(lǐng)域防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)：包括交通運輸和機械等行業(yè)歸口管理的港口機械和起重機械的防風(fēng)設(shè)計、防風(fēng)裝置及其零部件、港口機械防風(fēng)管理等標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 按制動器分類

防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)中，各種通用制動器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)最多。制動器分類方式很多，其中最為典型的分類方式是按照驅(qū)動裝置的不同分類，分為電力液壓、電磁、氣動、液壓和人力等方式，對應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)上也就出現(xiàn)電力液壓、電磁和氣動等方式的差異，在港口機械上應(yīng)用最多的是電力液壓驅(qū)動方式。制動器按照摩擦副不同，主要有鼓式制動器、盤式制動器和帶式制動器等，港口機械上更多采用盤式制動器，少量采用鼓式制動器。表1為通用防風(fēng)制動器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)情況。

表1 制動器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

3 港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)匯總

目前港口機械防風(fēng)安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(含計量技術(shù)規(guī)范)共40余項，匯總?cè)缦隆?/p>

3.1 氣象領(lǐng)域防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)及計量技術(shù)規(guī)范

GB/T 19201-2006 熱帶氣旋等級

GB/T 19202-2017 熱帶氣旋命名

GB/T 28591-2012 風(fēng)力等級

GB/T 32934-2016 全球熱帶氣旋中文名稱

GB/T 32935-2016 全球熱帶氣旋等級

GB/T 35227-2017地面氣象觀測規(guī)范 風(fēng)向和風(fēng)速

GB/T 37467-2019 氣象儀器術(shù)語

GB/T 40243-2021 龍卷風(fēng)強度等級

JB/T 9450-2015 電接風(fēng)向風(fēng)速計 技術(shù)條件

JB/T 10073-2017 氣象儀器 術(shù)語

JB/T 11258-2011 數(shù)字風(fēng)向風(fēng)速測量儀

JJF 1934-2021 超聲波風(fēng)向風(fēng)速測量儀器校準(zhǔn)規(guī)范

JJG 431-2014 輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程

JJG 613-1989 電接風(fēng)向風(fēng)速儀檢定規(guī)程

QX/T 8-2002 氣象儀器術(shù)語

QX/T 23-2004 旋轉(zhuǎn)式測風(fēng)傳感器

QX/T 581-2020 輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表

QX/T 637-2022 氣候預(yù)測檢驗 熱帶氣旋

3.2 港口機械防風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 3811-2008 起重機設(shè)計規(guī)范

JT/T 90-2020 港口裝卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求

JTS 169-2017 碼頭附屬設(shè)施技術(shù)規(guī)范

ISO 4302:2016 起重機——風(fēng)載荷估算(Cranes-Wind load assessment)

FEM 1.001-1998 歐洲起重機設(shè)計規(guī)范

3.3 港口機械防風(fēng)裝置產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 18849-2011 機動工業(yè)車輛 制動器性能和零件

GB/T 26665-2011 制動器術(shù)語

GB/T 31051.1-2014 起重機 工作和非工作狀態(tài)下的錨定裝置 第1部分：總則(ISO 12210-1:1998，MOD)

GB/T 31051.4-2016 起重機 工作和非工作狀態(tài)下的錨定裝置 第4部分：臂架起重機(ISO 12210-4:1998，IDT)

GB/T 33517-2017 電力液壓鼓式制動器 技術(shù)條件

GB/T 33519-2017 制動器分類

GB/T 34114-2017 電動機用電磁制動器通用技術(shù)條件

JB/T 5948-2013 工程機械 鉗盤式制動器 技術(shù)條件

JB/T 6406-2006 電力液壓鼓式制動器

JB/T 6452-2010 力液壓推動器 基本技術(shù)要求

JB/T 7019-2013 工業(yè)制動器 制動輪和制動盤

JB/T 7020-2006 電力液壓盤式制動器

JB/T 7021-2006 鼓式制動器連接尺寸

JB/T 7685-2006 電磁鼓式制動器

JB/T 8435-2006 氣動盤式制動器

JB/T 10603-2006 電力液壓推動器

JB/T 10917-2008 鉗盤式制動器

JB/T 12982-2016 電磁圓盤式制動器

JB/T 12984-2016 起重機抗風(fēng)制動裝置

JB/T 13479-2018 工業(yè)制動器 制動襯墊

JB/T 13519-2018 氣動摩擦片浮動式制動器

TB/T 1428-1990 鐵路貨場橋式、門式起重機防風(fēng)制動裝置技術(shù)條件

3.4 港口機械防風(fēng)管理標(biāo)準(zhǔn)

JT/T 90-2020 港口裝卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求

DB34/T 1803-2012 內(nèi)河港口大型機械設(shè)備防風(fēng)管理要求(安徽省地方標(biāo)準(zhǔn))

3.5 其他防風(fēng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

SJG 55-2019 建筑起重機械防臺風(fēng)安全技術(shù)規(guī)程(深圳市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn))

DBJ 46-045-2017 海南省建筑塔式起重機防臺風(fēng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(海南省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn))

4 港口機械主要防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)分析

4.1 交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 90-2020

4.1.1 交通運輸部防風(fēng)政策與防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)的演變

港口機械整機抗傾覆穩(wěn)定性和抗風(fēng)防滑安全性等總體計算，以及港口機械的機構(gòu)計算、零部件計算等都涉及到風(fēng)載荷計算。1982年交通部發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《港口起重機風(fēng)載荷規(guī)范》(JT 5013-1982)，次年發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811-1983)，在風(fēng)載荷計算方面2個標(biāo)準(zhǔn)保持了一致。

隨著20世紀(jì)80年代港口機械的快速發(fā)展，以及國內(nèi)外多次風(fēng)災(zāi)事故的發(fā)生，根據(jù)交通部標(biāo)準(zhǔn)改革要求，對《港口起重機風(fēng)載荷規(guī)范》(JT 5013-1982)標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)為《港口起重機風(fēng)載荷規(guī)范》(JT/T 90-1994)。

20世紀(jì)90年代，我國南北方沿海港口均發(fā)生了多起港口機械重大風(fēng)災(zāi)事故，給港口生產(chǎn)造成了重大影響，交通部首次出臺《港口大型機械防臺管理規(guī)定(暫行)》(1998年版)，同時制定了《港口大型裝卸機械防風(fēng)安全要求》(JT 399-1999)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此時對港口機械的防風(fēng)規(guī)定及措施，更多的是針對防臺風(fēng)。

進入21世紀(jì)，根據(jù)技術(shù)發(fā)展，將《港口起重機風(fēng)載荷規(guī)范》(JT/T 90-1994)和《港口大型裝卸機械防風(fēng)安全要求》(JT 399-1999)整合為《港口裝卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求》(JT/T 90-2008)。從標(biāo)準(zhǔn)名稱看，將“港口起重機”擴大到“港口裝卸機械”，不再是單單的局限于港口起重機械的風(fēng)載荷計算。但該標(biāo)準(zhǔn)更多的內(nèi)容還是關(guān)于風(fēng)載荷計算，防風(fēng)安全要求變化并不大。與此同時，新修訂的《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811-2008)發(fā)布?！陡劭谘b卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求》(JT/T 90-2008)和《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811-2008)中關(guān)于風(fēng)載荷的計算，均不同程度借鑒了歐洲《起重機設(shè)計規(guī)范》(FEM 1.001-1998)。

盡管國內(nèi)外在防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的要求越來越高，但是由于港口機械的大型化趨勢越來越顯著，國內(nèi)外港口機械風(fēng)災(zāi)事故還是越來越多。近十幾年港口機械風(fēng)災(zāi)事故的一個突出特點是由于臺風(fēng)的可預(yù)見性，以及防臺風(fēng)措施的不斷加強，由臺風(fēng)引發(fā)的安全事故相對較少，而由于突發(fā)陣風(fēng)引發(fā)的安全事故則越來越多，有記錄的港口突發(fā)陣風(fēng)的瞬時風(fēng)速也越來越高，最大陣風(fēng)風(fēng)速已超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的35 m/s。

在總結(jié)一個時期港口機械防風(fēng)安全事故和港口機械防范措施不足的基礎(chǔ)上，交通運輸部于2018年7月24日印發(fā)了《港口大型機械防陣風(fēng)防臺風(fēng)安全工作指南》。在此指南基礎(chǔ)上，交通運輸部重新組織修訂了《港口裝卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求》(JT/T 90-2020)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，重點加強了防風(fēng)安全要求的規(guī)范，尤其提出了防突發(fā)陣風(fēng)的具體安全措施。

圖1為交通運輸部防風(fēng)政策與防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)的演變過程。

圖1 交通運輸部防風(fēng)政策與防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)的演變

從圖1可以看出，交通部共出臺4版防風(fēng)政策，而且自1998版開始的后3版防風(fēng)政策均給出了港口常用機型的防臺風(fēng)措施，2018年的第4版同時還給出了港口多個常用機型的防陣風(fēng)措施，針對性和可操作性越來越強。

4.1.2 JT/T 90-2020標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《港口裝卸機械風(fēng)載荷計算及防風(fēng)安全要求》(JT/T 90-2020)，在標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(見圖2)上沿用了2008版的結(jié)構(gòu)；在防風(fēng)安全內(nèi)容上，更多地借鑒了《港口大型機械防陣風(fēng)防臺風(fēng)安全工作指南》(2018年版)的內(nèi)容。

圖2 交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 90-2020的框架結(jié)構(gòu)

該標(biāo)準(zhǔn)首先規(guī)范了“港口大型裝卸機械”、“陣風(fēng)”、“臺風(fēng)”和“防風(fēng)裝置”4個港口機械防風(fēng)安全最關(guān)鍵的術(shù)語，然后給出了風(fēng)載荷計算方法和防風(fēng)安全要求。該標(biāo)準(zhǔn)的突出成果是詳細(xì)給出了12種常用港口機械機型的防臺風(fēng)應(yīng)對措施，并給出了8種常用港口機械機型的防陣風(fēng)措施，比《港口大型機械防陣風(fēng)防臺風(fēng)安全工作指南》(2018年版)更全面。

4.1.3 JT/T 90-2020行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不足

JT/T 90-2020是JT/T 90-2008的修訂版，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括風(fēng)載荷計算和防風(fēng)安全要求兩大部分，最突出的變化是按照防臺風(fēng)和防陣風(fēng)工況分類，尤其強化了防陣風(fēng)安全措施。該標(biāo)準(zhǔn)不足之處主要體現(xiàn)在2個方面。

(1)該標(biāo)準(zhǔn)仍然保留了風(fēng)載荷計算的內(nèi)容。我國港口機械和起重機械兩大領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作既有交叉，又有獨立性，作為兩大領(lǐng)域防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)代表的JT/T 90-2008與GB/T 3811-2008幾乎同時制修訂。2個標(biāo)準(zhǔn)都意識到了我國起重機械和港口機械風(fēng)載荷計算問題的不足，故都保留了風(fēng)載荷計算的內(nèi)容。而實際上GB/T 3811-2008發(fā)布后，風(fēng)載荷計算相關(guān)要求已經(jīng)非常完善，其借鑒了歐洲《起重機設(shè)計規(guī)范》(FEM 1.001-1998)和國外其他先進標(biāo)準(zhǔn)的特點，足可以應(yīng)對各種港口機械的風(fēng)載荷計算，故JT/T 90-2020中沒有必要再保留風(fēng)載荷計算的內(nèi)容，風(fēng)載荷計算參照GB/T 3811執(zhí)行即可。

(2)防風(fēng)應(yīng)對措施中未能全覆蓋港口機械各種機型。與JT/T 90-2008相比，JT/T 90-2020列出了12種常用港口機械機型的防臺風(fēng)措施和8種常用港口機械機型的防陣風(fēng)措施，針對性很強。但是，隨著新技術(shù)發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，JT/T 90-2020中仍有很多港口機械機型未能納入，未能實現(xiàn)港口機械防風(fēng)措施全覆蓋，建議后續(xù)進一步補充完善。

4.2 水運工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)JTS 169-2017

JTS 169-2017《碼頭附屬設(shè)施技術(shù)規(guī)范》為水運工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，其中第6章為《鋼軌、車擋及預(yù)埋件》，對港口機械的鋼軌及聯(lián)結(jié)件、車擋、頂升預(yù)埋件、防風(fēng)裝置基礎(chǔ)預(yù)埋件的設(shè)計原則、設(shè)計計算給出了規(guī)范性技術(shù)要求。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定防風(fēng)系拉裝置宜沿裝卸機械設(shè)備縱橫向?qū)ΨQ布置。岸邊集裝箱起重機、卸船機和裝船機等大型港口設(shè)備，防風(fēng)系拉裝置宜采用拉桿方式；對門座起重機等設(shè)備，防風(fēng)系拉裝置可采用拉索方式，拉索在碼頭面上的投影與軌道的夾角宜為45°，與碼頭面的夾角宜為45°～60°。系拉拉力應(yīng)按重現(xiàn)期50年的最大風(fēng)速和裝卸機械非工作條件下穩(wěn)定的要求確定，計算風(fēng)速取3 s時距的平均瞬時風(fēng)速，并不得小于55 m/s。同時，該標(biāo)準(zhǔn)對系拉裝置、錨定裝置的預(yù)埋件結(jié)構(gòu)及排水系統(tǒng)也提出了規(guī)范要求。

4.3 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3811-2008

GB/T 3811-2008《起重機設(shè)計規(guī)范》是我國起重機械和港口機械領(lǐng)域最權(quán)威的設(shè)計規(guī)范，對起重機的分級、設(shè)計計算載荷(含風(fēng)載荷)與載荷組合、結(jié)構(gòu)、機械、電氣、整體抗傾覆穩(wěn)定性和抗風(fēng)防滑安全性、安全等均有非常詳細(xì)的規(guī)定。其中起重機風(fēng)載荷計算、整體抗傾覆穩(wěn)定性和抗風(fēng)防滑安全性是目前我國起重機械和港口機械廣泛遵循的設(shè)計依據(jù)。

4.4 機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 12984-2016

JB/T 12984-2016《起重機抗風(fēng)制動裝置》為機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將起重機抗風(fēng)制動裝置按抗風(fēng)制動力產(chǎn)生的方式分為兩大類，即軌道制動裝置(包括頂軌器、夾軌器等)和車輪制動裝置(包括輪邊制動器、輪軸制動器等)，并給出了頂軌器、夾軌器和車輪制動裝置的基本參數(shù)、技術(shù)要求、試驗方法和檢驗規(guī)則。該標(biāo)準(zhǔn)不足之處是仍有很多抗風(fēng)裝置未能包含，如防風(fēng)鐵楔、防爬器等。

5 結(jié)語

經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國港口機械和起重機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)取得了非常大的進步，標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，但港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)仍缺乏系統(tǒng)研究。

港口機械防風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)還有很多需要完善的部分：

(1)梳理各種港口機械防風(fēng)裝置，并編寫港口機械防風(fēng)裝置分類及術(shù)語基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)港口機械工作性防風(fēng)裝置是防范突發(fā)陣風(fēng)的重要設(shè)備，目前在港口機械上應(yīng)用非常普遍的輪邊制動器(也叫夾輪器)、慣性制動器、頂軌器(壓軌器)、夾軌器、防爬器、防風(fēng)鐵楔、風(fēng)力自鎖防爬器等，已經(jīng)同盤式制動器等常規(guī)防風(fēng)裝置一樣，逐漸成為通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但是目前基本沒有專門產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。尤其風(fēng)力自鎖防爬器作為一種全新的全自動高可靠性的防突發(fā)陣風(fēng)裝置，在港口機械上已有大量使用，但是尚沒有任何標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

(3)港口機械必備的非工作狀態(tài)下防臺風(fēng)裝置，如錨定裝置、錨鉤裝置、防風(fēng)拉索裝置、防風(fēng)拉桿裝置等，還沒有任何技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)港口機械防風(fēng)裝置設(shè)計計算和選型計算方面標(biāo)準(zhǔn)缺乏，現(xiàn)有手冊和教科書均不完善。

(5)港口機械防風(fēng)裝置作為易損件，其檢查、維護和報廢缺乏標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。