平台式和台架式集装箱国际标准ISO1496-5:2018若干条款解析
2021-02-14孔河清
孔河清
平台式和台架式集装箱作为特种集装箱,在设计、制造、检验和使用方面比普通干货集装箱复杂得多,其中任何一个环节出现问题,都将导致操作或使用困难,甚至引发安全事故;因此,正确理解平台式和台架式集装箱相关设计标准和试验要求非常重要。为了规范平台式和台架式集装箱设计和试验,我国以等同采用国际标准ISO 1496-5: 1991《系列1集装箱 技术要求和试验方法 第5部分:平台式和台架式集装箱》(以下简称“ISO 1496-5: 1991”)及其1992年和1993年修正案的方式,制定并颁布GB/T 16564―1996《系列1:平台式、台架式集装箱 技术要求和试验方法》(以下简称“GB/T 16564―1996”)。随着国际标准化组织再次修订ISO 1496-5: 1991,形成并发布ISO 1496-5: 1998《系列1集装箱 技术要求和试验方法 第5部分:平台式和台架式集装箱》(以下简称“ISO 1496-5: 1998”),GB/T 16564―1996也进入修订程序。笔者在参与评审和修订GB/T 16564―1996的过程中,发现该标准对ISO 1496-5: 1991及其1992年和1993年修正案部分条款的理解存在误区。本文对ISO 1496-5: 1998中容易被误解的部分条款进行解释和说明,以期为正确理解和适用该标准以及修订和完善相关国家标准提供参考。
1 适用范围
ISO 1496-5: 1998第1条规定:“This document specifies the basic specifications and testing require-ments for ISO series 1 freight containers of the platform and platform-based types designated 1AAA, 1AA, 1A, 1AX, 1BBB, 1BB, 1B, 1BX, 1CC, 1C and 1CX which are suitable for international exchange and for convey- ance by road, rail and sea, including interchange be-tween these forms of transport, with certain limitations (for example, when loaded, platforms cannot be stacked or top lifted by means of conventional spreaders).”據此可知:ISO 1496-5: 1998适用于各类尺寸的平台式和台架式集装箱;在公路运输、铁路运输、海上运输和多式联运过程中,此类集装箱操作可能受限,例如,平台式集装箱在载货状态下不能堆码,也不能由常规的集装箱吊具从顶部起吊。
从GB/T 16564―1996第1.1条对标准适用范围的说明来看,GB/T 16564―1996不适用于操作受限的集装箱(例如不能堆码或不能由专用框架式吊具从顶部起吊的集装箱等)。这与ISO 1496-5: 1998的规定不符,建议在修订时予以更正。
2 术语和定义
ISO 1496-5: 1998第3条对platform、platform-based container、incomplete superstructure和interlocked pile等4个基本术语作出解释和说明,其中platform和interlocked pile比较容易被误解。
(1)platform platform指平台而非平台式集装箱,两者的区别在于:平台式集装箱是装载货物的设备,而平台是平台式和台架式集装箱上用于装载货物的平面结构。
(2)interlocked pile interlocked pile指连挂单元,即相互连挂的平台式集装箱或端部折叠的台架式集装箱。GB/T 16564―1996第3.6条将interlocked pile误译为“连挂装置”,建议在修订时予以更正。
3 尺寸和额定值
3.1 角柱位置变化引起的箱顶纵向长度变化
ISO 1496-5: 1998第4.1.1条规定:“Any move-ment of the corner posts resulting from the change from the empty to the fully loaded condition of the container should, as far as practicable, be equally disposed about the mean of the values of Lmax and Lmin.”该条翻译成中文如下:当集装箱由空载状态转变为满载状态时,角柱位置变化应当尽可能关于Lmax和Lmin的平均值对称。此处的Lmax指箱顶纵向长度最大值,Lmin指箱顶纵向长度最小值。假设Lf为集装箱满载状态下的箱顶纵向长度,Le为集装箱空载状态下的箱顶纵向长度,则上述规定可用数学式表达为Lf Lmin≈Lmax Le。
GB/T 16564―1996第4.1.1条规定:“当集装箱由空载装至满载时,角柱顶部的位置随之起变化,此时箱顶部的纵向长度尺寸应为Lmax和Lmin的平均值。”实际上,集装箱满载状态下的箱顶纵向长度只要大于Lmin即可,并非必须是Lmax和Lmin的平均值。如果集装箱满载状态下的箱顶纵向长度为Lmax和Lmin的平均值而非Lmin的近似值,则意味着箱顶纵向长度的允许变化量未得到充分利用,这样虽然有利于操作安全,却是以牺牲经济性为代价的。
3.2 铰链间隙引起的角柱自由晃动
ISO 1496-5: 1998第4.1.1条规定:“Taking into account the fact that the mechanism of the folding end structures may introduce natural play, the values of Lmax and Lmin specified in Table 2 shall be met. Failure to comply with this requirement is liable to lead to handl-ing difficulties.”可折叠的台架式集装箱铰链机构内部存在配合间隙,使得角柱在较小的外力作用下可以自由晃动。这种晃动并非来源于货物重力的作用,而是由机械装置的固有结构决定的;因此,ISO 1496-5: 1998称之为“natural play”。以Domino铰链和Seadeck铰链为例,铰链间隙一般可使角柱顶部沿集装箱长度方向移动3~6 mm。
ISO 1496-5: 1998第4.1.1条并未直接说明如何考虑铰链间隙引起的角柱自由晃动,导致业内对此理解不一。一种符合实际操作经验的理解是:如果铰链间隙引起的角柱自由晃动能够使箱顶纵向长度在较小的外力作用下(以角柱不产生永久变形为条件)处于Lmin~Lmax的正常范围内,就不会导致操作困难。另一种相当保守的理解是:在集装箱满载状态下,把两侧端壁向箱内推到极限位置,此时箱顶纵向长度应当大于Lmin;在集装箱空载状态下,把两侧端壁向箱外推到极限位置,此时箱顶纵向长度应当小于Lmax。对上述条款的不同理解会在集装箱设计、制造和检验等领域引发混乱,建议在修订GB/T 16564―1996时予以明确。
4 设计要求
4.1 承载能力
ISO 1496-5: 1998第5.1.4条规定:“As the effects of loads encountered under any dynamic operating conditions should only approach, but not exceed, the effects of corresponding test loads, it is implicit that the capabilities of containers indicated in Annex A, and demons- trated by the tests described in Clause 6 and 7, shall not be exceeded in any mode of operation.”该条要求集装箱在使用和操作过程中实际承受的动载荷不得超过相应的试验载荷。这是对集装箱使用工况的要求,而不是对试验载荷的要求,不能将其误解为试验载荷不得超过规定值或集装箱设计承载能力不得超过试验载荷。
集装箱的承载能力是确定的,但在实际使用和操作过程中,受船型、载货质量、航线和天气等多重因素的影响,集装箱实际承受的载荷不断发生变化。为了确保集装箱运输安全,有必要通过合理配载、正确绑扎、选择恰当的航线和航行时间等措施,使集装箱在特定条件下实际承受的动载荷不超过相应的试验载荷。
4.2 连挂单元的整体尺寸
ISO 1496-5: 1998第5.2条规定:“Horizontal free play shall be limited between individual folded contai-ners forming an interlocked pile so that the pile is capable of complying with the dimensional require-ments of 4.1.3.”该条要求由可折叠的台架式集装箱组成的连挂单元必须符合ISO 1496-5:1998第4.1.3条的尺寸要求。为了满足这一要求,横向自由移动仅限于组成连挂单元的集装箱之间,单个集装箱本身不得横向自由移动。GB/T 16564―1996第5.2条将free play误译为“表面要平整并无障碍物”,建议在修订时予以更正。
4.3 顶角件扩孔
ISO 1496-5: 1998第5.3.1条规定:“Due to greater inherent flexibility of all sizes of platform-based contai-ners with incomplete superstructure, the top aperture of top corner fittings can be increased by in the direction of their end wall.”没有完整上部结构的台架式集装箱具有较大的弹(柔)性,其底架结构在货物载荷作用下会产生较大的下挠变形,顶部长度也会随之发生较大变化;因此,为了适应这种变化,ISO 1496-5: 1998允许其顶角件的顶部开孔往端壁方向扩展10 mm。上文中的flexibility既可译为“适应性”,也可译为“弹性”或“柔性”,此处译为“弹性”或“柔性”较为恰当。
4.4 底部结构受力
ISO 1496-5: 1998第5.4.4条规定:“The base struc- ture shall be designed to withstand all forces, particu-larly lateral forces, induced by the cargo in service (see also 5.7.3, 5.7.4 and Figure A.7 and Figure A.8). This is particularly important where provisions are made for securement of cargo to the base structure of the contai-ner.”該条翻译成中文如下:集装箱底部结构设计应当使其能承受货物在运输过程中产生的全部作用力,特别是横向作用力(参见第5.7.3条、第5.7.4条、图A.7和图A.8);当集装箱底部结构设有固定货物的栓固装置时,这一点尤其重要。
GB/T 16564―1996第5.4.4条规定:“在箱底结构的设计中应考虑能承受箱内货物在运送过程中所产生的各种作用力(见5.7.3和5.7.4及图A7和A8),特别是通过箱底结构束缚货物而产生的力。”这种表述不符合ISO 1496-5: 1998第5.4.4条的原意,建议在修订时予以更正。
4.5 底部结构拱度
ISO 1496-5: 1998第5.4.5条规定:“Camber may be provided with respect to the end transverse members, which shall be located at the height specified in 5.4.2.2.”該条允许集装箱底部结构相对于两端底横梁(设置在第5.4.2.2条规定的高度)存在一定拱度。考虑到没有完整上部结构的台架式集装箱具有较大的弹(柔)性,其底部结构在货物载荷作用下会产生较大的下挠变形,进而导致顶部长度随之发生较大变化,ISO 1496-5: 1998在允许其顶角件的顶部开孔往端壁方向扩展10 mm的同时,允许底部结构相对于两端底横梁存在一定拱度,从而大幅抵消底部结构的下挠变形,以更为经济的方式满足第5.4.3条的要求。
GB/T 16564―1996第5.4.5条规定如下:“对于在5.4.2.2中规定的高处设置的端横梁,可以规定拱度。”这种表述是错误的,原因如下:第一,GB/T 16564―1996第5.4条是对底部结构的设计要求,此处的拱度显然指的是底部结构的拱度,而非端横梁的拱度;第二,两端底横梁的拱度只能沿集装箱宽度方向存在,其不仅无法减少底部结构的下挠变形,而且不利于底部结构的载荷传递。建议在修订时予以更正。
4.6 端壁和栓固装置
ISO 1496-5: 1998第5.7.1条规定:“Where contai- ners are provided with end walls, these shall be able to withstand the effects of test No. 5, except insofar as implied in 5.7.3.”该条要求台架式集装箱设置的端壁应当能承受试验五的载荷,除非其满足第5.7.3条的规定。GB/T 16564―1996第5.7.1条规定:“除5.7.3的要求之外,凡设有端壁的台架式集装箱应具有承受试验5的能力。”这种表述容易造成第5.7.1条和第5.7.3条必须同时满足的误解,实际上只要满足其中一条即可,建议在修订时予以更正。
ISO 1496-5: 1998第5.7.2条规定:“Where open-ings are provided in end walls, the ability of these walls to withstand test No. 5 shall not be impaired.”该条要求设有开口的端壁承受试验五的能力不应减弱。显然,无论端壁是否设有开口,端壁整体承受的作用力不会发生变化。为了符合第5.7.1条的规定,要么设有开口的端壁能承受试验五的载荷,要么底部结构的栓固装置能承受试验五的载荷。GB/T 16564―1996第5.7.2条规定:“在设有箱门开口的端壁,应具有承受试验5的能力。”这种表述排除了设有开口的端壁无法承受试验五的载荷,但底部结构的栓固装置能承受试验五载荷的情况,是不完整、不准确的,建议在修订时予以更正。
5 试验
5.1 堆码试验的加载
ISO 1496-5: 1998第6.2.2.3条规定:“In all cases, the forces shall be applied in such a manner that rotation of the planes through which the forces are applied and on which the container is supported is minimized.”该条要求在堆码试验的加载过程中,应当尽可能减小外力作用面与集装箱支撑面之间的旋转角度。在初始状态下,外力作用面与集装箱支撑面是相互垂直的;但在对集装箱施加外力的过程中,外力作用面与集装箱支撑面之间可能发生一定角度的旋转。为了尽可能减小上述旋转角度,可以采用接触式加载方式,而不宜采用夹持式加载方式。
GB/T 16564―1996第6.2.2.3条规定:“对各种加载方式应使力的作用平面和箱的受力面所产生的转角位移减少到最低程度。”这里存在两个问题:第一,箱的受力面(即顶角件的上表面)为误译,实际应为集装箱的支撑面(即底角件的下表面);第二,转角位移的表述不准确,改为旋转角度较好。第7.2.2条存在同样的问题,建议在修订时一并更正。
5.2 平台式集装箱的起吊吊具
ISO 1496-5: 1998第6.3.1条规定:“Loaded plat-forms should be lifted by means of spreaders with extensions.”该条要求用支柱式集装箱吊具(或称超高框架集装箱吊具)起吊重载的平台式集装箱。平台式集装箱装货后,其顶角件位于货物顶平面以下,常规的集装箱吊具无法直接起吊,必须在吊具四角安装起吊钢丝绳或铁链(见图1)。这种起吊方式适用于地面或车上作业,但用于船上作业很不安全;因此,ISO 1496-5: 1998未提及这种起吊方式,而要求采用支柱式集装箱吊具起吊重载的平台式集装箱。如果台架式集装箱装载的货物高度超过其顶角件,也必须采用支柱式集装箱吊具起吊(见图2)。遗憾的是,GB/T 3220―2011《集装箱吊具》未涉及支柱式集装箱吊具,建议未来修订时予以补充。
GB/T 16564―1996第6.3.1条规定:“加载的平台式集装箱应该由可伸缩吊具起吊。”此处的可伸缩吊具是对spreaders with extensions的误译,其对应的英文是extendable spreader,指长度可以在一定范围内伸缩调节的集装箱吊具。可伸缩吊具装有机械式或液压式伸缩机构,能够起吊长度为20英尺、40英尺乃至45英尺的集装箱。建议在修订时予以更正。
支柱式集装箱吊具并不常见,因此,可将Domi-no加长角柱(见图3)作为其替代品。中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司收购Domino的专利后,对加长角柱实施升级改造。使用时,可将加长角柱安装在台架式集装箱的顶角件上;不用时,既可以将加长角柱取下单独存放,也可以将其安装在XL型折叠式集装箱的底架上,以备不时之需。
5.3 横向刚性试验
5.3.1 辅助横梁
ISO 1496-5: 1998第6.9.2.2条规定:“In the case of type code P2 or P4, in order to represent typical service conditions as closely as practicable, the top cor-ner fittings at the end or ends of the container under the test should be connected transversally by means of a member or members representing the lower transverse member(s) in the end frame(s) of a superimposed contai-ner. The representative member shall be securely attach-ed to the corner fittings so that the loads will be equally applied to the two posts.”该条翻译成中文如下:为了使试验工况尽可能接近实际工况,在对P2型(带独立角柱)或P4型(带独立角柱和可拆卸顶梁)台架式集装箱实施横向刚性试验时,应当在其顶部角件上固定辅助横梁,用来代替该集装箱上层集装箱的底部端横梁,并且辅助横梁应当与顶角件可靠连接,以确保两个角柱承受的横向刚性试验载荷相等。
GB/T 16564―1996第6.9.2.2条规定如下:“……而纵向的连接则通过设于一侧角件的对角连接杆件来实现。”这种表述不符合ISO 1496-5: 1998第6.9.2.2条的原意,建议在修订时予以更正。
5.3.2 对试验结果的认定
ISO 1496-5: 1998第6.9.3条的注释规定:“The satisfactory completion of this test by a container of type code P2 or P4 implies that each post can be subjected to a maximum transverse racking loading of 75 kN in service.”该条翻译成中文如下:如果P2型或P4型集装箱顺利通过本试验,则意味着每个角柱在使用过程中可以承受的最大横向刚性载荷为。
GB/T 16564―1996第6.9.3条的注释规定:“为满足该项试验,箱型代码为62或64的集装箱的每根角柱应施加75 kN的平行作用力。”这种表述不符合ISO 1496-5: 1998第6.9.3条的原意,建议在修订时予以更正。
6 折叠状态下的折叠式集装箱顶部起吊试验
ISO 1496-5: 1998第7.4.1条规定:“This test shall be carried out to prove the ability of a flush folded container (type P3 and type P4) to withstand being lifted from its four top corner fittings on stub posts with the lifting forces applied vertically.”該条翻译成中文如下:本试验用以验证折叠状态下的上表面基本平整的折叠式集装箱(P3型和P4型)承受从其4个短角柱上的顶角件垂直起吊的能力。该试验是ISO 1496-5: 1998新增的内容。需要注意的是:此处的top coner fittings on stub posts不能仅译为顶角件,而应译为短角柱上的顶角件,其中短角柱是相对于折叠式集装箱本身的角柱而言的。折叠状态下的折叠式集装箱(见图4)角柱顶部的顶角件不在平台的4个角上,顶角件的顶孔方向也不在水平面上。为了能从4个角的顶部垂直起吊折叠状态下的折叠式集装箱,需要在这4个角的顶部另装顶角件,俗称“假角件”。
(编辑:张敏 收稿日期:2021-11-02)