港口机械防风安全标准化研究

张德文

交通运输部水运科学研究院

1 引言

防风标准是世界各国港口机械和起重机械防风安全运行的保障。港口机械防风安全相关标准很多，是港口机械和防风装备风载荷计算、选型、设计、制造、检测、使用、维保和报废的依据。

我国港口机械防风安全标准化始于20世纪80年代初，最早发布的港口机械防风标准是《港口起重机风载荷规范》(JT 5013-1982)行业标准，距今已过去40年，甚至早于第一版《起重机设计规范》(GB/T 3811-1983)国家标准。

2 港口机械防风安全标准分类

2.1 按照标准性质分类

港口机械防风按照标准性质分为以下3种：

(1)基础标准：包括风力等级、热带气旋等级及命名、风载荷计算、港口机械设计相关的标准、防风装置分类和术语等。此类标准多为国家标准，且大多为跨行业通用的综合性标准。

(2)产品标准：此类标准最多，包括各种防风装置及其零部件的产品标准、安装尺寸标准等。

(3)管理标准：包括各种防风应急预案标准、风灾前的预防措施、风灾后的救助与理赔标准等。

2.2 按标准所属领域分类

港口机械防风标准按所属领域分为：

(1)气象领域防风标准：包括风力等级、热带气旋等级及命名、气象仪器分类、风传感器等气象领域相关标准，亦有少量仪器设备的计量检定规范。

(2)港口机械领域防风标准：包括交通运输和机械等行业归口管理的港口机械和起重机械的防风设计、防风装置及其零部件、港口机械防风管理等标准。

2.3 按制动器分类

防风标准中，各种通用制动器的产品标准最多。制动器分类方式很多，其中最为典型的分类方式是按照驱动装置的不同分类，分为电力液压、电磁、气动、液压和人力等方式，对应在标准上也就出现电力液压、电磁和气动等方式的差异，在港口机械上应用最多的是电力液压驱动方式。制动器按照摩擦副不同，主要有鼓式制动器、盘式制动器和带式制动器等，港口机械上更多采用盘式制动器，少量采用鼓式制动器。表1为通用防风制动器现行标准情况。

表1 制动器现行标准

3 港口机械防风安全标准汇总

目前港口机械防风安全相关标准(含计量技术规范)共40余项，汇总如下。

3.1 气象领域防风标准及计量技术规范

GB/T 19201-2006 热带气旋等级

GB/T 19202-2017 热带气旋命名

GB/T 28591-2012 风力等级

GB/T 32934-2016 全球热带气旋中文名称

GB/T 32935-2016 全球热带气旋等级

GB/T 35227-2017地面气象观测规范 风向和风速

GB/T 37467-2019 气象仪器术语

GB/T 40243-2021 龙卷风强度等级

JB/T 9450-2015 电接风向风速计 技术条件

JB/T 10073-2017 气象仪器 术语

JB/T 11258-2011 数字风向风速测量仪

JJF 1934-2021 超声波风向风速测量仪器校准规范

JJG 431-2014 轻便三杯风向风速表检定规程

JJG 613-1989 电接风向风速仪检定规程

QX/T 8-2002 气象仪器术语

QX/T 23-2004 旋转式测风传感器

QX/T 581-2020 轻便三杯风向风速表

QX/T 637-2022 气候预测检验 热带气旋

3.2 港口机械防风设计标准

GB/T 3811-2008 起重机设计规范

JT/T 90-2020 港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求

JTS 169-2017 码头附属设施技术规范

ISO 4302:2016 起重机——风载荷估算(Cranes-Wind load assessment)

FEM 1.001-1998 欧洲起重机设计规范

3.3 港口机械防风装置产品标准

GB/T 18849-2011 机动工业车辆 制动器性能和零件

GB/T 26665-2011 制动器术语

GB/T 31051.1-2014 起重机 工作和非工作状态下的锚定装置 第1部分：总则(ISO 12210-1:1998，MOD)

GB/T 31051.4-2016 起重机 工作和非工作状态下的锚定装置 第4部分：臂架起重机(ISO 12210-4:1998，IDT)

GB/T 33517-2017 电力液压鼓式制动器 技术条件

GB/T 33519-2017 制动器分类

GB/T 34114-2017 电动机用电磁制动器通用技术条件

JB/T 5948-2013 工程机械 钳盘式制动器 技术条件

JB/T 6406-2006 电力液压鼓式制动器

JB/T 6452-2010 力液压推动器 基本技术要求

JB/T 7019-2013 工业制动器 制动轮和制动盘

JB/T 7020-2006 电力液压盘式制动器

JB/T 7021-2006 鼓式制动器连接尺寸

JB/T 7685-2006 电磁鼓式制动器

JB/T 8435-2006 气动盘式制动器

JB/T 10603-2006 电力液压推动器

JB/T 10917-2008 钳盘式制动器

JB/T 12982-2016 电磁圆盘式制动器

JB/T 12984-2016 起重机抗风制动装置

JB/T 13479-2018 工业制动器 制动衬垫

JB/T 13519-2018 气动摩擦片浮动式制动器

TB/T 1428-1990 铁路货场桥式、门式起重机防风制动装置技术条件

3.4 港口机械防风管理标准

JT/T 90-2020 港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求

DB34/T 1803-2012 内河港口大型机械设备防风管理要求(安徽省地方标准)

3.5 其他防风相关标准

SJG 55-2019 建筑起重机械防台风安全技术规程(深圳市工程建设标准)

DBJ 46-045-2017 海南省建筑塔式起重机防台风安全技术标准(海南省工程建设标准)

4 港口机械主要防风标准分析

4.1 交通运输行业标准JT/T 90-2020

4.1.1 交通运输部防风政策与防风安全标准的演变

港口机械整机抗倾覆稳定性和抗风防滑安全性等总体计算，以及港口机械的机构计算、零部件计算等都涉及到风载荷计算。1982年交通部发布行业标准《港口起重机风载荷规范》(JT 5013-1982)，次年发布国家标准《起重机设计规范》(GB/T 3811-1983)，在风载荷计算方面2个标准保持了一致。

随着20世纪80年代港口机械的快速发展，以及国内外多次风灾事故的发生，根据交通部标准改革要求，对《港口起重机风载荷规范》(JT 5013-1982)标准进行了修订。修订后的标准为《港口起重机风载荷规范》(JT/T 90-1994)。

20世纪90年代，我国南北方沿海港口均发生了多起港口机械重大风灾事故，给港口生产造成了重大影响，交通部首次出台《港口大型机械防台管理规定(暂行)》(1998年版)，同时制定了《港口大型装卸机械防风安全要求》(JT 399-1999)行业标准。此时对港口机械的防风规定及措施，更多的是针对防台风。

进入21世纪，根据技术发展，将《港口起重机风载荷规范》(JT/T 90-1994)和《港口大型装卸机械防风安全要求》(JT 399-1999)整合为《港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求》(JT/T 90-2008)。从标准名称看，将“港口起重机”扩大到“港口装卸机械”，不再是单单的局限于港口起重机械的风载荷计算。但该标准更多的内容还是关于风载荷计算，防风安全要求变化并不大。与此同时，新修订的《起重机设计规范》(GB/T 3811-2008)发布。《港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求》(JT/T 90-2008)和《起重机设计规范》(GB/T 3811-2008)中关于风载荷的计算，均不同程度借鉴了欧洲《起重机设计规范》(FEM 1.001-1998)。

尽管国内外在防风标准规范方面的要求越来越高，但是由于港口机械的大型化趋势越来越显著，国内外港口机械风灾事故还是越来越多。近十几年港口机械风灾事故的一个突出特点是由于台风的可预见性，以及防台风措施的不断加强，由台风引发的安全事故相对较少，而由于突发阵风引发的安全事故则越来越多，有记录的港口突发阵风的瞬时风速也越来越高，最大阵风风速已超过相关标准规范规定的35 m/s。

在总结一个时期港口机械防风安全事故和港口机械防范措施不足的基础上，交通运输部于2018年7月24日印发了《港口大型机械防阵风防台风安全工作指南》。在此指南基础上，交通运输部重新组织修订了《港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求》(JT/T 90-2020)行业标准，重点加强了防风安全要求的规范，尤其提出了防突发阵风的具体安全措施。

图1为交通运输部防风政策与防风安全标准的演变过程。

图1 交通运输部防风政策与防风安全标准的演变

从图1可以看出，交通部共出台4版防风政策，而且自1998版开始的后3版防风政策均给出了港口常用机型的防台风措施，2018年的第4版同时还给出了港口多个常用机型的防阵风措施，针对性和可操作性越来越强。

4.1.2 JT/T 90-2020标准主要内容

交通运输行业标准《港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求》(JT/T 90-2020)，在标准架构(见图2)上沿用了2008版的结构；在防风安全内容上，更多地借鉴了《港口大型机械防阵风防台风安全工作指南》(2018年版)的内容。

图2 交通运输行业标准JT/T 90-2020的框架结构

该标准首先规范了“港口大型装卸机械”、“阵风”、“台风”和“防风装置”4个港口机械防风安全最关键的术语，然后给出了风载荷计算方法和防风安全要求。该标准的突出成果是详细给出了12种常用港口机械机型的防台风应对措施，并给出了8种常用港口机械机型的防阵风措施，比《港口大型机械防阵风防台风安全工作指南》(2018年版)更全面。

4.1.3 JT/T 90-2020行业标准的不足

JT/T 90-2020是JT/T 90-2008的修订版，标准内容包括风载荷计算和防风安全要求两大部分，最突出的变化是按照防台风和防阵风工况分类，尤其强化了防阵风安全措施。该标准不足之处主要体现在2个方面。

(1)该标准仍然保留了风载荷计算的内容。我国港口机械和起重机械两大领域的标准化工作既有交叉，又有独立性，作为两大领域防风安全标准代表的JT/T 90-2008与GB/T 3811-2008几乎同时制修订。2个标准都意识到了我国起重机械和港口机械风载荷计算问题的不足，故都保留了风载荷计算的内容。而实际上GB/T 3811-2008发布后，风载荷计算相关要求已经非常完善，其借鉴了欧洲《起重机设计规范》(FEM 1.001-1998)和国外其他先进标准的特点，足可以应对各种港口机械的风载荷计算，故JT/T 90-2020中没有必要再保留风载荷计算的内容，风载荷计算参照GB/T 3811执行即可。

(2)防风应对措施中未能全覆盖港口机械各种机型。与JT/T 90-2008相比，JT/T 90-2020列出了12种常用港口机械机型的防台风措施和8种常用港口机械机型的防阵风措施，针对性很强。但是，随着新技术发展，新产品不断涌现，JT/T 90-2020中仍有很多港口机械机型未能纳入，未能实现港口机械防风措施全覆盖，建议后续进一步补充完善。

4.2 水运工程建设标准JTS 169-2017

JTS 169-2017《码头附属设施技术规范》为水运工程建设标准，其中第6章为《钢轨、车挡及预埋件》，对港口机械的钢轨及联结件、车挡、顶升预埋件、防风装置基础预埋件的设计原则、设计计算给出了规范性技术要求。

该标准规定防风系拉装置宜沿装卸机械设备纵横向对称布置。岸边集装箱起重机、卸船机和装船机等大型港口设备，防风系拉装置宜采用拉杆方式；对门座起重机等设备，防风系拉装置可采用拉索方式，拉索在码头面上的投影与轨道的夹角宜为45°，与码头面的夹角宜为45°～60°。系拉拉力应按重现期50年的最大风速和装卸机械非工作条件下稳定的要求确定，计算风速取3 s时距的平均瞬时风速，并不得小于55 m/s。同时，该标准对系拉装置、锚定装置的预埋件结构及排水系统也提出了规范要求。

4.3 国家标准GB/T 3811-2008

GB/T 3811-2008《起重机设计规范》是我国起重机械和港口机械领域最权威的设计规范，对起重机的分级、设计计算载荷(含风载荷)与载荷组合、结构、机械、电气、整体抗倾覆稳定性和抗风防滑安全性、安全等均有非常详细的规定。其中起重机风载荷计算、整体抗倾覆稳定性和抗风防滑安全性是目前我国起重机械和港口机械广泛遵循的设计依据。

4.4 机械行业标准JB/T 12984-2016

JB/T 12984-2016《起重机抗风制动装置》为机械行业标准。该标准将起重机抗风制动装置按抗风制动力产生的方式分为两大类，即轨道制动装置(包括顶轨器、夹轨器等)和车轮制动装置(包括轮边制动器、轮轴制动器等)，并给出了顶轨器、夹轨器和车轮制动装置的基本参数、技术要求、试验方法和检验规则。该标准不足之处是仍有很多抗风装置未能包含，如防风铁楔、防爬器等。

5 结语

经过40多年的发展，我国港口机械和起重机械防风安全标准已经取得了非常大的进步，标准体系不断完善，但港口机械防风安全标准仍缺乏系统研究。

港口机械防风安全标准还有很多需要完善的部分：

(1)梳理各种港口机械防风装置，并编写港口机械防风装置分类及术语基础标准。

(2)港口机械工作性防风装置是防范突发阵风的重要设备，目前在港口机械上应用非常普遍的轮边制动器(也叫夹轮器)、惯性制动器、顶轨器(压轨器)、夹轨器、防爬器、防风铁楔、风力自锁防爬器等，已经同盘式制动器等常规防风装置一样，逐渐成为通用标准产品，但是目前基本没有专门产品标准。尤其风力自锁防爬器作为一种全新的全自动高可靠性的防突发阵风装置，在港口机械上已有大量使用，但是尚没有任何标准规范。

(3)港口机械必备的非工作状态下防台风装置，如锚定装置、锚钩装置、防风拉索装置、防风拉杆装置等，还没有任何技术标准。

(4)港口机械防风装置设计计算和选型计算方面标准缺乏，现有手册和教科书均不完善。

(5)港口机械防风装置作为易损件，其检查、维护和报废缺乏标准依据。