2014年安全工程师《生产技术》考点:机械行业安全概要(35)

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　　第五节 水路运输安全技术

　　一、水运运输安全基础知识

　　(一)水运交通事故的定义

　　水运交通事故的概念源于“海事”的概念。关于海事的定义有广义和狭义之分。广义上的海事泛指航海、造船、海上事故、海上运输等所有与海有关的事务;狭义上的海事意指“海上事故”或“海上意外事故”，如碰撞、搁浅、进水、沉没、倾覆、船体损坏、火灾、爆炸、主机损坏、货物损坏、船员伤亡、海洋污染等，都属于狭义的海事。

　　由于我国不但有广阔的海上水域，而且还包括广大的内陆水域，因此，将狭义上的海事概念拓展为水运交通事故，它既包括发生在海上的交通事故，也包括内陆水域的交通事故。由此可见，所谓水运交通事故，是指船舶、浮动设施在海洋、沿海水域和内河通航水域发生的交通事故。

　　(二)水运交通事故的等级

　　根据事故船舶的等级、人员伤亡和造成的直接经济损失情况，可将水运交通事故分为小事故、一般事故、大事故、重大事故、特大事故5个等级。

　　【例题】根据水运交通事故分级标准，20000总吨船舶发生死亡2人、直接经济损失达到200万元的事故属于()事故。

　　A.特别重大

　　B.重大

　　C.大

　　D.一般

　　【答案】：B

　　1990年10月20日交通部交通安全委员会发出《关于报告船舶重大事故隐患的通知》，该通知将船舶重大事故隐患定义为：船舶由于严重违章，操作人员过失，机电设备故障或其他因素等，虽未直接造成伤亡或经济损失，但潜伏着极大险情，严重威胁船舶(旅客、船员、货物)安全及性质严重的重大隐患。该通知将船舶重大事故隐患分为4类。

　　(1)严重违章。严重违反安全航行和防火规定，船舶超载、超速，违章追越，违章抢航，违章抢槽，违章明火作业，违章装载、运输危险货物，违反交通管制规定等。

　　(2)操作人员过失。在航行、锚泊或靠离泊时，由于操作人员失误，疏忽嘹望，擅离职守，助航设备、通信设备和信号使用不当等。

　　(3)机电设备故障。船舶主机、辅机、舵机、机件、电器或通信设备、应急设备失灵等故障。

　　(4)其他因素。《海上交通事故调查处理条例》第34条规定：“对违反海上交通安全管理法规进行违章操作，虽未造成直接的交通事故，但构成重大潜在事故隐患的，海事局可以依据本条例进行调查和处罚。”故也可以将船舶重大事故隐患(重大潜在事故隐患)考虑为我国海事分级的最低海事等级。

　　【例题】根据交通部交通安全委员会《关于报告船舶重大事故隐患的通知》的规定，下列违章行为，属严重违章行为的是()。

　　A.搭建天线

　　B.操作人员疏忽嘹望

　　C.有问题不通报

　　D.违章追越

　　【答案】D

　　二、水运交通危险有害因素和隐患分析

　　水运交通事故有多种多样的形式，但每种事故的出现都是在一定条件因素制约下形成的。分析事故出现的规律和特性，探索事故的发生条件、潜在的险情因素，进而寻求酿成事故的原因，以作为今后防止海上事故的前车之鉴。

　　概括起来，水运交通事故的发生，与外界条件、技术(人一机控制)故障、不良的航行条件、导航失误等因素密切相关。

　　(一)外界条件

　　(1)视距降低。由于气象条件的影响，如雾、雨雪和夜间引起的视距降低，目测距离的受限，导致船舶发生事故的几率增大。

　　(2)气象恶劣给船舶带来不可抗拒的自然灾害。热带飓风、台风，中纬气旋和寒潮带来的强风、风浪，均给船舶海上航行造成不可抗拒的自然灾害。

　　(3)海上礁石、浅滩及水中障碍物必给船舶航行带来影响。如近年来在我国青岛中沙多次发生搁浅事故，但在加设了航标后，事故已大为减少。

　　(4)航路的自然条件和交通密度的影响。这主要指狭窄航道和交通密集水域，其航道宽度、弯曲度、深度、危险物的分布、航路标志的设置，船舶活动的密度和频度，船舶遭遇态势(对遇、横交和追越)和机率等因素，均增加了船舶导航的难度。船舶的碰撞事故与这些因素有着很重要的关系。

　　(5)海上灯塔、航路标志出故障、海上航行资料失效。这主要指海上灯塔、浮标、岸标等助航设施出故障，如电源中断及遭破坏等，均可导致船舶误航机率增大。

　　(6)外部因素引起船舶导航设备失效。

　　(二)技术(人一机控制)故障

　　(1)船舶的动力装置、电力系统技术故障。由于船体强度减弱或船体、机械有严重缺陷，造成船舶航行事故。

　　(2)操舵及螺旋桨遥控装置失控。由于船桥遥控的舵机和主机系统故障，使得船桥对车、舵的操纵失去控制，导致船舶事故发生。

　　(3)惰性气体系统故障。主要对油轮而言，在装卸原油或清洗油舱过程中，惰性气体系统对降低原油防爆上限温度及防止油料的爆炸起着重要作用。实践证明，90%以上的油轮爆炸事故是由于未装或因该系统出故障而发生的。

　　(4)导航设备故障。因导航设备本身性能不稳定，出现了技术故障，使其失去了导航性能(指向、定位和计程)应有的作用，使航线、船位的准确度和可靠性受到影响。

　　(5)通信设备故障。因船舶通信设备本身的性能不稳定，出现了技术故障，使船、岸或船与船之间的通信中断，彼此情况不能及时沟通，在港区或不良视距条件下，易造成船舶之间发生碰撞事故。

　　(三)不良的航行条件

　　(1)船桥人员配备不齐全、组织混乱。船上值班人员擅离职守，航海驾驶人员工作不认真不严肃，缺乏应有的工作责任心，无视安全航行规章。船长过分依赖引水员，对其错误行动未能及时纠正等等。这些不良的人为因素，均是出现海事的主观因素。

　　(2)人员理论知识和实践经验贫乏。船员航海知识浅薄，技术素质低劣以及海上经验不足，均是导致海损事故发生的因素。对多起海事原因的分析表明，约有2/3以上的海事是由人为因素造成的，说明船员条件是水运安全的直接重要因素。

　　(3)航海图、资料失效。航海图及资料是保证航行安全的基本工具之一。航海图资料的及时性和完整性是航行安全的起码保证。在使用过程中，未能及时按航行通告、警告修正海图和航海资料，使这些资料陈旧，降低了其实用价值，可给航行带来不可估量的损失。

　　(4)船桥指挥部位工作条件的影响。船桥指挥部位工作条件的优劣，可直接或间接地影响驾驶人员的操作。船桥视野的受限，影响了船上对外界的观察嘹望;内部通信的不畅通可阻碍航行指令及时下达;光线、通风的不充分，都可使船员疲劳和不适。

　　三、水运交通安全技术措施

　　(一)船舶航行定位与避碰

　　1.船舶导航与定位

　　1)航向。为了保证船舶航行安全，首先要确定船舶的航向与位置。实际航向有3种。首先是罗经航向，它是由罗经直接指示的船首方向。罗经航向经过罗经误差修正后得到正确的船首方向，称为真航向。由于风、流的影响，船舶运动的速度是船舶在静水中运动的速度与风流引起的速度的合速度，该合速度的方向是船舶重心轨迹的方向，称为航迹向。

　　测定船首方向的主要仪器罗经包括磁罗经、陀螺罗经。由于地磁场的南北极与地球的磁罗经南北极不一致，地磁场随地理位置而变化，磁罗经又受周围的铁磁性物质的影响，因此磁罗经的误差变化较大，使用时必须进行误差校正。陀螺罗经是利用绕定点转动的高速旋转陀螺仪的定轴性与进动性，借助于控制系统及阻尼系统使陀螺仪的轴自动指北，并能跟随地球自转，精确跟踪地理子午面的指北仪器。由于陀螺罗经安装时基线与船舶首尾线不一致会造成基线误差，此外由于陀螺罗经的结构以及船舶运动会引起纬度误差、速度误差、冲击误差与摇摆误差等。这些误差通过校正或补偿的方法，一般均可控制在较小的范围之内。

　　2)定位。定位方法按照参照目标可分为岸基定位与星基定位。

　　岸基定位是利用岸上目标定位，如灯标，山头以及导航系统中的信号发射台等都是岸基目标。最普通的岸基定位是用肉眼通过罗经测定灯标、山头等显著物标的方位，或通过六分仪测定目标的距离，然后得出几个目标的方位或距离的位置线，相交求出船位。雷达定位是通过雷达脉冲遇到显著物标反射回来所经过的时间及方向测定物标的距离和方位，得出位置线，相交而定出船位。有些导航系统，如劳兰C，它是利用到两个定点(信号与发射台)的距离差为定值的点的轨迹作为位置线，测定两发射台信号到船舶的传播时间差，而得出双曲线位置线。因而称其为双曲线导航系统。

　　星基定位是以星体为参照物测定船舶位置的方法。传统的星基定位方法是利用天体，包括太阳、月亮、恒星、行星与船舶的相对位置来确定船舶的位置，称为天文定位。

　　卫星导航系统是以人造地球卫星为参照目标的位置测定系统。目前使用最广泛的是美国从1973年开始研制到1993年投入使用的全球定位系统 (Global Positioning System，GPS)。它包括24颗卫星，分布在6个轨道平面，卫星高度为20200km。它是利用已知空间位置的人造卫星发射的电磁波，测定其卫星到接收机天线的距离。若同时测量三颗卫星的距离，则可求得接收机的三维位置，经度、纬度和高度。若使用的全球定位系统同时测量四颗卫星的距离，除测定接收机的三维位置外，还可求得接收机的钟差。

　　为了提高GPS的定位精度，目前沿海地区使用最多的是差分GPS。它是用一台精确位置已知的GPS接收机作为基准接收机，测得所在地的各种误差，而附近的GPS用户接收机在接收含有各种误差的GPS信号的同时，还接收基准台发送的误差信息，经过修正后，得到精确的位置信息。当用户距基准台100km时，水平位置误差在5m以内。我国在“九五 ”期间建成沿海无线电指向标差分全球定位系统台链(RBN/DGPS)。

　　【例题】船舶海上航行定位方法，按照参照目标可分为()两种。

　　A.岸基定位和星基定位

　　B.岸基定位和雷达定位

　　C.地理定位和星基定位

　　D.雷达定位和地理定位

　　【答案】A

　　2.船舶操纵与避碰

　　控制船舶运动的设备是推进器(车)与舵。在海上航行时一般只用舵控制，当测得船舶位置偏离计划航线，或船首偏离设定航向时，要设法使船舶以最有效的方法回到计划航线与设定航向。控制航向的主要设备是舵，在港内或狭水道，对有双螺旋桨或侧推器的船舶，在用舵的同时也可用双桨配合或侧推器来控制船首向。在狭水道或港内一般由人工操舵;在海上一般采用自动操舵控制航向。自动操舵大致可分为两类：一类称为航向保持系统，另一类称为航迹保持系统。航向保持系统是根据船首向与设定航向的偏差，通过控制系统来控制舵角，使船首回到设定航向。根据控制系统的原理不同分为PID(比例一积分一微分)自动操舵，自适应自动操舵等。此外，新的自动操舵中还采用模糊控制，多模式控制等先进技术。航迹保持系统是根据定位信息测定航迹偏离程度，通过计算确定出最有效舵角与舵角执行时间，使船舶能最快、最省燃料的回到设定航线上来。

　　舵用于控制航向，螺旋桨用于推进与制动船舶。要控制船舶的航向、位置、速度、回转角速度等，必须掌握船舶的操纵特性。了解船舶在舵作用下的保向与改向能力，惯性停船冲程及螺旋桨逆转制动冲程等规律。这些规律一般用船舶操纵运动方程式来描述。

　　根据《国际海上避碰规则》避碰是指航行中各类水上运输工具相互间的避让。一般是通过航行值班人员的嘹望与仪器观测来判断是否有碰撞危险，然后用舵与车来避免本船与他船的碰撞，但至今尚没有一套实用的闭环的自动避碰系统。目前使用最广泛的雷达自动标绘仪(ARPA)，是根据雷达的目标回波经过量化、滤波和跟踪处理后得出的目标运动轨迹，在雷达荧光屏显示目标的相对运动矢量或目标的预示危险区(PAD)，向驾驶人员提供避碰信息，然后由驾驶人员采取避碰措施。但由于噪声干扰等引起的目标回波误差，本船航向误差，使滤波跟踪后得到的目标轨迹有误差，还会引起跟踪目标丢失或误跟踪。目标船的运动不是本船所能控制的，它有相当的随机性。由于这些原因，使得带ARPA的雷达也只能向驾驶人员提供避碰信息，而不能进行自动避碰。

　　(二)船舶交通管理系统

　　随着世界外贸海运量的迅速增加，大量船舶频繁活动于港口和海上交通要道，加之船舶向大型化、高速化发展，使港口航道拥挤不堪，导致这些水域的海损事故率逐年增加。国际海事组织对此制订了相应的对策，船舶交通管理系统(亦称船舶交通服务系统，Vessel Traffic Service，VTS)是其中之一。

　　1.VTS的功能与组成

　　经过多年的实践与各方面的努力，1995年11月国际海事组织 (IMO)通过了A 578(14)号决议，即《船舶交通服务指南》。VTS旨在提高交通安全、交通流效率和保护环境。VTS的功能包括搜集数据、数据评估、信息服务、助航服务、交通组织服务与支持联合行动。VTS由VTS机构、使用VTS的船舶与通信三部分组成。

　　VTS在其覆盖的水域中搜集两方面数据：一方面是航路的气象、水文数据及助航标志的工作情况;另一方面是航路的交通形势。搜集到数据以后，再用适当的方式显示这些数据，根据国际与当地的船舶交通规则以及有关的决策准则，对交通形势现状与发展趋势进行分析，这就是数据评估。VTS通过发布消息的方式提供服务。发布的消息分3类：①信息――在固定时刻，或在 VTS中心认为必要的时刻，或应船舶要求而播发的。它包括有关船舶动态、能见度与他船意图;航行通告、助航设施状况、气象与水文资料;各航行区域的交通状况，各种碍航船舶与障碍物警告，并提供可选择的航线。②建议――VTS通过咨询服务发出的消息，它包括以专门方式影响交通或个别船舶行为的意图。③指示 ――为交通控制目的而以命令方式发布的消息，它包含了控制交通或个别船舶行为的意图。

　　2.VTS设备

　　VTS的设备配置随VTS系统的等级不同而变化，一个完整的VTS系统应配置如下主要设备。

　　(1)雷达监测系统。按照各VTS的不同任务，要求雷达的分辨率与探测距离不同，配备的雷达从最简单的船用雷达到复杂的、专门设计的岸基雷达。一个较大规模的VTS系统所覆盖的区域，常由几个分散的雷达站构成雷达链。雷达信号通过同轴电缆，微波接力或光导纤维传送到VTS中心。雷达数据处理包括雷达目标自动录取、自动跟踪，以及多雷达跟踪过程中的数据处理。

　　(2)通信系统。VTS中的通信方式很多，供语音通信使用的频率也很多，但大部分VTS以甚高频无线电话(VHF)为基础。

　　(3)计算机系统。VTS中的计算机连成一个网络，计算机主要用于雷达数据处理，VHF测向数据处理，船舶数据处理，遥感数据处理及其他非实时的离线操作。船舶数据分为3类：①固定数据，常指在船舶寿命周期内不变的数据，如船名、呼号、船舶尺度等;②变化数据，指一个航次内有效的数据，如驶离港、目的港、货物、吃水等;③动态数据，指连续变化的数据，如船速、航向等。此外还有VHF测向、数据记录设备、闭路电视、遥感装置与助航标志等。

　　3.VTS对船舶的服务和监管

　　根据IMO规定，凡使用VTS的船舶应符合《海上人命安全公约》要求。到达实施VTS港口之前应注意做到以下几点：①仔细阅读VTS主管机关印发的出版物，了解当地水上交通规则及其他有关规定;②保证船舶助航与通信设备处于正常工作状态;③注意按照规定收听VTS中心发布的有关消息;④按照VTS主管机关的规定，正确、及时地向VTS中心报告有关信息;⑤一般不改变经船舶与VTS中心双方同意的航行计划;⑥迅速、准确向VTS中心报告意外情况;⑦当到达或离开VTS区域时要向VTS中心进行到达与最终报告。

　　(三)全球海上遇险与安全系统

　　全球海上遇险与安全系统(Global Maritime Distress and Safety System，GMDSS)是一个符合《1979年海上国际搜救公约》规定的全球性通信网络。它应能满足遇险船的可靠报警，对遇险船的识别、定位，救助单位之间的协调通信，救助现场的通信，可靠、及时的预防措施以及日常通信等各项要求。

　　1.报警

　　船对岸报警即遇险船向某一岸上救助协调中心(Rescue Coordination Center，RCC)的报警;船对船报警，即遇险船向附近船舶的报警;岸对船报警，即岸台向遇险船附近的船舶报警。报警信息应包括遇险船舶的识别码(国际统一的一个九位十进制数字识别码)、遇险位置、遇险性质和其他有助于搜救的信息。

　　2.通信

　　通信包括搜救协调中心通过岸台或岸台与遇险船舶、参与救助的船舶、飞机及其他搜救单位之间的双向通信。在搜救现场参与救助的船舶、飞机之间的通信。GMDSS系统还能进行正常航行时相遇船舶之间的通信和有关的业务通信。

　　3.寻位

　　遇险船舶或救生艇通过应急示位标(Emergency Position lndicating Radio Beacon，EPIRB)或其他设备发出一种无线电信号，便于救助船舶和飞机寻找。

　　4.播发海上安全信息

　　GMDSS系统能提供手段发布航行警告、气象预报和其他各种紧急信息以保证航行安全。为了实现上述功能，GMDSS系统采用了两种系统：一是卫星通信系统，二是地面通信系统。

　　(四)特种货物与危险货物运输管理

　　1.重大件货物的装运管理

　　重大件货物是指质量、体积过大或尺寸超长的货物。按我国规定，远洋运输中，凡单件质量超过5t或长度超过9m的货物;在沿海运输中，单件质量超过3t或长度超过12m的货物，均属重大件货物。按国际标准规定，凡单件质量超过40t，或长度超过12m，或高度、宽度超过3m的超高或超宽货物，如车辆、大型成套设备、集装箱、快艇等均属重大件货物。由于重大件货物的尺寸与质量过大，在装运过程中，对稳性计算、局部强度计算与加固绑扎有特殊要求。在装运之前一方面要仔细审核重大件货物的件数，单件质量、重心位置、外形、尺寸、包装、吊点位置与装运要求。然后根据本船的重吊负荷，船体结构，货舱空间，舱底或舱盖的局部强度，审查大件货是否能装，最后编制配载图，吊装方案(包括预算横倾角等)，衬垫方案与加固绑扎方案。为了保证在运输过程中船舶和货物的安全，须对装运重大件货物对船舶稳性的影响以及船舶局部受力进行计算。装于船上的重大件货物，由于船舶的纵摇、横摇、波浪引起的船舶升沉以及装于甲板上的大件货所受的风力以及船舶倾斜面引起货物重心偏移，都使货物受到附加作用力。为了避免航行时货物移动，需要对货物加固绑扎，克服船舶运动时货物受到的上述各种力。

　　2.危险货物运输与管理

　　危险货物指具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、感染与放射等特性的物质，在运输、装卸和存储过程中，容易造成人身伤害、财产毁损或环境污染等需要特别防护的货物。目前国际危险货物海运量约占海运货物总量的50%。国际海事组织依据并为实施1974年《国际海上人命安全公约》(SOLAS)和经1978年议定书修正的1973年《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL73/78)制定了《国际海运危险货物规则》(IMDG Code)。我国交通部根据《国际海运危险货物规则》(以下简称《国际危规》)制定并颁布了《水路危险货物运输规则》的第一部分《水路包装危险货物运输规则》(以下简称《水路危规》)，并于1996年12月1日起在我国实施。

　　《国际危规》与《水路包装危险货物运输规则》适用于包装危险货物。 ((MARPOL公约》对油轮运输，散装液体化学品运输的安全问题有具体规定。此外，《国际散装运输危险化学品船舶构造及设备规则》(简称IBC Code)和我国《散装运输危险化学品船舶构造与设备规范》对运输散装液体危险化学品的船舶结构与设备都提出特殊要求。《国际散运液化气船舶构造和设备规则》(简称IGC Code)对运输低温加压而成液态货物的船舶的结构与设备有具体规定。《国际危规》的主要内容包括危险货物的分类与性质，包装与标志以及海上安全运输的要求。《国际危规》根据危险货物的主要特性和运输要求分为九大类：①爆炸品;②气体;③易燃液体;④易燃固体;⑤氧化剂和有机过氧化物;⑥有毒物质和有感染性物质;⑦放射性物质;⑧腐蚀品;⑨杂类危险货物和物品。

　　根据《国际危规》的要求，危险货物必须按照《国际危规》标准，附带正确耐久的标志。危险货物的标志由标记、图案标志和标牌组成。所有标志均须满足经至少3个月的海水浸泡后，既不脱落又清晰可辨的要求。危险货物的包装分为通用包装与专用包装两类。通用包装适用于第3，4，5类，第6类中的有毒物质类中的大部分货物和第l，8类中的部分货物;其余由于特殊危险性质，需采用专用包装。根据危险程度通用包装分为I、Ⅱ、Ⅲ类。I类包装，适用于高危险性货物;Ⅱ类包装，适用于中度危险货物;Ⅲ类包装，适用于低危险性货物。

　　危险货物的合理配载与隔离，对货物的安全运输具有重要意义。易燃易爆货物要远离一切热源、电源及生活居住区。遇水要起化学反应者，要安排在干燥货舱。有毒货物与放射性货物应远离生活区。绝大部分危险货物均需远离热源、电源与生活居住区。对互不相容的危险货物要正确隔离，以防止泄漏等引起的各种事故;一旦事故发生后，便于采取各种应急措施，减少损失与危害程度。

　　【例题】船舶运输中的重大件货物是指尺寸超长、体积过大和()的货物。

　　A.超过船舱尺寸

　　B.密度过大

　　C.形状不规则

　　D.质量过大

　　【答案】D

　　四、交通运输安全技术规程、规范与标准

　　一、我国有关安全技术规程、规范与标准

　　1.《中华人民共和国铁路法》

　　2.《铁路技术管理规程》(第十版)

　　3.《铁路运输安全保护条例》

　　4.《中华人民共和国道路交通安全法》

　　5.《道路交通标志和标线》GB5768-1999

　　6.《公路工程技术标准》JT GB01-2003

　　7.《中华人民共和国内河交通安全管理条例》(国务院令第355号)

　　8.《中华人民共和国船舶安全检查规则》中华人民共和国交通部令第15号

　　9.《中华人民共和国交通部海港引航工作规定》

　　10.《中华人民共和国最低安全配员规则》中华人民共和国交通部令第7号

　　11.《海区航标设置管理办法》中华人民共和国交通部令第12号

　　(二)有关的国际公约

　　(1)《联合国海洋法公约》;

　　(2)《国际海上人命安全公约》;

　　(3)《国际船舶载重线公约》;

　　(4)《国际船舶吨位丈量公约》;

　　(5)《国际海员培训、发证、值班标准公约》;

　　(6)《国际劳工组织商船最低标准公约》。

　　在上述公约中，我国加入了前5个。

　　【例题】 1995年11月国际海事组织(IMO)通过了A 578(14)号决议，即( )。

　　A. 《船舶交通服务指南》

　　B. 《1979年海上国际搜救公约》

　　C. 全球海上遇险与安全系统

　　D. 《联合国海洋法公约》

　　【答案】A