1 引言

港口轨行式设备大都在沿海露天作业,沿海台风、飓风等极端恶劣气候频繁发生，加之港口设备迎风面积大，在此极端气候下设备易遭受较大的风载荷。近年来台风和突发性阵风对港口大型设备造成灾难性损毁的事故日趋增多，如2016年台风“莫兰蒂”正面袭击了台湾高雄码头，造成了4台港机撞倒；2017年8月，台风“天鸽”登陆广东珠海港，造成至少4台岸桥和3台轮胎吊倒塌，严重影响港口正常工作。由台风引起的港口设备破坏案例很多，在此不再赘述。港口轨行式设备抗风防滑能力主要取决于抗风防滑装置的性能，造成防风抗滑装置防风能力不足或者失效的因素有很多，其最主要的原因是现有的港口设备防风抗滑装置的防风能力均是通过理论计算得出的，与实际情况存在一定的偏差[1-2]，为确保设备在极端气候下不发生倾覆等安全事故，必须对防风抗滑装置进行性能检测，验证港口设备实际防风抗滑能力。苏文胜等[3]提出了一套综合性抗风防滑装置性能测试系统，该系统可以在室内测试多种抗风防滑装置的性能；龚舒等[4]通过计算风力值，确定施加力点的位置，同时加载到2台起重机上，运用CMAS方法对测试过程进行分析。

上述文献对港口设备的防风性能进行了试验研究，虽然在一定程度上可以对港口设备的防风性能进行预测，但是这些检测平台并没有模拟极端气候下风力值[5-6]，且不能针对港口大型设备在不同防滑装置下进行试验预测。本文提出了一种港口轨行式设备抗风防滑能力检测平台，该检测平台能够模拟在不同风速作用下港口设备的防风性能，同时其能够直接测量港口轨行式设备最大防风抗滑能力值，并针对港口设备在2种不同防滑装置下进行试验研究。

2 检测平台组成与检测方法

2.1 试验台架的组成

抗风防滑能力检测平台结构如图1所示，主要由配重、平台结构、自锁式顶夹轨防爬器、拉力传感器、拉杆系统、连杆和液压千斤顶组成。2套平台结构、2套自锁式顶夹轨防风装置和拉杆系统沿轨道宽度方向对称布置，通过连接杆连接，平台结构可以沿着轨道方向移动；拉杆系统的尾部加载梁、头部加载梁分别连接在待测设备的立柱和抗风防滑能力检测平台结构上；拉杆系统安装有拉力传感器，液压千斤顶的一端水平安装在结构平台的肋板上，另一端与拉杆系统的头部加载梁连接，配重放在结构平台的最外面；液压千斤顶的推力可以模拟风载荷。

图1 抗风防滑能力检测平台结构总图

检测平台中自锁式顶夹轨防爬器是整套装置的重要部件，其作用是利用自锁功能将检测平台固定在轨道上，作为液压千斤顶的结构支点。其结构如图2所示，主要由升降机构、液压缸、滚轮楔板、夹钳装配、滚轮支架和杠杆轴6组成。

图2 自锁式顶夹轨防爬器结构图

自锁式顶夹轨防爬器安装在结构平台的梯形支架下；液压缸安装在梯形支架上表面，液压缸连接升降机构，通过收放升降机构来确定滚轮支架的位置；夹钳装配放在2个滚轮支架中间，2个滚轮支架底部2根夹钳轴，用来固定夹钳装配位置；滚轮楔板对称放在2个滚轮支架上，可以在滚轮支架上移动；夹钳装配有上顶轮，与滚轮楔板相切，当滚轮支架被下放到轨道面时，梯形支架与滚轮楔板间有一定的间隙。

2.2 检测步骤及方法

首先，通过自锁式顶夹轨防爬器升降机构动作使得滚轮支架被抬起脱离轨道，将抗风防滑能力检测平台移动到轨道上合适位置，通过液压千斤顶加载移动平台结构，使拉杆系统拉直；然后，升降机构调整防爬器使得自锁装置的夹钳和滚轮支架下降到工作位置；试验开始，液压千斤顶逐步加载，结构平台在该载荷作用下移动，很快消除防爬器梯形支架与滚轮间隙，防爬器达到自锁条件使得试验平台固定在轨道上，形成了拉杆系统的固定端；液压千斤顶继续加载，推动拉杆系统的头部加载梁，形成对待测试设备的拉力；随着液压千斤顶位移不断增加，使得作用在待测设备的拉力也逐渐增加，当该力达到一定值时，待测设备开始在轨道上滑移，此时拉力传感器数值就是待测设备的最大防滑力。

3 检测平台特性试验

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起重机行走主动车轮制动器(数量为车轮总数的3/5)处于制动状态，起重机防风铁鞋(数量为4个)处于工作状态。此时，通过液压千斤顶给起重机逐渐施加沿轨道长度方向载荷，直至起重机产生沿轨道方向滑移停止测试。

表1 MQ2538门座起重机的主要参数

名称参数值名称参数值设备自重/kN540风力系数C1．1风压高度变化系数Kh1．1主动车轮n16迎风面积A/m2325总车轮数n32车轮与轨道之间摩擦系数0．08轮距/m16．5

试验通过测量检测平台和起重机在模拟风载荷作用下的滑移情况，得到了港口设备的最大防滑力，试验对比传统的防滑装置和风力自锁防滑装置，得到港口设备在极端风载荷作用下的抗风防滑能力。为此，采用了以下工况：

试验过程中所测得的实时检测数据列于表3中。

表2 自锁式顶夹轨装置尺寸参数

参数参数值参数参数值梯形支架α/°45滚轮楔板的斜角γ/°60杠杆轴到夹钳块的距离h2/mm200夹钳装配的上顶轮到杠杆轴的距离h5/mm800夹钳装配的上支撑面到夹钳块的距离h6/mm650夹钳装配的下支撑面到夹钳块的距离h7/mm350

图3 测点布置图

检测平台中自锁式顶夹轨装置的主要尺寸参数见表2。

随着严冬来临，太阳真出没一天天提早，“海峡号”航班的时间依然是固定不变的，14:30时从台北或者台中开出，即使海况良好，到港之前，往往天色已经暗下来；一旦风浪较大影响航速，到港之前早就天黑了，因此要执行夜航的相关规定，开启航行灯，加派瞭望人员，必要时开启搜索灯。要考虑到风高浪急时雷达的特性，小的物标回波往往被海浪回波淹没。正规瞭望必须得到严格执行，必要时减速慢行。冬季季风期间，要严格执行船检和海事规定的航行抗风等级，一旦超过抗风等级，船舶操纵性能都将受到极大地限制，存在诸多风险。

水稻的分蘖期到乳熟期，不同渗漏强度下土壤水分变化特征如图1。总体来看，渗漏强度越大的稻田土壤含水率下降越快。分蘖期水稻植株耗水较慢，不同处理间土壤水分变化差异较明显，此时土壤水分下降速率D3>D2>D1，分蘖期末晒田期间土壤含水率降低到一个较低水平。拔节孕穗期水稻生长耗水量大且快，土壤水分从饱和下降到水分下限时间较分蘖期短。抽穗开花期土壤水分下降速率D2>D3>D1，这可能是因为渗漏强度为2 mm/d的水稻后期长势较好，植株蒸腾量增大，使得D2处理水分下降速率快于D3处理。乳熟期不同处理间土壤水分下降速率差异较小。

为了验证风力检测平台可行性以及港口轨行式设备的防风性能，对某港口一台MQ2538门座起重机抗滑能力开展了防风性能试验研究。其中MQ2538门座起重机的主要性能参数见表1[7]。

4 试验结果与分析

该测试试验中在拉杆系统两端分别布置了4个模拟风载荷测量点，每个载荷测量点均安装有额定量程为30 t、最大量程为35 t的拉力传感器，在起重机抗风防滑能力测试台架、起重机和风力自锁防滑装置上布置3个位移测量点，测点布置见图3。

表3 试验检测数据记录表

测量点拉力/t位移/mm序号1234合力起重机防滑装置试验平台13．53．13．73．613．900028．27．66．85．127．700038．78．29．28．134．2000410．510．39．811．241．8000512．21211．213．6491000

通过表3可看出，起重机在防风铁鞋及主动轮制动力作用下，在受到试验载荷49 t(相当于设备在沿轨道方向承受了45 m/s风速值)时，发生滑移现象，起重机开始滑移后立即停止加载，并记录数据，这说明起重机在主动轮制动和防风铁鞋作用下的最大抗风防滑能力为49 t。

式中：GNOx为澳斯麦特炉产生的氮氧化合物质量；B为消耗的粉煤量，暂定4 700 kg/h；β为燃料中氮的转化率，25%；N为燃料中的含氮量，某冶炼厂燃煤中含氮量为1.29%。

5 结语

文中提出的港口轨行式设备抗风防滑试验平台，可以对港口设备沿轨道方向施加风载荷模拟力，不会使得轨道和基础发生变形及破坏现象。该方法能够检测港口轨行式设备在不同风速下的防风性能，且该装置采用模块化设计，拆装方便，便于在现场对不同设备进行检测。

参 考 文 献

[1] 朱建康，陈明琪，卢贤票，等.门式起重机抗风模拟检测装置的设计[J]. 起重运输机械，2013(1)：9-11.

[2] 陈明琪，朱建康，季玉成，等.门式起重机抗风防滑检测装置的设计[J]. 中国特种设备安全，2013(3)：16-18.

[3] 苏文胜, 梁有明, 百坚毅. 起重机抗风防滑装置防风性能测试系统的研制[J]. 起重运输机械, 2016(11): 98-101.

[4] 龚舒, 胡雄, 周玉忠,等. 港口起重机防风能力测试的一种实用方法[J]. 上海:海事大学学报, 2005, 26(2): 31-34.

[5] 吴峰崎，许海翔，姚文庆，等.夹轮器抗风防滑能力试验动态仿真研究[J]. 制造业自动化，2013(11)：77-79.

[6] 季玉成.一种简便的风载模拟装置在防风装置中的检验[J]. 科技风，2012(15)：52.

[7] 陶德馨. 工程机械手册—港口机械[M]. 北京：清华大学出版社，2017.