集装箱船甩箱事故原因及对策.pdf

中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2024.268自2011年以来，世界航运理事会(WSC)对其成员公司经营的全球超过四分之三的集装箱船运力开展相关调查发现，平均每年船载集装箱落水数量高达1300余个。集装箱坠海不仅会造成高昂的经济损失，而且还伴随着严重的环境污染等问题。本文首先对近年来集装箱船事故原因进行了统计分析，共收集了70艘集装箱船的共计77次事故数据。统计了这些案例的船名、IMO编号、船旗国、船级社、船舶的建造时间、发生事故时的船龄、船速、检查扣留次数、缺陷数量、累计发生事故次数、事故发生时间、事故发生地点、船舶尺度、当时的环境条件、造成的损失、事故类型、事故原因、是否造成环境污染、货物缺失、人员伤亡、船舶损失等一系列综合数据。并对集装箱船的事故原因进行了分析。集装箱船甩箱事故统计通过对所整理的甩箱事故统计得知，约有63%的甩箱事故都是由恶劣天气下集装箱船大幅运动集装箱船甩箱事故原因及对策上海电机学院电子信息学院孙 强 李忠秋上海船舶工艺研究所严 青中国船级社周耀华新安全 Safety Today2024.2 CHINA SHIP SURVEY 中国船检69所致；约有12%的事故是由碰撞引起；人为疏忽或意外事故约占25%（详见图2）。可见恶劣天气是造成集装箱船甩箱的主要原因，所以船长在充分掌握理论知识的同时也要在恶劣海况中行驶时做出及时且准确的判断避免发生甩箱等危险情况。近些年来，越来越多的海上运输都采用集装箱作为载体且运输次数也与日俱增，运输次数多的同时也意味着事故多发。2019年、2020年和2021年发生的海损事故明显增多（详见图3）。在所整理已知船龄的集装箱船事故报告中，船龄为3年、4年、8年和10年的集装箱船事故发生次数多的原因，除去设备老化和磨损、维护不当、船员压力和疲劳等因素外，一个更重要的原因可能是由于设计缺陷所导致，一些集装箱船在设计和建造过程中可能存在缺陷，这些缺陷可能会在船龄为3年、4年、8年和10年时会变得更加明显和严重，从而增加事故的风险。因此船舶所有人需要定期进行维护和保养，并对船员进行培训，以确保船舶在运营过程中安全可靠（详见表1）。在发生事故的海域方面，不列颠群岛至比斯开湾途经北海和英吉利海峡与华南至菲律宾途经印度和印尼这两条航线发生事故的船只最多，其次是北美西海岸附近和阿拉伯湾（详见图4）。可能与这些航线所经过的地区气候、海况比较复杂和多变，包括暴风雨、大浪、雾等等，容易导致船只遇到困难和危险。例如，英吉利海峡常常受到强风和潮汐的影响，而印度洋则经常有热图2 事故原因统计图3 事故发生时间统计图1 中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2024.270带气旋的出现。其次这些航线的船只密度比较高，交通量大，船只相对密集也是事故频发的主要原因之一，另外这些航线上的船只种类和装载物品也比较复杂和多样化。例如，菲律宾等地区经常有散货船和石油船经过，而英吉利海峡则经常有集装箱船和客运船经过。不同类型的船只和不同种类的货物需要不同的航行规则和安全措施，这也增加了事故的风险。事故原因分析根据目前的研究和事故调查来看，集装箱船的甩箱原因主要分为三类，分别是船舶大幅运动响应、积配载不当与系固系统失效。1、船舶大幅运动响应船舶在恶劣海况中航行时会在风浪的作用下产生相应的运动响应即谐摇运动，剧烈的谐摇运动会使船舶发生严重大幅横摇和其他自由度运动，并使全船集装箱受到较大的横向加速度，如果加速度大到其索具承受的惯性力载荷超出其承受范围就会使其损坏进而导致集装箱堆垛崩塌或掉落入海。如“MSC Zoe”号在欧洲海域遭受8级博福特级大风，损失324个集装箱。除谐摇运动外，船舶在波浪中还会发生参数横摇运动。参数横摇运动会使船舶在迎浪或尾随浪中发生大幅度的横摇，同时会伴随着较大的加速度响应。例如“APL CHINA”号发生了一个非常重大的事故，横摇幅度达到25度导致三分之二的集装箱坠海。由此，集装箱船的参数横摇现象引起了海事界的高度关注，参数横摇作为一种严重危害船舶安全的现象，被IMO列为重要的稳性失效模式开展研究。2、积配载不当船舶积载是指对货物在船上的装配与堆放方式做出的安排；船舶配载是指为船舶选配货载对应装运的货物品种、数量及体积。近年来，已发生多起船舶翻沉重大事故，除了恶劣天气和人员操作不当等原因外，船舶装载不当导致的船舶失稳也是造成事故的重要原因，如2016年的“华星107轮”集装箱船由于货物积载不当致使船上货物移位并导致船舶横倾最后沉没，造成3名船员死亡、2名失踪。“X-Press Pearl”号集装箱船因积配载不当，化学物品泄露导致火灾，造成严重的环境污染与经济损失。船舶结表1 集装箱船事故发生时船龄统计船龄（年）发生事故（次数）船龄（年）发生事故（次数）1310422112351224413151152611637217184192图4 事故发生地点统计新安全 Safety Today2024.2 CHINA SHIP SURVEY 中国船检71构一般情况较为稳定，但船舶装载状况会随船舶营运情况发生变化，直接影响到船舶稳性乃至船舶的安全。集装箱的装配和其他类型的货物有所不同，预配中心会根据集装箱里的货物类别进行预配。集装箱船的积载设计只有在保证满足船舶强度和稳性要求下才能达到经济安全的效果。3、系固系统失效集装箱在运输过程中，由于受到海浪冲击力、风压力及船舶运动产生的惯性力等综合作用，可能使其系固系统失效，导致堆垛坍塌或甩箱现象。所以合理正确的货物绑扎系固是控制甩箱的前提条件和基础。集装箱船系固设备包括各种紧固件、绑扎件和索具等。在装载过程中应严格按照集装箱系固手册来进行操作，保证集装箱船航行时系固受力小于其最大极限，以确保系固设备不受损坏。世界各大船级社对集装箱结构及系固索具强度的计算都有相应的规范，但实际发现后续日常的保养与维护会对其系固系统能否正常发挥作用有着重要影响。“APL England”号集装箱船事故报告反映出导致事故发生的原因是该集装箱船的紧固件/索具状况不佳，甲板设备严重腐蚀。结论为了减少集装箱船舶甩箱事故的发生，从船舶管理的角度应严格落实船舶安全管理体系中关于货物装载、途中管理和日常检查等规定，从而减少人为的因集装箱绑扎系固、积载不当造成的甩箱问题。大量事实表明，一艘在静水中航行性能优良的船舶，其航行性能会受到天气、海况等条件的变化而发生变化，在极端情况下甚至会引起船舶的严重横摇乃至倾覆沉没，因此有必要引入船舶航行安全边界作为保证船舶航行安全的评价手段。从船舶航行安全的角度，集装箱船舶在航行过程中或航线规划时，引入基于航行安全边界对船舶航行的安全性进行评价，将能有效避免绝大多数在恶劣海况条件下由于船舶运动响应过大而引起的甩箱事故。另外，根据船舶航行过程中的实时动稳性能的分析，对可能因船舶横摇倾斜状态造成的集装箱坠海事故进行预警，也能有效降低甩箱事故发生的概率。目前，国内外许多专家学者通过数学模型对船舶动稳性的规律进行了深入研究，通过建立船舶动稳性数学模型，利用计算机仿真进行船舶动稳性预报是目前使用较广的一种手段。但是，数值计算能力具有很大的局限性，难以实现实时快速的预报。因此研究船舶性能快速计算方法，实现对集装箱船航行安全边界的快速预报，并以此为基础实现基于航行安全边界条件的集装箱船舶航线评估机制保证船舶航行安全。近期，油轮经纪公司Gibson指出，2027年中国船厂船台基本已满，上海外高桥和大连船舶重工或还有几个船台，而韩国也仅剩12个船台。Gibson在一份每周报告中指出，“自今年年初以来，油轮和液化石油气（LPG）船领域新船需求增长的步伐相当不寻常，除了Capital和Frontline已订购的10艘船之外，中国和韩国还有多达15艘超大型油轮（VLCC）处于意向书阶段。由于VLCC船队大约有30%的船舶达到了15年或更长船龄，到2027年还将有25%的船舶面临超龄，尤其是与低订单（2024年交付一艘船）相结合，因此，我们看到在这个领域有一个很好的投资故事可以讲”。Gibson：VLCC船台告急