滿足國際海事組織安全返港要求的客滾船電氣設計

劉百明，范珊珊

(天津新港船舶重工有限責任公司 天津300452)

0 引 言

國際海事組織對船舶安全問題非常重視，不斷地對 SOLAS公約條款進行更新，特別是針對客船安全方面有著更嚴格的要求。國際海上安全委員會在第82屆大會上頒布了 MSC.216(82)決議，通過了SOLAS公約第II-1/8-1條、第II-2/21條和第II-2/22條，并定于2010年7月1日生效。從法規層面對客船提出了事故后依靠自身能力安全返港的要求。

在國際海上安全委員會第 87屆會議(2010年5月 12～21日)上，審議了消防分委會在其第 54次會議上的提案，并批準了 MSC.1/Circ.1369通函《客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明》，提出了客船系統設計安全評估的方法和部分可接受的方案。

以上提及的法規條款和解釋性說明中給出的是船舶設計和建造要達到的目標，并未規定如何去做。無論用什么設計方案，只要評估結果符合 SOLAS的規定就可以得到認可。本文從船舶電氣設計方面解析規范的目標性要求，并推薦一種設計方案。

1 規范基礎

1.1 規范條款

《國際海上人命安全公約》第 II-1/8-1條，客船進水事故后的系統性能和操作資料；《國際海上人命安全公約》第II-2/21條，事故界限、安全返港和安全區域；《國際海上人命安全公約》第II-2/22條，失火事故后系統維持運行的設計衡準；海安會通函MSC.1/Circ.1369及附件，《客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明》；海安會通函MSC.1/Circ.1400及附件，關于船上穩性計算機、岸基支持和最小穩性及附加要求給出了指導方針；海安會通函 MSC.1/Circ.1437及附件，在管道、風道、電纜、燃油輸送和外部通信方面對《客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明》進行補充；海安會通函 MSC.1/Circ.1369/Add.1及附件，對《客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明》中第22條和第27條進行補充。

1.2 名詞定義

文中出現的名詞定義與《國際海上人命安全公約》及相關通函中的名詞定義的概念一致，如：客船、客滾船、乘客、船長、主豎區、水平區、客船系統設計、客船系統功能、重要系統、關鍵系統等。

1.3 適用范圍及目標

SOLAS公約第II-1/8-1條，第II-2/21條和第II-2/22條的適用范圍理解為具有以下2個條件之一的，就應該符合相關條款的規定：2010年 7月 1日或以后建造船長度為 120m或以上的客船；2010年 7月1日或以后建造具有3個或3個以上主豎區的客船。

SOLAS公約第II-1/8-1條和第II-2/21條的目標是，發生單個艙室進水或未超出事故界限的火災情況下，第II-2/21.4條規定的系統能夠保持運行。

SOLAS公約第II-1/8-1條和第II-2/21條的適用范圍和目標是相同的，而且第 II-2/22條與第 II-2/21條又是息息相關的，所以把第II-2/21.4規定的系統的設計方案做統一評估。

2 規范要求的分析

2.1 進水事故要求的分析

規范的要求是，適用范圍內的船舶在發生任何單個水密艙室進水事故時，第II-2/21.4條規定的系統保持運行。就電氣方面來說，擬進水艙室里的電氣設備浸水后，不應造成整個重要系統的失效。要達到這樣的效果，相應的重要系統應冗余設計，或采用防護等級 IP67及以上的電氣設備。事故發生后應向船長提供相應資料。

2.2 火災事故要求的分析

規范的要求是，適用范圍內的船舶在發生未超出事故界限的火災事故時，第II-2/21.4條規定的系統保持運行。就電氣方面來說，相應的重要系統應冗余設計或完全雙套，冗余的電纜分隔布置，垂直和水平方向距離盡量遠離。

2.3 有序撤離要求的分析

規范的要求是，適用范圍內的船舶在發生超出事故界限的火災事故，造成一個主豎區無法使用時，第II-2/22.3條規定的系統應在未受損失的主豎區保持運行至少 3h。就電氣方面來說，相應的重要系統各主豎區內的部分要有分隔和保護，互不影響。

2.4 涉及到的電氣系統

通過對第 II-1/8-1條、第 II-2/21條和 II-2/22條的分析，總結出事故后要求維持的電氣系統，見表1。

表1 在事故情況下需要維持運行的電氣系統Tab.1 Electrical system needing to be maintained in event of accident

3 電氣設備配套及系統設計方案

由于船舶的類型和配置各有不同，不便統一說明，以下是基于目前比較流行的客滾船船型來論述的。在電氣設計方面盡量避免關鍵系統的設計。

3.1 推進和操舵控制系統

推進和操舵能力是船舶安全返港的必要條件，并且不能被認定為關鍵系統，所以，一般情況下這 2個系統都設計成完全冗余的，并且相互之間沒有影響和制約條件。典型的設備配置見表2。

表2 推進和操舵系統典型配置Tab.2 Typical configuration of propulsion and steering systems

推進和操舵的控制系統的電纜應分隔布置，如圖1所示。圖1所示的控制電纜走向只有在基于圖2所示舵機供電電纜走向的基礎上才是符合要求的。

一旦駕駛室發生火災，駕駛室就失去了操船能力，在這種情況下，可接受手動干預以使這些系統可用，但是必須保證備用駕駛室與手動干預點的通訊(聲力電話)暢通，并且保證照明以使操作人員能夠順利到達手動操作位置進行操作。

圖1 推進和操舵系統控制電纜走向圖Fig.1 Running way for cables of propulsion and steering systems

圖2 舵機主電源電纜走向圖Fig.2 Running way for cable of steering main power supply

3.2 航行系統

當發生不超過事故界限的火災事故并安全返港時，航行、定位和探測碰撞危險所必要的設備應能保持運行。分2種情況考慮。

一種情況是，火災發生在駕駛室以外的區域，必要的航行設備保持運行很容易做到，因為常規的設計中，駕駛室的航行設備都是兩路供電，只要這兩路電源的電纜敷設在不同的防火分隔區就可以。

另一種情況是，火災發生在駕駛室內，駕駛室失去了應有的功能，所以需要設置備用駕駛室，在備用駕駛室內必要的航行設備應能保持運行。備用駕駛室內必要的航行設備的配置見表3。

表3 備用駕駛室內必要的航行設備的配置Tab.3 Navigation equipment in backup wheelhouse

3.3 外部通信系統

外部通信系統的設計原理與航行系統的設計原理一樣，也分 2種情況考慮。當火災發生在駕駛室以外的區域情況下，主要考慮電源的供給；當火災發生在駕駛室內的情況下，考慮備用駕駛室的配置，見表4。

表4 備用駕駛室內必要的外通設備的配置Tab.4 External communication equipment in backup wheelhouse

3.4 內部通訊系統

內部通訊系統考慮冗余設計，并且同時滿足第II-2/21條和II-2/22條的要求。

①駕駛室、機艙、安全中心、滅火和控損隊之間的內部通信：自動電話，聲力電話和對講分站的設置，已經構成了冗余的通訊方式。電纜敷設采用分隔的方式或采用耐火電纜就可以滿足第 II-2/21條的要求。有些情況為了更加安全，全船會配置便攜式對講機。

②乘客和船員通知和集合所要求的內部通信：廣播及通用報警系統。因為只有這一個系統，所以這個系統需要冗余設計，以確保未受失火影響的其余部分仍保持運轉。既經濟又安全的設計方案是 2個控制單元布置在不同的“A”級分隔區域，考慮到第 II-2/22條的要求，2個控制單元應布置在不同的主豎區，最安全的是 2個控制單元布置在不同的安全區域。2個控制單元的主電源供給來自不同的配電板，電源電纜之間有“A”級分隔，這樣就保證了單一事故不會造成2路電源同時失去；而且2個控制單元都有應急電源供給，這樣保證了電源供給的更加可靠。每個控制單元內都設計雙套放大器，在同一區域內，布置兩條揚聲器線路，揚聲器交叉布置，線路采用回路形式，每個回路不跨越主豎區。電纜考慮使用耐火電纜。

③還有一個系統可以作為乘客和船員通知和集合所要求的內部通信方式，就是電視系統，通過電視的畫面和聲音發出信息給乘客是最簡潔的方式，而目前系統的功能只是做到發生事故時切斷電視畫面。到目前為止，沒有任何船級社和掛旗國提及接受電視系統作為內部通訊系統。

3.5 火災探測系統

火警探測系統除不考慮第 II-2/22條的要求外，其他的系統設計原則與廣播及通用報警系統相同。

3.6 照明系統

客滾船的照明系統包括正常照明系統、應急照明系統、附加應急照明系統、臨時應急照明系統和低位照明系統。而對于安全返港設計要求來說，安全區、機械區、駕駛室以及手動操作點相關的正常照明系統是需要特殊考慮的。按照表5列出的對比區域，照明系統的電源電纜分隔敷設。

另外就是手動操作點及進入手動操作點路徑上的照明電源不應受事故影響。

應急照明系統，附加應急照明系統，臨時應急照明系統和低位照明系統按照 SOLAS相關要求進行設計，不需要特別的考慮，因為相關規定已經滿足了事故后運行3h的要求。

3.7 配電系統

前后機艙各設置一套獨立的電站，互不影響。2個配電板母排之間設置聯絡母線，在正常情況下2套電站作為 1套電站使用，在任意一個機艙失去能力的情況下，斷開聯絡開關，另一個機艙的電站獨立使用。單個電站的容量應能滿足第 II-2/21.4條所要求的重要系統以及服務于單個安全區域用電設備的用電要求，必要時應急配電板可作為主配電板的延伸，在安全返港的情況下使用。典型的電力單線圖見圖3。

在分配電系統的設計過程中，首先考慮冗余區域的配電方案，見表5。其次考慮單一系統雙路供電的配電方案，與冗余區域供電方案相同的情況不再贅述，見表6。同時，根據SOLAS相關要求考慮應急供電。再次，要充分了解重要系統和關鍵系統的配置以及在安全返港情況下的使用情況，電纜敷設的路徑應與相應系統管路的路徑一致，避免由于電纜受損導致管路失效，也要避免由于管路失效導致電源不起作用。所以表6中只是提供了雙路供電的分隔方式，并不是固定的供電線路，需要根據重要系統和關鍵系統的設備位置選擇合適的電源。

支持有序撤離和棄船的系統都有應急供電，根據事故條件來判斷，應急發電機與發電機不應布置在同一主豎區。就客滾船而言，應急發電機布置在居住區，居住區與機艙區被水平區分割開，即使應急發電機與發電機在同一肋位區間，也可視作在不同主豎區內。所以支持有序撤離和棄船的系統有主電源和應急電源2路供電就可以滿足要求。

表5 冗余區域供電方案Tab.5 Plan of power supply for redundant area

圖3 典型電力單線圖Fig.3 Typical power supply single line diagram

表6 雙路供電方案Tab.6 Plan of redundant power supply

4 結 語

安全返港的規定對輪機、管系、通風和電氣系統的設計都有著重要的影響，為了能夠保證船舶具有安全返港的能力和具備有序撤離的條件，在設計過程中就要根據船舶的運營方式針對 SOLAS公約第 II-2/21.4條和第 II-2/22.3條規定的系統進行假定事故評估，采用各種手段來滿足 SOLAS公約中規定的設計衡準。各船級社對設計衡準都有自己的理解，對實現手段的要求會有一定的差異，所以在設計過程中要與船級社做好溝通。