满足国际海事组织安全返港要求的客滚船电气设计

刘百明，范珊珊

(天津新港船舶重工有限责任公司 天津300452)

0 引 言

国际海事组织对船舶安全问题非常重视，不断地对 SOLAS公约条款进行更新，特别是针对客船安全方面有着更严格的要求。国际海上安全委员会在第82届大会上颁布了 MSC.216(82)决议，通过了SOLAS公约第II-1/8-1条、第II-2/21条和第II-2/22条，并定于2010年7月1日生效。从法规层面对客船提出了事故后依靠自身能力安全返港的要求。

在国际海上安全委员会第 87届会议(2010年5月 12～21日)上，审议了消防分委会在其第 54次会议上的提案，并批准了 MSC.1/Circ.1369通函《客船发生火灾或进水事故后系统能力评估的暂行解释性说明》，提出了客船系统设计安全评估的方法和部分可接受的方案。

以上提及的法规条款和解释性说明中给出的是船舶设计和建造要达到的目标，并未规定如何去做。无论用什么设计方案，只要评估结果符合 SOLAS的规定就可以得到认可。本文从船舶电气设计方面解析规范的目标性要求，并推荐一种设计方案。

1 规范基础

1.1 规范条款

《国际海上人命安全公约》第 II-1/8-1条，客船进水事故后的系统性能和操作资料；《国际海上人命安全公约》第II-2/21条，事故界限、安全返港和安全区域；《国际海上人命安全公约》第II-2/22条，失火事故后系统维持运行的设计衡准；海安会通函MSC.1/Circ.1369及附件，《客船发生火灾或进水事故后系统能力评估的暂行解释性说明》；海安会通函MSC.1/Circ.1400及附件，关于船上稳性计算机、岸基支持和最小稳性及附加要求给出了指导方针；海安会通函 MSC.1/Circ.1437及附件，在管道、风道、电缆、燃油输送和外部通信方面对《客船发生火灾或进水事故后系统能力评估的暂行解释性说明》进行补充；海安会通函 MSC.1/Circ.1369/Add.1及附件，对《客船发生火灾或进水事故后系统能力评估的暂行解释性说明》中第22条和第27条进行补充。

1.2 名词定义

文中出现的名词定义与《国际海上人命安全公约》及相关通函中的名词定义的概念一致，如：客船、客滚船、乘客、船长、主竖区、水平区、客船系统设计、客船系统功能、重要系统、关键系统等。

1.3 适用范围及目标

SOLAS公约第II-1/8-1条，第II-2/21条和第II-2/22条的适用范围理解为具有以下2个条件之一的，就应该符合相关条款的规定：2010年 7月 1日或以后建造船长度为 120m或以上的客船；2010年 7月1日或以后建造具有3个或3个以上主竖区的客船。

SOLAS公约第II-1/8-1条和第II-2/21条的目标是，发生单个舱室进水或未超出事故界限的火灾情况下，第II-2/21.4条规定的系统能够保持运行。

SOLAS公约第II-1/8-1条和第II-2/21条的适用范围和目标是相同的，而且第 II-2/22条与第 II-2/21条又是息息相关的，所以把第II-2/21.4规定的系统的设计方案做统一评估。

2 规范要求的分析

2.1 进水事故要求的分析

规范的要求是，适用范围内的船舶在发生任何单个水密舱室进水事故时，第II-2/21.4条规定的系统保持运行。就电气方面来说，拟进水舱室里的电气设备浸水后，不应造成整个重要系统的失效。要达到这样的效果，相应的重要系统应冗余设计，或采用防护等级 IP67及以上的电气设备。事故发生后应向船长提供相应资料。

2.2 火灾事故要求的分析

规范的要求是，适用范围内的船舶在发生未超出事故界限的火灾事故时，第II-2/21.4条规定的系统保持运行。就电气方面来说，相应的重要系统应冗余设计或完全双套，冗余的电缆分隔布置，垂直和水平方向距离尽量远离。

2.3 有序撤离要求的分析

规范的要求是，适用范围内的船舶在发生超出事故界限的火灾事故，造成一个主竖区无法使用时，第II-2/22.3条规定的系统应在未受损失的主竖区保持运行至少 3h。就电气方面来说，相应的重要系统各主竖区内的部分要有分隔和保护，互不影响。

2.4 涉及到的电气系统

通过对第 II-1/8-1条、第 II-2/21条和 II-2/22条的分析，总结出事故后要求维持的电气系统，见表1。

表1 在事故情况下需要维持运行的电气系统Tab.1 Electrical system needing to be maintained in event of accident

3 电气设备配套及系统设计方案

由于船舶的类型和配置各有不同，不便统一说明，以下是基于目前比较流行的客滚船船型来论述的。在电气设计方面尽量避免关键系统的设计。

3.1 推进和操舵控制系统

推进和操舵能力是船舶安全返港的必要条件，并且不能被认定为关键系统，所以，一般情况下这 2个系统都设计成完全冗余的，并且相互之间没有影响和制约条件。典型的设备配置见表2。

表2 推进和操舵系统典型配置Tab.2 Typical configuration of propulsion and steering systems

推进和操舵的控制系统的电缆应分隔布置，如图1所示。图1所示的控制电缆走向只有在基于图2所示舵机供电电缆走向的基础上才是符合要求的。

一旦驾驶室发生火灾，驾驶室就失去了操船能力，在这种情况下，可接受手动干预以使这些系统可用，但是必须保证备用驾驶室与手动干预点的通讯(声力电话)畅通，并且保证照明以使操作人员能够顺利到达手动操作位置进行操作。

图1 推进和操舵系统控制电缆走向图Fig.1 Running way for cables of propulsion and steering systems

图2 舵机主电源电缆走向图Fig.2 Running way for cable of steering main power supply

3.2 航行系统

当发生不超过事故界限的火灾事故并安全返港时，航行、定位和探测碰撞危险所必要的设备应能保持运行。分2种情况考虑。

一种情况是，火灾发生在驾驶室以外的区域，必要的航行设备保持运行很容易做到，因为常规的设计中，驾驶室的航行设备都是两路供电，只要这两路电源的电缆敷设在不同的防火分隔区就可以。

另一种情况是，火灾发生在驾驶室内，驾驶室失去了应有的功能，所以需要设置备用驾驶室，在备用驾驶室内必要的航行设备应能保持运行。备用驾驶室内必要的航行设备的配置见表3。

表3 备用驾驶室内必要的航行设备的配置Tab.3 Navigation equipment in backup wheelhouse

3.3 外部通信系统

外部通信系统的设计原理与航行系统的设计原理一样，也分 2种情况考虑。当火灾发生在驾驶室以外的区域情况下，主要考虑电源的供给；当火灾发生在驾驶室内的情况下，考虑备用驾驶室的配置，见表4。

表4 备用驾驶室内必要的外通设备的配置Tab.4 External communication equipment in backup wheelhouse

3.4 内部通讯系统

内部通讯系统考虑冗余设计，并且同时满足第II-2/21条和II-2/22条的要求。

①驾驶室、机舱、安全中心、灭火和控损队之间的内部通信：自动电话，声力电话和对讲分站的设置，已经构成了冗余的通讯方式。电缆敷设采用分隔的方式或采用耐火电缆就可以满足第 II-2/21条的要求。有些情况为了更加安全，全船会配置便携式对讲机。

②乘客和船员通知和集合所要求的内部通信：广播及通用报警系统。因为只有这一个系统，所以这个系统需要冗余设计，以确保未受失火影响的其余部分仍保持运转。既经济又安全的设计方案是 2个控制单元布置在不同的“A”级分隔区域，考虑到第 II-2/22条的要求，2个控制单元应布置在不同的主竖区，最安全的是 2个控制单元布置在不同的安全区域。2个控制单元的主电源供给来自不同的配电板，电源电缆之间有“A”级分隔，这样就保证了单一事故不会造成2路电源同时失去；而且2个控制单元都有应急电源供给，这样保证了电源供给的更加可靠。每个控制单元内都设计双套放大器，在同一区域内，布置两条扬声器线路，扬声器交叉布置，线路采用回路形式，每个回路不跨越主竖区。电缆考虑使用耐火电缆。

③还有一个系统可以作为乘客和船员通知和集合所要求的内部通信方式，就是电视系统，通过电视的画面和声音发出信息给乘客是最简洁的方式，而目前系统的功能只是做到发生事故时切断电视画面。到目前为止，没有任何船级社和挂旗国提及接受电视系统作为内部通讯系统。

3.5 火灾探测系统

火警探测系统除不考虑第 II-2/22条的要求外，其他的系统设计原则与广播及通用报警系统相同。

3.6 照明系统

客滚船的照明系统包括正常照明系统、应急照明系统、附加应急照明系统、临时应急照明系统和低位照明系统。而对于安全返港设计要求来说，安全区、机械区、驾驶室以及手动操作点相关的正常照明系统是需要特殊考虑的。按照表5列出的对比区域，照明系统的电源电缆分隔敷设。

另外就是手动操作点及进入手动操作点路径上的照明电源不应受事故影响。

应急照明系统，附加应急照明系统，临时应急照明系统和低位照明系统按照 SOLAS相关要求进行设计，不需要特别的考虑，因为相关规定已经满足了事故后运行3h的要求。

3.7 配电系统

前后机舱各设置一套独立的电站，互不影响。2个配电板母排之间设置联络母线，在正常情况下2套电站作为 1套电站使用，在任意一个机舱失去能力的情况下，断开联络开关，另一个机舱的电站独立使用。单个电站的容量应能满足第 II-2/21.4条所要求的重要系统以及服务于单个安全区域用电设备的用电要求，必要时应急配电板可作为主配电板的延伸，在安全返港的情况下使用。典型的电力单线图见图3。

在分配电系统的设计过程中，首先考虑冗余区域的配电方案，见表5。其次考虑单一系统双路供电的配电方案，与冗余区域供电方案相同的情况不再赘述，见表6。同时，根据SOLAS相关要求考虑应急供电。再次，要充分了解重要系统和关键系统的配置以及在安全返港情况下的使用情况，电缆敷设的路径应与相应系统管路的路径一致，避免由于电缆受损导致管路失效，也要避免由于管路失效导致电源不起作用。所以表6中只是提供了双路供电的分隔方式，并不是固定的供电线路，需要根据重要系统和关键系统的设备位置选择合适的电源。

支持有序撤离和弃船的系统都有应急供电，根据事故条件来判断，应急发电机与发电机不应布置在同一主竖区。就客滚船而言，应急发电机布置在居住区，居住区与机舱区被水平区分割开，即使应急发电机与发电机在同一肋位区间，也可视作在不同主竖区内。所以支持有序撤离和弃船的系统有主电源和应急电源2路供电就可以满足要求。

表5 冗余区域供电方案Tab.5 Plan of power supply for redundant area

图3 典型电力单线图Fig.3 Typical power supply single line diagram

表6 双路供电方案Tab.6 Plan of redundant power supply

4 结 语

安全返港的规定对轮机、管系、通风和电气系统的设计都有着重要的影响，为了能够保证船舶具有安全返港的能力和具备有序撤离的条件，在设计过程中就要根据船舶的运营方式针对 SOLAS公约第 II-2/21.4条和第 II-2/22.3条规定的系统进行假定事故评估，采用各种手段来满足 SOLAS公约中规定的设计衡准。各船级社对设计衡准都有自己的理解，对实现手段的要求会有一定的差异，所以在设计过程中要与船级社做好沟通。