有安全返港要求的客滚船火警系统的设计特点

杨 晶，沈 杰

（招商局邮轮研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

2010年7月1日以后建造的长度超过120 m或具有2 个以上主竖区的客船需符合安全返港要求。安全返港的事故分为进水事故和火灾事故2 种。火灾探测报警系统作为火灾事故的探测系统，对保障船舶的安全性具有重要意义，且与其他消防系统相关联。本文以某高端客滚船的火警系统设计为例，结合相关规范分析有安全返港要求的客滚船不同于常规船的火警系统设计要素，为同类型船舶的火警系统设计提供参考。

1 设计要求

1.1 客船要求

客滚船需满足客船的要求。与货船不同，IC 法、IIC 法和IIIC 法不适用于客船。对于客船而言，固定式探火和失火报警系统应能远程逐一识别每台探测器和每个手动报警按钮；同时，起居住所的所有回路按主竖区划分，每个回路不得超出1 个主竖区。因此，客船的火警系统通常设计为带地址码的火警探头并按回路串接，且控制板应位于船上的安全中心内。3 种船型的火警系统的主要差异对比见表1。

表1 3 种船型的火警系统的主要差异对比

1.2 安全返港要求

根据MSC.1／Circ1369 通函第37 条的解释，当火警系统需考虑直接受到事故影响的区域和同一个主竖区同一层甲板的其他区域丢失时，其他任何甲板上服务于该主竖区的所有火警探头都能保持工作。

若只有单个主控箱，则当主控箱所在位置失火时，火警系统不能保持正常工作。本文所述火警系统采用双机柜（主控箱）回路设计：位于4 号主竖区集控室内的1 号机柜和位于4 号主竖区驾驶室内的2 号机柜。用于在2 个机柜之间进行数据交换的电缆也采用冗余设计。这些电缆路径都是通过不同的主竖区或A 级舱室实现的。这种设计方式可确保在任何事故假定状态下有1 个机柜可用，不会因为任意一个舱室或主竖区受事故的影响丢失而导致2 个机柜同时丢失。

2 系统框架

2.1 主控箱和探头回路的布置

以本文所述船舶为例，全船共有7 个主竖区（见图1）。2 个火警主控箱分别处于2 个不同的主竖区内。图1 中的2 个回路是比较典型的回路，其中：第一个回路从驾驶室的火警主控箱接出，串接2 号主竖区在8 甲板和9 甲板上的所有探头，回到集控室的火警主控箱结束；第二个回路同样从驾驶室接出，串接货舱区域的所有探头之后回到集控室结束，回路所串探头不超过1 个主竖区。

图1 目标船主竖区划分和火警系统典型回路

当回路中出现单点故障时，不会影响故障点以外部分的正常工作。图2 为双机柜火警探头回路布置。每个火警探头回路都是从2 号主控箱出发，串接若干个火警探头，结束于1 号主控箱，且2 个主控箱之间通过串行通信接口进行数据传输。当火警探头3 发生故障时，探头3 右边的1 号探头和2 号探头连接于主控箱2，探头3 左边的4 号探头和5 号探头连接于主控箱1。除了故障点探头3，其他探头都能正常工作，且2 个主控箱之间通过串行通信连接交换各自接收到的数据。

图2 双机柜火警探头回路布置

同时，《国际消防安全系统规则》（International Code Fire Safety Systems，FSS Code）要求火警系统所用电气设备电源不少于2 套，其中1 套应为应急电源，由专用的独立馈电线供电。这些馈电线应接至一个临近于火警控制板的自动转换开关上；馈电线应从主配电板和应急配电板接至转换开关上，且不穿过其他任何分配电板。转换开关也应布置成发生故障时不会导致2 套电源同时断电。

2.2 与其他系统的接口

按FFS Code的要求，探火系统可布置成将信号输出给其他消防安全系统，如喷水器系统、低位照明系统、防火风闸和闭路电视系统等。

以闭路电视系统为例，在以往有关智能化火警系统设计的研究中有提到，将客船上公共处所等区域的摄像头和火警探测器集成一体之后，通过该集成的系统就可高效率地完成防火防盗工作。当前已在该船上采用该方式，火警系统控制箱上有连接闭路电视服务器的信号接口。当船上某个区域发生火灾时，火警系统会发出相应区域探头激活的信号，闭路电视服务器会控制火灾发生区域的摄像头转向起火点。设计方将每个区域的火警探头与摄像头的对应关系提供给闭路电视厂家，以实现摄像头与火警探头之间的联动。

按FSS Code的要求，集中控制站的控制屏应能显示防火门开启或关闭的状态，以及探测器、报警器和风机的接通或断开状态。对防火门的控制和显示在火警控制板上实现，当防火风闸和水喷淋系统与火警控制箱连接之后，也可在火警系统的电脑显示器上通过模拟图显示。

3 设计要点

3.1 电缆路径

除了少数在同一防火区域的电缆和不穿过有较大失火风险的区域的电缆，火警系统的电缆基本上为耐火电缆。MSC.1／Circ1369 通函解释13 中提到，符合IEC 60331-1 和IEC 60331-2 标准且通过（非服务于）处所的耐火电缆可视为在发生火灾事故之后保持工作状态，只要在受到事故影响的处所内无连接件、接头和与其相连的设备等。这些电缆的安装应支持其在发生火灾事故时和在灭火期间幸存。

火警系统的电缆需按满足安全返港要求的路径敷设，根据最合理的路径，尽量通过A-60 管弄和货舱这样失火可能性较小的非机械区域。部分安全返港电缆的走向见图3。

图3 火警系统部分安全返港电缆的走向

火警回路的电缆路径非常重要，每个回路都从驾驶室主控箱出发，连接完回路中的所有设备之后回到集控室主控箱内。按FSS Code第9 章第2.1.4.4 节的要求，任何回路电缆都不能2 次穿过同一防火空间，若实在做不到，则2 次穿入点尽可能相互远离。这样当某个防火区域失火时，除了该区域的探头，不会导致其他区域的探头失去功能。

由于客滚船在同一个主竖区内会出现较多的A级舱室，在设计电缆路径时经常需通过调整系统回路满足相应的要求。

图4 为避免2 次穿过同一防火空间的电缆路径调整示例。图4 中：8 甲板的房间8A中还包含有房间8B和8C；7 甲板也有相的结构，房间7A中包含有房间7B和7C。调整前的回路1 从驾驶室的主控箱开始，依次穿过房间8A、8B、8A、8C和8A，到达集控室主控箱之后结束。当回路先进入房间8A再到房间8B时，已穿出房间8A，从房间8B再进入房间8A相当于2 次穿过房间8A。在这种情况下，若房间8A失火，则房间8B 内的探头相当于是孤立的，不再继续正常工作。

图4 避免2次穿过同一防火空间的电缆路径调整示例

调整之后的火警回路从驾驶室主控箱出发，先进入房间8B，不再经过房间8A，而是穿过下层7 甲板的房间7B，串接原先回路2 中房间7B和7C内的探头，随后返回到8 甲板的房间8C，将这4 个房间内的探头串接完毕之后再进入房间8A。在串接房间8A内的探头时，绕过房间8B和8C，回到集控室主控板。这样每个房间都只穿过1 次，满足不能2 次穿过同一防火空间的要求。

此外，客滚船上还有滚装处所，该处所要求任何设备不能影响车道和避免设备被车辆碰撞，布置在光滑舱壁上的火警手报按钮需在结构上做凹槽，电缆会多次经过凹槽背后的区域，需考虑在这些情况下采用A60电缆管满足规范的要求，见图5。

图5 滚装处所的电缆路径

3.2 进水场景的考虑

对于水线以下的部分舱室，不仅要考虑火警回路不能2 次穿过同一防火空间，而且要考虑水密舱壁的划分。例如，2 甲板艉部有4 个防火区域在同一个水密隔舱内。若火警回路从其他区域穿入该水密隔舱，则需在穿过全部4 个防火区域的探头之后再穿出该区域。

3.3 安全返港文件

对于需满足安全返港要求的客滚船而言，根据规范的要求，需针对相关系统提供设计原理和事故分析评估等方面的文件。以火警系统为例，需提供一套包含火警系统的安全返港设计原则、火警系统电缆路径的系统描述、事故场景分析评估、火警系统检验测试、随船安全返港操作指南和各事故场景下的动作列表等内容的一整套安全返港文件。

4 其他设计要素

4.1 火警系统数据采集及监视控制电脑的显示和控制功能

如前文所述，当其他相关系统接到火警控制板上之后，可在火警系统的电脑显示器上通过模拟图显示和控制。本文所述火警系统提供3 台电脑，分别放在驾驶室和集控室内。

当探头探测到火警、手动报警按钮被按下时，电脑模拟图会显示报警，此时可在电脑上对探头和手动报警按钮进行消音和复位。防火门可通过火警控制板上的控制旋钮分主竖区关闭。防火门和防火卷帘门的开闭状态在电脑上有显示。

当起居处所内各分区的水雾释放阀被释放时，电脑模拟图上会有相应的释放阀图标报警显示。对于非自动释放的释放阀而言，当相关区域的火警探头探测到火灾时，火警触发装置会自动发出信号释放水雾。

当某区域发生火灾，火警系统发出应急切断信号切断防火风闸时，电脑模拟图上会显示相应的应急切断被触发。当电梯所在区域发生火灾时，还可在电脑上控制该区域的电梯，使其处于不可用状态。

4.2 消防巡逻

载客超过36 人的客船上应保持有效的巡逻制度，以便迅速探知火灾的发生。因此，在火警回路中串入巡逻单元并布置在船上合适的位置处。火警系统的电脑上可设置巡逻路径和模式，当巡逻人员没有在规定的时间内巡逻到相关区域时，电脑上会显示该巡逻单元的报警信息。

4.3 货舱和上层建筑区域的特别设计

客滚船各甲板间设有斜坡道或升降平台互相连通，在这些坡道和平台下安装探头之前需与滚装设备厂家沟通，将探头预装在滚装设备上。设备上船之后，这部分探头会通过软电缆，从滚装设备的接线盒连接到火警回路中。货舱的火警手动报警按钮不能突出于舱壁平面，以免车辆经过时受到损伤。因此，当在车辆通过区域两侧舱壁上安装报警按钮时，会在舱壁上挖出一块凹槽，将报警按钮安装在凹槽内。客滚船运载的车辆会排放有害气体，这些气体通常聚集在货舱底部。以本文所述船舶为例，货舱区域从甲板到450 mm高度处有防爆要求，但因火警探头一般安装在天花板上，火警手动报警按钮也安装在900 mm左右的高度处，因此火警探头和手动报警按钮尚无需防爆。但是，若电气设备安装在气体聚集区域，则需考虑防爆要求。

对于上层建筑居住区域走廊上的火警手动报警按钮而言，为避免人员经过时被其碰撞，同时避免人员受伤，会在按钮周边加装圆角的保护条。此外，出于照顾残疾人考虑，该船上每隔40 m将一个手动报警按钮从1.4 m高度降低到0.9 m，便于残疾人操作。

5 结语

在安全返港的情境中，大部分分析是针对火灾事故展开的。火灾探测和报警系统在火灾事故中是最先开始动作的系统，且在各安全系统中起到提供报警和触发信号的关键作用，需在设计过程中合理地布置该系统并提供必要的接口。

本文结合客滚船的特点，通过对火警系统各要素进行分析，提出了比较优良的冗余设计，能合理地进行系统配置，同时对实船上比较好的优化设计进行了总结，可供需满足安全返港要求的客滚船的设计参考。