客滾船安全返港電纜路徑設(shè)計淺析

沈 杰，張慧亮

（招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引 言

根據(jù)《國際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）的規(guī)定，2010年7 月1 日之后建造的船長大于等于120 m或具有2 個以上主豎區(qū)（Main Vertical Fire Zones，MVZ）的客船（包括客滾船）需滿足安全返港（Safe Return to Port，SRtP）要求。SRtP規(guī)范作為現(xiàn)代客船的重要規(guī)范，要求：當客船發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的火災(zāi)或進水事故之后，能依靠自身動力安全返回最近的港口，同時能提供安全區(qū)域，以容納船上的所有人員。當前有關(guān)客船SRtP的法規(guī)只是1 個目標性標準，并無詳細的描述性指導(dǎo)準則可應(yīng)用到具體設(shè)計中，加上SRtP設(shè)計從概念設(shè)計開始，是一項貫穿設(shè)計、建造、調(diào)試和驗證全過程的龐雜的系統(tǒng)工程，如何滿足SRtP要求成為了新造客船項目需考慮的重要問題之一。

由于SRtP要求采取分隔、雙套、冗余和保護等方式，或這些方式的組合滿足法規(guī)的設(shè)計衡準的要求，對客船的總布置、推進系統(tǒng)、空船自重、能效設(shè)計指數(shù)和造船成本等都有很大的影響，因此系統(tǒng)冗余應(yīng)得到最大限度的優(yōu)化。因此，有必要在概念設(shè)計階段就考慮SRtP 的設(shè)計策略。在該階段，側(cè)重于規(guī)劃各功能區(qū)域的基本布局，并選擇安全區(qū)域，規(guī)劃主要設(shè)備布置、重要系統(tǒng)管道和主干電纜路徑等方案，同時著重消化法規(guī)要求，并與船級社和船旗國溝通，確認有無特殊要求。

本文以某高端客滾船的SRtP實踐為例，簡要介紹SRtP功能區(qū)域的布局和電纜路徑的設(shè)計思路與要求。

1 SRtP功能區(qū)域布局

對于2010 年7 月1 日以后建造的客滾船，要求其滿足SRtP 要求。根據(jù)SOLAS Ch. II-1 Reg. 8-1 和Ch.II-2 Reg. 21 & 22 的要求，除了客滾船常規(guī)需要的功能區(qū)域以外，還要特別考慮：

1）雙機艙。通常采用配置前、后機艙或左、右機艙的方式，若機艙空間不夠大，可考慮在艏部增加前、后2 個泵艙，作為機艙的補充空間。本文所述船舶即采用前、后2 個機艙加上前、后2 個泵艙的方式，當發(fā)生進水或火災(zāi)事故之后失去其中任意一組時，另外一組還能滿足SRtP最基本的功能需求。

2）雙舵機艙。通常采用配置左、右2 個舵機艙的方式，當發(fā)生進水或火災(zāi)事故之后失去其中任意一個時，另外一個還能滿足SRtP最基本的功能需求。

3）駕駛室和備用駕駛室。本文所述船舶的備用駕駛室設(shè)置在MFZ1 最頂層甲板上，當發(fā)生火災(zāi)事故之后失去任意一個時，另外一個還能滿足SRtP最基本的功能需求。

4）安全區(qū)域。本文所述船舶在上層建筑的3 個主豎區(qū)內(nèi)配置了3 個安全區(qū)域，當發(fā)生火災(zāi)事故之后失去任意一個時，另外2 個安全區(qū)域還能容納船上所有人員，且滿足SRtP安全區(qū)域基本的功能需求。

2 SRtP電纜主干路徑設(shè)計原則

在SRtP主要功能區(qū)域布局完成之后，為保證在發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的事故之后，各功能區(qū)域還能滿足SRtP最基本的功能需求，除了一些保障SRtP系統(tǒng)正常運行的管路有特殊要求之外，相關(guān)電纜路徑的設(shè)計和實施也是非常重要的因素。

以本文所述船舶為例，前、后2 個機艙都配置有單獨的主配電板，使得前、后2 個機艙的主配電板都能為各自的配電網(wǎng)供電，形成一個冗余系統(tǒng)，并將與SRtP相關(guān)的電纜通過完全不同的A-class空間布線。圖1 為SRtP電纜主干路徑設(shè)計原則，主配電板電網(wǎng)的主要電纜路徑設(shè)計原則是采用自下而上的方式。此外，應(yīng)急配電板電網(wǎng)的電纜路徑會形成自上而下的方式，可用于彌補主配電板受損造成的供電缺口。

圖1 SRtP電纜主干路徑設(shè)計原則

根據(jù)機泵艙、舵機艙、駕駛室和安全區(qū)域等4 個重要的功能區(qū)域的特點，SRtP主干電纜路徑設(shè)計應(yīng)遵循以下原則。

2.1 機泵艙

本文所述船舶因機艙空間有限，在艏部MFZ1 處額外設(shè)置了前、后2 個泵艙，將其作為機艙空間的補充。前機艙與后泵艙一組，后機艙與前泵艙一組，搭配運行。對于這2 組區(qū)域間的SRtP電纜路徑設(shè)計原則，從圖1 中可看出：從前機艙主配電板至后泵艙的電纜路徑可利用貨艙底部水平管隧布線；從后機艙主配電板至前泵艙的電纜路徑需利用3 甲板上的MFZ6 滾裝區(qū)域布線，以實現(xiàn)2 組區(qū)域間的SRtP電纜完全隔離，不會因為任何一處空間進水或火災(zāi)事故導(dǎo)致2 組機泵艙同時失去，保障SRtP場景下船舶動力和電源的可靠供應(yīng)。

2.2 舵機艙

本文所述船舶配置左、右2 個舵機艙，從圖1 中可看出：左舵機艙的主電源來自于前機艙主配電板，電纜經(jīng)過MFZ6 滾裝區(qū)域到達左舵機艙；右舵機艙的主電源來自于后機艙主配電板，電纜經(jīng)過艉部區(qū)域（MFZ4）3甲板下方到達右舵機艙。此外，2 套舵機涉及到的SRtP控制、舵角指示和通風(fēng)設(shè)備的電纜等也需利用不同的主豎區(qū)或A級空間布線，以實現(xiàn)2 套舵機的相關(guān)SRtP電纜路徑完全隔離。

2.3 駕駛室

駕駛室到前、后2 個機艙的SRtP電纜路徑要分開，從圖1 中可看出：來自于前機艙主配電板的主電源電纜先經(jīng)過7 甲板下方的MFZ6 滾裝區(qū)域，再通過位于MFZ1 的2 號梯道內(nèi)的垂直主干通道至8 甲板，最后在8甲板進入駕駛室底部；來自于后機艙主配電板的主電源電纜先通過位于MFZ4 的7 號梯道內(nèi)的垂直主干通道至9 甲板，再向前經(jīng)過MFZ3 和MFZ2 到達駕駛室，以實現(xiàn)駕駛室內(nèi)SRtP設(shè)備所需的2 路電纜完全隔離。此外，駕駛室和備用駕駛室中來自應(yīng)急配電板的應(yīng)急電源應(yīng)通過不同的甲板布線，至雷達天線、VHF天線、航行燈等SRtP航行必備設(shè)備的電纜也應(yīng)通過不同的甲板或者不同的A級空間來進行布線，以防止因火災(zāi)損壞電纜而導(dǎo)致2 個駕駛室同時失去功能。

2.4 安全區(qū)域

本文所述船舶的安全區(qū)域為上層建筑任意2 個主豎區(qū)組合，從圖1 中可看出：為MFZ1 安全區(qū)域服務(wù)的主電源來自于前機艙主配電板，電纜先經(jīng)過7 甲板下方的MFZ6 滾裝區(qū)域，再通過位于MFZ1 的2 號梯道內(nèi)的垂直主干通道到達安全區(qū)域1；為MFZ3 安全區(qū)域服務(wù)的主電源來自于后機艙主配電板，電纜通過位于MFZ4的7 號梯道內(nèi)的垂直主干通道直接到達安全區(qū)域3；為MFZ2 安全區(qū)域服務(wù)的主電源需要來自于前、后2個機艙主配電板，電纜路徑分別跟從為MFZ1 和MFZ3 供電的電纜路徑到達安全區(qū)域2，以實現(xiàn)在發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的事故之后，還能保證2 個安全區(qū)域正常工作。

3 SRtP系統(tǒng)電纜路徑注意要點

除了要遵循SRtP主干電纜設(shè)計原則以滿足SRtP規(guī)范的要求之外，有些系統(tǒng)在進行系統(tǒng)設(shè)計和電纜路徑設(shè)計時還需考慮滿足主規(guī)范的一些要求。作為設(shè)計方，需盡量考慮在滿足SRtP 最基本的功能需求的同時，如何讓船舶在不增加成本的情況下，通過對電氣原理或回路設(shè)計進行調(diào)整及對電纜路徑進行設(shè)計，使其在發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的火災(zāi)或進水事故之后，仍能保留完善的功能，為SRtP場景提供可靠的保障，并爭取提升船東的滿意度。下面簡要介紹本文所述船舶的幾個系統(tǒng)的電纜路徑設(shè)計要求。

3.1 內(nèi)部通信——UHF系統(tǒng)

本文所述船舶的特高頻（Ultra High Frequency，UHF）無線電通信系統(tǒng)作為船舶發(fā)生事故之后，消防、損控或撤離時船員內(nèi)部雙向通信的主要手段，原則上除了發(fā)生事故的艙室，其他區(qū)域的UHF 系統(tǒng)應(yīng)不受影響。系統(tǒng)設(shè)計采用雙機柜環(huán)網(wǎng)形式，每個天線回路的電纜盡可能地不重復(fù)穿過同一個A級空間，以避免受火災(zāi)的影響，造成事故界限外較多的天線丟失功能，影響消防救援工作開展過程中的信息溝通。圖2 為客滾船UHF系統(tǒng)電纜主線設(shè)計原則。

圖2 客滾船UHF系統(tǒng)電纜主線設(shè)計原則

3.2 內(nèi)部通信——廣播系統(tǒng)

本文所述船舶廣播系統(tǒng)采用雙機柜A、B路形式，原則上除了發(fā)生事故的艙室，其他區(qū)域的廣播系統(tǒng)能正常工作。按SOLAS第Ⅲ章節(jié)B部分第6 條5.3 的要求：客船廣播系統(tǒng)應(yīng)至少有2 個回路，每個回路電纜應(yīng)足夠分開，并有2 個獨立的放大器。這就要求2 個回路的電纜盡可能做到物理隔離，在設(shè)計電纜路徑時一定要考慮充分。另外，考慮到規(guī)范對客船有特殊的火警報警要求，在進行系統(tǒng)設(shè)計時對各主豎區(qū)船員和乘客處所進行妥善分組，每組的電纜在進行路徑設(shè)計時也采用A路與B 路對向布線，盡量不穿過無關(guān)的A-class空間及避免重復(fù)穿過，使船舶在發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的事故之后，PAGA功能在滿足規(guī)范要求的情況下盡可能地更完整，為乘客和船員的安全疏散或撤離提供保障。

3.3 進水探測系統(tǒng)

按照國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）MSC.1-Circ.1291 的解釋，進水探測系統(tǒng)應(yīng)連續(xù)供電，并在失去正常電源時自動切換到備用電源。本文所述船舶的進水報警系統(tǒng)采用與船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)相結(jié)合的方式（見圖3），每個探測點位布置2 臺傳感器或采用雙信號輸出的傳感器，每個點位的信號通過2 根電纜送到位于水線以上并處于不同A級艙室的2 個船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)的信號采集箱。在進行路徑設(shè)計時要注意，除了傳感器所在艙室外的路徑必須利用完全不同的A級空間布線，以保證船上發(fā)生任意事故界限范圍內(nèi)的事故之后，不在事故范圍內(nèi)的傳感器仍能正常工作，在安全中心或指定的值班處所都能獲得這些傳感器的狀態(tài)。

圖3 客滾船進水探測系統(tǒng)電纜設(shè)計原則

3.4 火警探測系統(tǒng)

本文所述船舶火警系統(tǒng)采用雙機柜回路設(shè)計，原則上除了事故艙室，其他區(qū)域應(yīng)保證火警探測系統(tǒng)可正常工作。電纜路徑除了SRtP本身的一些要求之外，還需滿足《國際消防安全系統(tǒng)規(guī)則》（International Code for Fire Safety Systems，F(xiàn)SS Code）第9 章第2.1.4.4 節(jié)的要求，即：任何回路不能2 次穿過同一防火空間，若實在做不到，則2 次穿入點盡可能遠離。這對于具有眾多A級艙室布局的客滾船而言是很難做到的，需在設(shè)計電纜路徑時通過調(diào)整系統(tǒng)回路順序、利用不同的甲板空間、必要時增加A60 電纜管等措施，盡可能地避免2次穿入的情況出現(xiàn)，以保證事故外區(qū)域的火警探測系統(tǒng)功能的完整性。

4 結(jié) 語

客滾船SRtP電纜總量約占全船電纜的30%，SRtP電纜路徑作為整個SRtP分析的重要組成部分，不僅需要可靠的設(shè)計輸入和嚴謹?shù)娘L(fēng)險分析，而且還需將設(shè)計原則嚴謹?shù)刎瀼氐秸麄€建造過程中，確?，F(xiàn)場施工中的實際電纜路徑與SRtP指導(dǎo)文件和分析文件完全一致，這對后續(xù)報驗、調(diào)試和交付等環(huán)節(jié)各項工作的開展都至關(guān)重要。本文所述船舶的SRtP涉及19 個系統(tǒng)約4 000 根電纜，通過合理設(shè)計和有效管控，實現(xiàn)了一次性通過所有報驗。本文還有一些需改進的地方，比如在SRtP電纜報驗過程中，船廠和船檢都花費了較長的時間，在實船上按電纜表冊一根一根地驗證。若能實現(xiàn)在3D 設(shè)計軟件中展現(xiàn)出SRtP 電纜路徑經(jīng)過的各個空間，船廠質(zhì)檢和船檢就可在辦公室內(nèi)快速完成，再隨機抽取一些電纜進行實船驗證即可，這將有效減少報驗時間，提升項目進度。相信隨著國內(nèi)SRtP項目的日益增加，這種方式很快就會應(yīng)用到實船上。

目前不同船級社對SRtP的要求有所不同，在具體項目執(zhí)行上也會有所差別，單船經(jīng)驗不一定適用于其他項目，本文所述SRtP電纜路徑設(shè)計可供業(yè)內(nèi)人士參考。