船舶舵機(jī)遙控系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)分析

摘 要：介紹長(zhǎng)江上海段船舶舵機(jī)遙控系統(tǒng)故障引發(fā)的事故險(xiǎn)情案例，研究引發(fā)事故險(xiǎn)情的根本原因，分析該系統(tǒng)中以隨動(dòng)舵電位計(jì)、報(bào)警系統(tǒng)為首的薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合船舶安檢、事故調(diào)查和航運(yùn)公司調(diào)研經(jīng)驗(yàn)，梳理船舶舵機(jī)遙控系統(tǒng)主流布置類(lèi)型，以及在故障發(fā)生期間的具體應(yīng)對(duì)方式，針對(duì)事故案例和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，向船員、航運(yùn)公司、船檢機(jī)構(gòu)和主管機(jī)關(guān)提供參考建議。

關(guān)鍵詞：電位計(jì)；舵機(jī)遙控系統(tǒng)；隨動(dòng)舵；應(yīng)急舵；事故

0 引 言

隨動(dòng)舵電位計(jì)，位于駕駛臺(tái)隨動(dòng)舵操作儀內(nèi)部，與舵輪軸連接，其原理與滑動(dòng)變阻器類(lèi)似，當(dāng)舵輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)電位計(jì)內(nèi)的滑動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生滑動(dòng)電阻變化，進(jìn)而產(chǎn)生電位差，變化的電位信號(hào)經(jīng)放大后，通過(guò)遙控系統(tǒng)傳遞至舵機(jī)間，完成遙控轉(zhuǎn)舵。電位計(jì)的原理比較簡(jiǎn)單，制作也不復(fù)雜， 船用舵機(jī)電位計(jì)屬于舵機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)傳遞過(guò)程中的一個(gè)渺小元件，但近年來(lái)，因電位計(jì)故障引發(fā)的船舶事故頻繁發(fā)生，其中不乏造成千萬(wàn)損失的重大事故，本文結(jié)合事故案例分析，挖掘舵機(jī)遙控系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以期給出針對(duì)性事故防控建議。

1 典型案例

1.1碰撞事故

2020年年底，長(zhǎng)江口深水航道發(fā)生一起重大事故，一艘外輪出口航行期間，舵葉突然卡在左舵20位置不受控制，當(dāng)時(shí)駕駛臺(tái)操舵儀處于隨動(dòng)舵狀態(tài)，船長(zhǎng)要求舵工轉(zhuǎn)換操舵系統(tǒng)仍然無(wú)效，因事發(fā)突然，船上未來(lái)得及采取其他措施，迅速與進(jìn)口船舶發(fā)生碰撞，事故導(dǎo)致進(jìn)口船沉沒(méi)，多名船員喪生，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)千萬(wàn)，教訓(xùn)慘痛。

初步調(diào)查中，事故外輪舵機(jī)間設(shè)備故障的可能性被排除，問(wèn)題鎖定在駕駛臺(tái)舵機(jī)操舵儀及其遙控系統(tǒng)，調(diào)查人員拆解操舵儀，發(fā)現(xiàn)舵機(jī)遙控系統(tǒng)當(dāng)中一個(gè)渺小元器件--“隨動(dòng)舵電位計(jì)”是引發(fā)故障的“元兇”，見(jiàn)圖1。

本案中，舵輪反面的電位計(jì)與固定板之間插銷(xiāo)松脫，導(dǎo)致舵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，電位計(jì)隨同舵輪軸整體旋轉(zhuǎn)，無(wú)法產(chǎn)生相應(yīng)的電阻變化和電壓信號(hào)變化，進(jìn)而導(dǎo)致隨動(dòng)舵轉(zhuǎn)舵無(wú)效。

1.2 故障險(xiǎn)情

2022年初，某外輪從上海港北槽進(jìn)口，航行至外高橋航道期間舵機(jī)發(fā)生故障，船舶迅速轉(zhuǎn)入出口航道，與多艘出口船形成緊迫局面，所幸當(dāng)時(shí)航道船舶密度不大，應(yīng)急力量反應(yīng)迅速，在拖船的協(xié)助下順利進(jìn)入錨地拋錨檢修。

事后，海事部門(mén)配合船方共同排查了故障原因，拆檢駕駛臺(tái)舵機(jī)操舵儀后，發(fā)現(xiàn)隨動(dòng)舵舵輪反面電路板上一根線(xiàn)路松動(dòng)，經(jīng)緊固后駕駛臺(tái)操舵恢復(fù)正常，見(jiàn)圖2。經(jīng)核對(duì)圖紙，該線(xiàn)主要用作為隨動(dòng)舵電位計(jì)提供弱電的電壓信號(hào)，失去電壓信號(hào)后，盡管轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生滑動(dòng)電阻變化，但仍然沒(méi)有電位差信號(hào)的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致舵機(jī)遙控系統(tǒng)失效。

1.3 案例小結(jié)

上述案例在近年來(lái)上海港船舶舵機(jī)類(lèi)故障案例中具有一定代表性，占比較高。兩起案例中，發(fā)生故障的都是隨動(dòng)舵電位計(jì)，事故直接原因也類(lèi)似，即電位計(jì)失去功能，轉(zhuǎn)舵信號(hào)無(wú)法送達(dá)舵機(jī)，電位計(jì)屬于舵機(jī)遙控系統(tǒng)的一部分，位于操舵儀內(nèi)部，比較隱蔽，日常維保中船員很難巡檢，在振動(dòng)的工況下長(zhǎng)期運(yùn)行，存在線(xiàn)路松脫、螺絲脫開(kāi)等隱患，進(jìn)而導(dǎo)致事故險(xiǎn)情。2023年，筆者走訪(fǎng)了滬上多家航運(yùn)公司，在對(duì)公司船隊(duì)舵機(jī)系列故障調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，舵機(jī)遙控系統(tǒng)的故障在整個(gè)舵機(jī)類(lèi)故障當(dāng)中發(fā)生率接近3成，且船員往往難以獨(dú)自解決，其中不乏導(dǎo)致嚴(yán)重事故的案例，值得我們?nèi)パ芯亢椭匾暋?/p>

2?; 關(guān)于舵機(jī)遙控系統(tǒng)的公約要求

SOLAS公約II-1章第29條對(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)的要求如下：

7.應(yīng)按下列要求設(shè)操舵裝置的控制裝置：

.1對(duì)于主操舵裝置，在駕駛室和舵機(jī)艙；

.2 如主操舵裝置按照本條6（兩臺(tái)動(dòng)力裝置替代輔舵）布置并由兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)控制，該兩個(gè)控制系統(tǒng)均能從駕駛室操作，但不必設(shè)置兩套操舵手輪或操舵手柄。

8.能從駕駛室操作的任何主操舵裝置和輔助操舵裝置的控制系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：

.4當(dāng)控制系統(tǒng)的電源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在駕駛室發(fā)出聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)報(bào)警

9.本條和第30條要求的電力線(xiàn)路和操舵裝置系統(tǒng)應(yīng)急相關(guān)的部件、電纜和管子應(yīng)在其整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)盡可能地分離。

國(guó)內(nèi)海規(guī)與公約要求一致，對(duì)于舵機(jī)遙控系統(tǒng)，核心要求是兩條（僅針對(duì)兩臺(tái)舵機(jī)替代輔舵的主流情況），一是應(yīng)配備雙套遙控系統(tǒng)，并彼此分離，二是控制系統(tǒng)電源故障時(shí)應(yīng)在駕駛臺(tái)聲光報(bào)警。從公約層面看，互為替代的雙套設(shè)備，提供了較高的安全性，但在上述兩起故障險(xiǎn)情中，兩艘船舶均未能有效切換至另外一套操舵系統(tǒng)，這與船員對(duì)雙套系統(tǒng)的理解有一定關(guān)系，下面簡(jiǎn)要分析。

3 雙套控制系統(tǒng)的實(shí)船布置情況分析

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，落實(shí)公約要求的“雙套控制系統(tǒng)”，不同的船舶采用的方式也有所不同，在此介紹兩種主流情況：

3.1兩套FU+串聯(lián)NFU

操舵儀上布置了2套FU（隨動(dòng)舵）操作系統(tǒng)，共用一個(gè)FU手輪，除手輪以外，2套系統(tǒng)的電線(xiàn)、接線(xiàn)端子、信號(hào)放大器、包括電位計(jì)都是雙套，在此情況下，該雙套隨動(dòng)舵即滿(mǎn)足了公約要求的雙套系統(tǒng)要求，需要注意的是，在此種情況下，NFU（手柄舵）不是一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，其與兩套隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)共用部分線(xiàn)路，因此，當(dāng)操舵儀MODE旋鈕旋至NFU時(shí)，需要操舵面板系統(tǒng)選擇No.1或者No.2，如轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至OFF位置，則駕駛臺(tái)整個(gè)操舵系統(tǒng)處于電源關(guān)閉狀態(tài)，NFU也無(wú)法進(jìn)行操作，見(jiàn)圖3。

在這種布置情況下，如遙控系統(tǒng)發(fā)生故障，首要選擇，是通過(guò)MODE旋鈕切換至另一套控制系統(tǒng)（system 1與system 2之間切換），而不是優(yōu)先切換至NFU模式，因?yàn)橥惶紫到y(tǒng)下的FU和NFU共用了部分線(xiàn)路。在兩套FU均無(wú)效的情況下，可以切換至NFU模式，但也應(yīng)該分別在system 1與system 2模式下嘗試使用NFU。

3.2 單套FU+獨(dú)立NFU

該種模式下，船舶設(shè)置了一套獨(dú)立的FU，外加一套獨(dú)立的NFU，兩者作為公約要求的雙套設(shè)備，彼此獨(dú)立并分離，互為保障。當(dāng)采用FU操舵時(shí)，船員通過(guò)舵輪進(jìn)行操舵，隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)故障后，就需要船員迅速切管至NFU模式。本文案例中所涉及的船舶采用的就是這種模式，案例中船舶單套FU舵配備一塊電位計(jì)，當(dāng)電位計(jì)故障時(shí)，隨動(dòng)舵即告失效，但在這兩起事故險(xiǎn)情中，由于舵機(jī)遙控系統(tǒng)故障報(bào)警并未激活，船員第一反應(yīng)認(rèn)為是位于舵機(jī)間的舵機(jī)設(shè)備故障，駕駛臺(tái)并未能及時(shí)切換至NFU模式，導(dǎo)致了兩起事故的發(fā)生。

值得一提的是，在引發(fā)沉船事故的案例中，舵機(jī)遙控系統(tǒng)模式切換旋鈕并未設(shè)置在操舵儀上，而是設(shè)置在駕駛臺(tái)綜合控制臺(tái)上，距離操舵儀有一定的距離，在事故發(fā)生期間，船員過(guò)于慌亂，在未完成NFU模式切換的情況下，就嘗試無(wú)效的手柄操作，這也是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因之一，一般來(lái)說(shuō)，舵機(jī)遙控系統(tǒng)轉(zhuǎn)換手柄應(yīng)置于操舵位置，以便舵工就地操作，對(duì)于本案中這種分開(kāi)布置的情況，尤其需要引起船方重視，船員是否熟悉本船舵機(jī)控制系統(tǒng)的切換模式是關(guān)鍵，加強(qiáng)船員對(duì)舵機(jī)控制系統(tǒng)的針對(duì)性教育和培訓(xùn)尤為重要。

4 舵機(jī)遙控系統(tǒng)報(bào)警可靠度分析

從公約中可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)的報(bào)警，只有一個(gè)系統(tǒng)失電報(bào)警的要求。但在本文兩起案例中，舵機(jī)遙控失電報(bào)警均未動(dòng)作，導(dǎo)致船員未能作出有效的判斷，其中，第一起案例由于電位計(jì)固定銷(xiāo)脫落，導(dǎo)致電位計(jì)整體旋轉(zhuǎn)，屬于機(jī)械類(lèi)故障，無(wú)法激活報(bào)警可以理解，但第二起案例中，電位計(jì)供電線(xiàn)路松脫，屬于供電系統(tǒng)的一部分，其也未能激活系統(tǒng)失電報(bào)警值得思考。故障修復(fù)后，船員對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，當(dāng)切斷位于舵機(jī)間的電氣遙控系統(tǒng)供電變壓器的空氣開(kāi)關(guān)后，駕駛臺(tái)遙控系統(tǒng)報(bào)警面板是正常動(dòng)作的（聲光報(bào)警），這說(shuō)明，船舶對(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)供電的報(bào)警監(jiān)控是有效的，但斷電監(jiān)控范圍僅限于從舵機(jī)間至駕駛臺(tái)操舵儀的供電線(xiàn)路，并不包括操舵儀內(nèi)部的弱電信號(hào)發(fā)生器，因此，不能過(guò)于依賴(lài)駕駛臺(tái)的相關(guān)報(bào)警功能。此外，在檢查實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，由于公約中對(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)失電報(bào)警并不要求設(shè)置歷史記錄的功能，船員在事后通常無(wú)法判斷到底是哪個(gè)報(bào)警被激活，尤其面對(duì)系統(tǒng)短暫性故障隨機(jī)自行恢復(fù)的情況，在事故調(diào)查中，調(diào)查人員無(wú)法具體判斷是系統(tǒng)問(wèn)題還是船員操作問(wèn)題，給公司管理、海事調(diào)查都帶來(lái)困難。

5 相關(guān)建議

船舶舵機(jī)故障危害極大，尤其在繁忙的狹水道，船舶距離近、航速快，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的突發(fā)故障往往讓人措手不及，極易引發(fā)險(xiǎn)情事故，經(jīng)統(tǒng)計(jì)2022-2024年中，上海港先后發(fā)生船舶舵機(jī)故障達(dá)55起，占故障總數(shù)超過(guò)15%，僅次于船舶主機(jī)故障占比，此外，在舵機(jī)故障類(lèi)型方面也呈現(xiàn)多點(diǎn)爆發(fā)的局面，本文闡述的舵機(jī)遙控系統(tǒng)是近期高發(fā)的一種類(lèi)型，針對(duì)這一新情況，公司、船員、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、海事都應(yīng)做好準(zhǔn)備，結(jié)合案例分析，這里做以下建議：

1）船員需要熟練了解本船舵機(jī)遙控系統(tǒng)的工作原理。卡舵危害具有緊迫性，給船員的反應(yīng)時(shí)間很短，在故障出現(xiàn)后的第一時(shí)間，船員是否能作出合理行為至關(guān)重要。這需要船員對(duì)本船的操舵系統(tǒng)和應(yīng)急程序非常熟悉。駕駛員、舵工等船員新上船后，需要做好詳細(xì)交接，了解本船操舵系統(tǒng)的雙套系統(tǒng)究竟是如何布置的，并掌握操舵儀的使用原理、性能與可靠性，以便在發(fā)生意外時(shí)能夠做出合理反應(yīng)。本文所述的舵機(jī)雙套遙控系統(tǒng)的布置方式，是目前主流的安裝方式，但實(shí)際情況不局限與此，需要具體情況具體分析。

2）航運(yùn)公司需要不斷完善體系文件和加強(qiáng)人員管理和培訓(xùn)。航運(yùn)公司需要結(jié)合公司船隊(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)的主流類(lèi)型，制定詳細(xì)的操作程序和檢查保養(yǎng)程序，不斷完善舵機(jī)遙控系統(tǒng)的日常檢查、測(cè)試與保養(yǎng)要求，提醒船員按照操作流程巡檢與保養(yǎng)，定期檢查螺絲緊固情況，清楚灰塵異物，重點(diǎn)檢查因設(shè)備震動(dòng)容易松脫的部位，尤其在船舶即將納入狹水道、通航密集區(qū)等水域前。此外，根據(jù)各船系統(tǒng)的類(lèi)型，制定舵機(jī)遙控系統(tǒng)故障后的應(yīng)急操作流程，并加強(qiáng)培訓(xùn)，培養(yǎng)船員具備冷靜果斷的事故應(yīng)對(duì)素質(zhì)。

3）建議舵機(jī)廠商針對(duì)遙控系統(tǒng)特點(diǎn)，適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)部件的壽命或更換年限。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)舵機(jī)遙控系統(tǒng)的信號(hào)放大器是易損部件，部分型號(hào)設(shè)備的E型放大板平均3年左右即發(fā)生故障，但有關(guān)設(shè)備的說(shuō)明書(shū)中，并未明確其壽命年限，公司不得不在船上增加備件，損壞后隨即更換，建議廠商根據(jù)實(shí)際情況，在說(shuō)明書(shū)中增加相關(guān)內(nèi)容，以便船舶在塢休、檢驗(yàn)期間及時(shí)更換，防患于未然。

4）檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)完善舵機(jī)遙控系統(tǒng)的法定檢驗(yàn)范圍。針對(duì)當(dāng)前舵機(jī)遙控系統(tǒng)故障多發(fā)的情況，建議檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)給予足夠重視，增加檢驗(yàn)覆蓋面，幫助船方做好應(yīng)對(duì)。此外圍繞舵機(jī)遙控系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，主管機(jī)關(guān)可以協(xié)調(diào)船級(jí)社等機(jī)構(gòu)，向國(guó)際海事組織提出技術(shù)提案，從技術(shù)規(guī)范和強(qiáng)制性規(guī)則等方面補(bǔ)上短板，例如，針對(duì)舵機(jī)遙控系統(tǒng)報(bào)警方面存在的“報(bào)警類(lèi)型單一”“報(bào)警無(wú)歷史記錄”等問(wèn)題，可以做進(jìn)一步的研究和探討，向國(guó)際海事組織提出相關(guān)建議。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則[S].2011.

[2] 王福根.船舶軸舵系裝置[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2014.

[3] 中國(guó)船級(jí)社.國(guó)際海上人命安全公約綜合文本[S].2020.

[4] 中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范[S]. 2009.

[5] 中華人民共和國(guó)海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則[S].2020.

作者簡(jiǎn)介：

張樹(shù)雷，大學(xué)本科，長(zhǎng)期從事船舶安全檢查、海事公約、法規(guī)的研究，（E-mail）zhangshulei@163.com，13917062995