基于事故界限的客船安全返港能力評估分析方法

王旭輝 郭 佳

（1.太重（天津）重型裝備科技開發(fā)有限公司 天津300457；2.中集來福士海洋工程有限公司 煙臺264000）

引 言

安全返港設(shè)計的要求來自“SOLASII-1/8-1，II-2/21/22”［1］。海安會 MSC.1/Circ.1369 通函“客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性說明”給出了安全返港系統(tǒng)能力評估的指導(dǎo)性說明，提出了安全返港系統(tǒng)能力評估的要求；在海安會文件中也發(fā)布了相應(yīng)實施建議，對基于系統(tǒng)為對象的評估分析方法和流程作了說明［2］。本文基于一種艙室和處所事故的分析方法，對客船的返港能力進(jìn)行評估分析。

基于事故界限評估分析方法的思路是先設(shè)定事故界限區(qū)域，然后根據(jù)要求依次假設(shè)界限事故，通過安全返港界限分析表分析每個事故發(fā)生后返港系統(tǒng)受損情況，最后結(jié)合規(guī)范和返港設(shè)計要求評估剩余系統(tǒng)能否滿足安全返港的要求，其具有全面性、準(zhǔn)確性和擴(kuò)展性的特點。本文主要討論的內(nèi)容包括：

（1）界限區(qū)域設(shè)定；

（2）安全返港界限分析表；

（3）分析方法。

1 界限區(qū)域設(shè)定

規(guī)范對安全返港的要求是：當(dāng)客船在事故界限范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故時，能依靠自身的動力到達(dá)最近的安全港口［1］。對安全返港規(guī)定了兩種事故類型：進(jìn)水和火災(zāi)，且不考慮兩種事故同時發(fā)生。其相對應(yīng)兩種事故界限為進(jìn)水事故界限和火災(zāi)事故界限。事故界限區(qū)域的設(shè)定要根據(jù)規(guī)范要求結(jié)合船舶布置進(jìn)行。

1.1 進(jìn)水事故界限

規(guī)范要求進(jìn)水事故界限是任何單個水密艙室進(jìn)水。進(jìn)水事故界限邊界設(shè)定邏輯清晰，只需要考慮水密分割。在實際分析中，綜合船舶破艙極限，只考慮最上部水密甲板以下的水密艙壁和水密甲板圍成的區(qū)域定義為進(jìn)水事故界限區(qū)域，對這些水密分割區(qū)進(jìn)行編號（見圖1），其中粗黑線為水密艙壁。水密分割區(qū)劃分時應(yīng)注意管線通道和樓梯通道。

圖1 進(jìn)水事故界限設(shè)定

1.2 火災(zāi)事故界限

規(guī)范對火災(zāi)事故界限的定義根據(jù)火源處是否設(shè)有固定滅火裝置分成兩類來設(shè)定：

（1）火源處設(shè)有固定滅火裝置，事故界限為起火源到最近A級邊界的區(qū)域，該A級邊界可以是起火源區(qū)域的一部分；

（2）火源處沒有固定滅火裝置，事故界限為起火源到最近A級邊界的區(qū)域，該A級邊界不是起火源區(qū)域的一部分，并且這兩種類型的火災(zāi)事故都不能超過一個主豎區(qū)。

對于這兩類火災(zāi)事故界限都是依照A級邊界進(jìn)行定義，所以首先要根據(jù)防火分割圖對A級封閉區(qū)域進(jìn)行劃分編號，同時考慮規(guī)范對有序撤離的火災(zāi)事故界限的設(shè)定。該編號需要體現(xiàn)主豎區(qū)信息（見下頁圖2），其中粗線表示主豎區(qū)A60分割，細(xì)線表示主豎區(qū)內(nèi)A級分割。防火區(qū)域編號也要特別注意管線通道和樓梯通道。

對于第（1）類情形，主豎區(qū)內(nèi)部單個A級分割區(qū)域即為火災(zāi)事故的界限，例如：主豎區(qū)A中的A1到A9A級分割區(qū)，其任一單個空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)即為火災(zāi)事故界限內(nèi)，如果火災(zāi)空間達(dá)到兩個以上即為超出界限。對于第（2）類情形，火災(zāi)事故的界限需要同時考慮火源區(qū)和受火源區(qū)域影響的毗鄰區(qū)域。例如：主豎區(qū)B為無固定滅火裝置區(qū)域。當(dāng)B7為火源發(fā)生區(qū)域時，火災(zāi)事故界限包括B7和受影響的毗鄰區(qū)域B2、B3、B4、B6、B8、B10、B11、B12，所以，對于此類火災(zāi)事故界限的認(rèn)定相對復(fù)雜一些。而針對此類事故界限的特點，需要通過臨界區(qū)域關(guān)聯(lián)表（見表1）來清楚地表明火源和關(guān)聯(lián)區(qū)域關(guān)系，以便確定事故界限。

圖2 火災(zāi)事故界限設(shè)定

表1 臨界區(qū)域關(guān)聯(lián)表

2 安全返港界限分析表

安全返港界限分析表是本方法進(jìn)行返港能力分析的主要工具，其目的是將規(guī)范要求與安全返港、有序撤離和安全中心相關(guān)的重要系統(tǒng)和相關(guān)輔助系統(tǒng)與事故界限建立關(guān)系，其直接反映系統(tǒng)中的設(shè)備和管線所處和經(jīng)過的事故界限區(qū)域。

根據(jù)SOLAS要求，主要有13個系統(tǒng)在沒有被火災(zāi)影響的區(qū)域應(yīng)能運行并實現(xiàn)安全返港，這些系統(tǒng)都稱為重要系統(tǒng)，可以按功能分為以下三類：

（1）保持航行能力的相關(guān)系統(tǒng)，包括：推進(jìn)系統(tǒng)，舵和操舵系統(tǒng)，航行系統(tǒng)，燃油注入、調(diào)撥、使用系統(tǒng)，內(nèi)部通訊系統(tǒng)，外部通訊系統(tǒng)；

（2）保證必要安全功能的系統(tǒng)，包括：固定滅火系統(tǒng)和其他消防系統(tǒng)，煙霧探測系統(tǒng)，艙底、壓載系統(tǒng)，電動水密門系統(tǒng)，進(jìn)水監(jiān)測系統(tǒng)；

（3）保障安全區(qū)域照明、通風(fēng)、溫度等相關(guān)系統(tǒng)。

為保證客船能有序撤離，SOLAS要求以下6個系統(tǒng)在沒有被火災(zāi)影響的主豎區(qū)應(yīng)能運行至少3 h，這些系統(tǒng)也稱為重要系統(tǒng)，主要包括：消防系統(tǒng)，內(nèi)部通訊系統(tǒng)，外部通訊系統(tǒng)，移除消防水的艙底水系統(tǒng)，逃生通道、集合站、登乘站的照明系統(tǒng)，撤離引導(dǎo)系統(tǒng)。

除了重要系統(tǒng)，安全返港界限分析表還包括為安全返港系統(tǒng)和設(shè)備服務(wù)的輔助系統(tǒng)，其主要包括：

（1）推進(jìn)所需的滑油系統(tǒng)；

（2）冷卻水系統(tǒng)；

（3）蒸汽加熱系統(tǒng)；

（4）壓縮空氣系統(tǒng)；

（5）相關(guān)處所的通風(fēng)系統(tǒng)；

（6）相關(guān)燃油設(shè)備排煙系統(tǒng)等。

輔助系統(tǒng)是根據(jù)不同船舶特點來確定的，例如：對于可調(diào)漿推進(jìn)系統(tǒng)，如果其液壓系統(tǒng)失效就會影響槳葉螺距調(diào)整，船舶安全返港能力會受到影響，所以其液壓系統(tǒng)需要被納入能力分析中；具有冰區(qū)航行附加標(biāo)志的船舶，有些設(shè)置了球鼻艏?xì)馀莘纼鱿到y(tǒng)和水線以上安全返港所需的液艙防凍系統(tǒng)，其布置應(yīng)考慮發(fā)生界限內(nèi)的火災(zāi)事故或進(jìn)水事故后，剩余的防凍措施和系統(tǒng)能防止球鼻艏和水線以上安全返港所需的液艙凍結(jié)。

在實際工作中，安全返港界限分析表會將返港要求的重要和輔助系統(tǒng)根據(jù)專業(yè)分為：機管、電氣和通風(fēng)開展。安全返港界限分析表是基于管路、電氣和通風(fēng)系統(tǒng)圖制作的（見表2），其中系統(tǒng)指的是前面提到的規(guī)范要求的重要和輔助系統(tǒng)的分解到相應(yīng)專業(yè)的系統(tǒng)圖或原理圖，管線編號是系統(tǒng)圖中的管線編號和電纜編號，火災(zāi)事故界限和進(jìn)水事故界限是該管線以及起始和終止設(shè)備經(jīng)過的設(shè)備事故界限區(qū)域編號。安全返港界限分析表能夠全面和準(zhǔn)確地體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備以及管路、電纜與事故界限的關(guān)系。

表2 安全返港界限分析表

3 分析方法

基于事故界限的分析方法在分析前應(yīng)明確規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和該船舶安全返港系統(tǒng)的設(shè)計功能要求，了解該船舶安全返港的實現(xiàn)方法和最小能力要求。準(zhǔn)備總體水密和防火布置，主豎區(qū)、安全中心方案，整理安全返港的重要系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的管路，電氣和通風(fēng)系統(tǒng)圖。在此基礎(chǔ)上完成事故界限的設(shè)定，進(jìn)而完成安全返港界限分析表制作，確保安全返港界限分析表準(zhǔn)確反應(yīng)系統(tǒng)與界限設(shè)定的邏輯關(guān)系。

3.1 事故設(shè)定

安全返港界限分析表反應(yīng)了每個設(shè)備和管線所屬的事故界限，根據(jù)進(jìn)水和火災(zāi)事故界限設(shè)定假設(shè)界限進(jìn)水和火災(zāi)事故。根據(jù)進(jìn)水事故界限的設(shè)定范圍，不需要考慮最上水密甲板以上區(qū)域進(jìn)水。根據(jù)火災(zāi)事故特點，對于沒有發(fā)生火災(zāi)可能的隔離空倉可以不予考慮火災(zāi)發(fā)生。對于火災(zāi)事故界限設(shè)定類型（2）要通過臨界區(qū)域關(guān)聯(lián)表選出火源區(qū)和受影響的毗鄰區(qū)域來確定事故界限，進(jìn)而判斷受到影響的管線和系統(tǒng)。例如：對于表2，需要依次設(shè)定火災(zāi)事故界限F1到F4，A1和A4，進(jìn)水事故界限W5到W9區(qū)域失掉，整理每個失掉區(qū)域影響的系統(tǒng)，并具體到失掉的設(shè)備和管線。

3.2 事故影響分析

通過在安全返港界限分析表中逐個設(shè)定界限事故，得到每個界限事故發(fā)生后受影響的系統(tǒng)設(shè)備和管線，評估每個事故后剩余系統(tǒng)能否實現(xiàn)船舶安全返港的航行，安全，照明和通風(fēng)的要求，如果不能滿足要求則可修改問題系統(tǒng)設(shè)計或問題設(shè)備和管線布置和走向。例如：對于表2，當(dāng)W6進(jìn)水時，配電系統(tǒng)中電纜3受到影響，導(dǎo)致1號主機艙進(jìn)風(fēng)機故障，進(jìn)而導(dǎo)致1號主機受影響，即1號主機推進(jìn)能力受影響。在該事故下，主機2位于W6也受損，客船很難滿足要求返港推力要求。為了解決該事故界限內(nèi)滿足返港要求，可以通過調(diào)整1號機艙進(jìn)風(fēng)機配電由配電板2移到配電板1，這樣在W6進(jìn)水事故中只失掉2號主機，而1號主機可以正常運行滿足安全返港推進(jìn)的要求。

該分析方法主要流程是先設(shè)定火災(zāi)和進(jìn)水事故界限，通過分析表將安全返港系統(tǒng)與事故界限建立聯(lián)系，直接呈現(xiàn)事故界限內(nèi)受損的系統(tǒng)。然后評估剩余系統(tǒng)能否滿足返港功能要求，發(fā)現(xiàn)問題后通過修改系統(tǒng)設(shè)計、修改設(shè)備布置、修改管線路徑，增加事故界限隔離滿足安全返港能力要求，修改后的方案需要再次通過分析表進(jìn)行分析，這個過程要進(jìn)行多輪，直到驗證最終方案滿足要求。在這個過程中每次修改都記錄在分析表的事故界限中，可以清晰地體現(xiàn)每次修改的內(nèi)容方便追溯和分析整個修改過程。

4 結(jié) 語

基于事故界限的客船安全返港能力的分析方法，是通過準(zhǔn)確設(shè)定船舶進(jìn)水和火災(zāi)事故界限事故，通過界限分析表假定規(guī)范設(shè)定的事故，得到船舶剩余系統(tǒng)狀態(tài)，分析剩余系統(tǒng)能否滿足返港要求。界限設(shè)定涵蓋了所有事故界限情況，系統(tǒng)表完整地體現(xiàn)了所有受影響的相關(guān)設(shè)備和管線，避免了故障遺漏，并且可以根據(jù)需要增加其他系統(tǒng)的分析。該分析方法量化了事故和受影響系統(tǒng)，對問題點的發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確而直接，具有很好的追溯性，能準(zhǔn)確校驗和糾正系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)備布置以及管線走向和區(qū)域分隔。