客滾船安全返港設計流程與控制要點

田正軍，吳 林，吉春正

（招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引 言

客船的安全性長期以來備受國際海事組織（International Maritime Organization, IMO）的關注。IMO針對大型客船的安全性提出了“船舶是它自身最好的救生艇”的概念，并通過不斷完善，形成了結構完整的安全返港規范體系。但是，安全返港只是一個目標型標準，并無詳細的描述性指導準則可應用到具體的客船設計中，因此如何滿足安全返港要求是客船建造項目需考慮的難題之一[1]。

客滾船從運營的角度看屬于客貨兼運船，在法規上需滿足貨船和客船2種船型的要求。客滾船的特種或滾裝處所往往被劃分為若干水平失火區，根據IMO海上安全委員會通函的解釋，在判斷安全返港法規是否適用時，水平失火區不必計入，但需評估這些區域內發生的事故是否影響重要系統的運行[2]，這一點需注意。

安全返港要求采取分隔、雙套、冗余和保護等方式（或這些方式的組合）滿足法規設計衡準[3]的要求，對客船總布置、推進系統、空船自重、能效設計指數和造船成本等有較大的影響[4]，特別是系統冗余設計需盡量優化。本文以某客滾船為例，詳細介紹其安全返港設計、建造和驗證的完整流程，以及各階段的管控要點。

1 安全返港設計流程

安全返港設計從概念設計開始，貫穿設計、建造、調試和驗證全過程，是一項復雜的系統工程。安全返港設計流程見圖1，可按時間分為概念設計、基本設計和詳細設計等3個階段。

圖1 安全返港設計流程

1.1 概念設計階段

在簽訂客船建造合同之前的概念設計或合同設計階段就應考慮安全返港設計原則。在該階段需對客船總體布置進行規劃，并對其各安全返港系統進行布局，即在系統設定層面實現設計冗余。

該階段的設計要點包括：對船舶的基本布局和信息進行描述；確定事故界限；選擇安全區域的擬用位置；規劃重要系統的管道、電纜的主干路徑和設備的布置方案。圖2為管路布置原則。

圖2 管路布置原則

1.2 基本設計階段

該階段是按照法規的要求，根據概念設計階段設定的安全返港設計原則確定各系統詳細的設計原則。該階段的設計要點包括：

1) 編制系統描述文件，制訂各安全返港系統設計原則，包括設備、系統界面、電纜和管路的布置原則等；

2) 定義主要設備的配置，以及油、水、氣、電與所有界面系統的關聯關系；

3) 說明系統本身如何實現故障備份和系統冗余，以指導詳細設計；

4) 圖示主要設備的布置、主要管路和電纜的路徑。

1.3 詳細設計階段

該階段需將整個安全返港設計原則落實到每個系統的詳細設計中。該階段落實的內容主要包括：設備和系統的配置；電纜和管路的具體走向；對系統詳細設計圖樣和安全返港文件進行相互印證反饋及修改調整；建立安全返港模型并進行風險分析（見圖3）。安全返港模型風險分析的內容主要包括：

1) 系統建模。根據實際設備布置、供電系統界面、電纜和管路走向等建立完整的安全返港系統模型。

2) 全局分析。針對所有浸水場景、獨立A級分隔失火事故場景和丟失整個主豎區場景進行全局匹配和分析，篩選風險點。

3) 詳細分析。對全局分析篩選出的風險點進行詳細分析，修改設計缺陷，制訂應對措施，核對事故范圍內每個事故發生前后各系統是否滿足法規的要求。

圖3 安全返港風險分析

2 安全返港控制要點

由于要核查反饋的基礎數據較多，細致準確地核查顯得尤為重要。以電纜路徑為例，某客滾船的安全返港電纜共有4000多根，總長165km，大約相當于一艘8萬噸級散貨船的電纜總長度。根據設計階段定義的安全返港電纜路徑，在電氣設計建造的全周期內，包括電氣系統設計、電纜路徑放樣、電纜清冊制作和現場電纜布放等所有環節，都需嚴格管控。

為保證這些電纜完全滿足安全返港路徑要求，該項目著重管控以下幾個方面：

1) 在生產設計早期，按安全返港設計原則，使用Cable Way完成電纜路徑規劃；

2) 在生產設計中期，核查生產設計放樣路徑與安全返港設計路徑的一致性；

3) 在生產設計后期，單獨制作安全返港系統電纜冊；

4) 在施工開始之前，對現場配建人員和施工管理人員進行培訓；

5) 在生產建造過程中，與船東和船檢部門保持溝通，使各方對安全返港設計原則的理解達成一致，避免理解差異造成安全返港方面的設計和建造返工。

2.1 設計階段關注的控制要點

1) 需將安全返港設計原則嚴格落實到每個系統的詳細設計中，并將安全返港設計路徑落實到每個系統的生產設計中，保證設計原則與路徑的一致性。目前安全返港風險分析一般采用失效模式與影響分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）方法。該方法的優點是可較早地篩選出所有的失效模式及其產生的影響，從而有針對性地制訂應對措施，降低或消除風險帶來的影響。該方法的缺點是非常依賴信息輸入的完整性和準確性，某些風險值較小的風險因素有可能因風險值運算關系而被人為逆轉，從而出現較大的風險偏差。

2) 當生產設計可行的放樣路徑與安全返港設計路徑產生偏差時，需及時反饋，及時評估，以滿足安全返港要求，以免因安全返港設計路徑與生產設計放樣路徑不一致而出現安全返港風險分析結果與實船情況不符的情況。

2.2 生產建造階段關注的控制要點

該階段主要跟蹤船東和船檢部門的意見，以及工藝改進等各類情況產生的修改，同時需注意施工部門因未按圖樣施工而自行優化管路或電纜路徑導致的施工路徑與放樣路徑不一致的情況。

該階段的管控要點包括：

1) 生產管理人員需落實管路和電纜施工路徑與放樣路徑的一致性，以保證安全返港原則最終得到落實。當現場施工路徑與放樣路徑出現偏差時，需及時將該情況反饋給設計部門進行影響評估，確認施工路徑偏差對安全返港功能的影響及是否需要返工。

2) 安裝調試人員需對安全返港相關的單個設備或系統進行檢查測試，例如設備的冗余供電檢查、自動化功能檢查和安全管路的防火絕緣包覆檢查等。

3) 詳細設計人員需制作故障指導文件和事故應對手冊，對各事故場景給出操作建議，保證安全返港或有序撤離時船舶系統的基本功能滿足規范的要求，以便為調試驗證和船員培訓提供指導。

2.3 調試驗證階段關注的控制要點

該階段需確保設備和系統的各項功能得以實現，并按照事故場景進行模擬丟失試驗，驗證實際場景與風險分析結果的一致性。

安全返港試驗流程可按邏輯順序分為原始狀態確認、模擬切斷/關閉、手動隔離操作和返港能力確認等4個步驟，最后恢復客船的原始狀態（見圖4）。

1) 原始狀態確認。將必要的客船設備開啟，模擬客船在海上正常航行時的狀態。

2) 模擬切斷關閉。將指定模擬失效/事故處所中的所有設備、電纜和管路切斷，達到真實的場景失效的效果。

3) 手動隔離操作。根據系統設定和完整的安全返港風險分析結果實施需人工干預的措施，注意需在1h內完成。

4) 返港能力確認。根據SOLAS公約的要求驗證在事故場景以外的處所，所有安全返港系統都能正常運行，或在超出事故界限的場景中，必要的系統能在3h內保證人員有序撤離。

安全返港驗證是整個安全返港設計的終極考驗，也是實船最大的挑戰。若安全返港設計與管理有紕漏，必然會在驗證階段暴露。由于安全返港驗證只有在全船系統調試結束之后才能進行，此時已非常接近客船交付時間，若驗證失敗，必將對整個項目的正常交付造成災難性影響。

安全返港驗證流程非常復雜，參與方和參與人員非常多，因此必須有一個科學嚴謹的安全返港驗證組織體系，以保證此項工作有效推進。以某客滾船海上驗證為例，盡管3個海上情景試驗都在有效組織下一次性成功，必要的試驗時間仍需15h，單項試驗參與人員多達60余人。圖5為安全返港驗證組織體系示例。

圖4 安全返港驗證流程

圖5 安全返港驗證組織體系示例

3 結 語

安全返港設計從概念設計開始，貫穿設計、建造、調試和驗證全過程，是一項龐雜的系統工程。概念設計、基本設計、詳細設計、生產設計、現場建造和調試驗證各階段的工作既有不同側重點，又相互關聯。

在整個過程中，因時間跨度長，參與方多，在縱向上要將設計原則一以貫之并最終落實，在橫向上要與各參與方保持密切溝通，以管控技術風險，避免返工，因此安全返港技術管控極為重要，相應地必須建立一套科學的組織體系和一支專業的技術隊伍完成此項工作。