客滾船安全返港電纜路徑設(shè)計(jì)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(guó)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(zhǎng)大于等于120 m或具有2 個(gè)以上主豎區(qū)（Main Vertical Fire Zones，MVZ）的客船（包括客滾船）需滿(mǎn)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(dāng)客船發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的火災(zāi)或進(jìn)水事故之后，能依靠自身動(dòng)力安全返回最近的港口，同時(shí)能提供安全區(qū)域，以容納船上的所有人員。當(dāng)前有關(guān)客船SRtP的法規(guī)只是1 個(gè)目標(biāo)性標(biāo)準(zhǔn)，并無(wú)詳細(xì)的描述性指導(dǎo)準(zhǔn)則可應(yīng)用到具體設(shè)計(jì)中，加上SRtP設(shè)計(jì)從概念設(shè)計(jì)開(kāi)始，是一項(xiàng)貫穿設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和驗(yàn)證全過(guò)程的龐雜的系統(tǒng)工程，如何滿(mǎn)足SRtP要求成為了新造客船項(xiàng)目需考慮的重要問(wèn)題之一。

由于SRtP要求采取分隔、雙套、冗余和保護(hù)等方式，或這些方式的組合滿(mǎn)足法規(guī)的設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)的要求，對(duì)客船的總布置、推進(jìn)系統(tǒng)、空船自重、能效設(shè)計(jì)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(jì)階段就考慮SRtP 的設(shè)計(jì)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(shí)著重消化法規(guī)要求，并與船級(jí)社和船旗國(guó)溝通，確認(rèn)有無(wú)特殊要求。

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

1 SRtP功能區(qū)域布局

對(duì)于2010 年7 月1 日以后建造的客滾船，要求其滿(mǎn)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(jī)艙。通常采用配置前、后機(jī)艙或左、右機(jī)艙的方式，若機(jī)艙空間不夠大，可考慮在艏部增加前、后2 個(gè)泵艙，作為機(jī)艙的補(bǔ)充空間。本文所述船舶即采用前、后2 個(gè)機(jī)艙加上前、后2 個(gè)泵艙的方式，當(dāng)發(fā)生進(jìn)水或火災(zāi)事故之后失去其中任意一組時(shí)，另外一組還能滿(mǎn)足SRtP最基本的功能需求。

2）雙舵機(jī)艙。通常采用配置左、右2 個(gè)舵機(jī)艙的方式，當(dāng)發(fā)生進(jìn)水或火災(zāi)事故之后失去其中任意一個(gè)時(shí)，另外一個(gè)還能滿(mǎn)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(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故之后失去任意一個(gè)時(shí)，另外一個(gè)還能滿(mǎn)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(gè)主豎區(qū)內(nèi)配置了3 個(gè)安全區(qū)域，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故之后失去任意一個(gè)時(shí)，另外2 個(gè)安全區(qū)域還能容納船上所有人員，且滿(mǎn)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(jì)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(mǎn)足SRtP最基本的功能需求，除了一些保障SRtP系統(tǒng)正常運(yùn)行的管路有特殊要求之外，相關(guān)電纜路徑的設(shè)計(jì)和實(shí)施也是非常重要的因素。

以本文所述船舶為例，前、后2 個(gè)機(jī)艙都配置有單獨(dú)的主配電板，使得前、后2 個(gè)機(jī)艙的主配電板都能為各自的配電網(wǎng)供電，形成一個(gè)冗余系統(tǒng)，并將與SRtP相關(guān)的電纜通過(guò)完全不同的A-class空間布線(xiàn)。圖1 為SRtP電纜主干路徑設(shè)計(jì)原則，主配電板電網(wǎng)的主要電纜路徑設(shè)計(jì)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(huì)形成自上而下的方式，可用于彌補(bǔ)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(jì)原則

根據(jù)機(jī)泵艙、舵機(jī)艙、駕駛室和安全區(qū)域等4 個(gè)重要的功能區(qū)域的特點(diǎn)，SRtP主干電纜路徑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。

2.1 機(jī)泵艙

本文所述船舶因機(jī)艙空間有限，在艏部MFZ1 處額外設(shè)置了前、后2 個(gè)泵艙，將其作為機(jī)艙空間的補(bǔ)充。前機(jī)艙與后泵艙一組，后機(jī)艙與前泵艙一組，搭配運(yùn)行。對(duì)于這2 組區(qū)域間的SRtP電纜路徑設(shè)計(jì)原則，從圖1 中可看出：從前機(jī)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(xiàn)；從后機(jī)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(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)2 組區(qū)域間的SRtP電纜完全隔離，不會(huì)因?yàn)槿魏我惶幙臻g進(jìn)水或火災(zāi)事故導(dǎo)致2 組機(jī)泵艙同時(shí)失去，保障SRtP場(chǎng)景下船舶動(dòng)力和電源的可靠供應(yīng)。

2.2 舵機(jī)艙

本文所述船舶配置左、右2 個(gè)舵機(jī)艙，從圖1 中可看出：左舵機(jī)艙的主電源來(lái)自于前機(jī)艙主配電板，電纜經(jīng)過(guò)MFZ6 滾裝區(qū)域到達(dá)左舵機(jī)艙；右舵機(jī)艙的主電源來(lái)自于后機(jī)艙主配電板，電纜經(jīng)過(guò)艉部區(qū)域（MFZ4）3甲板下方到達(dá)右舵機(jī)艙。此外，2 套舵機(jī)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(jí)空間布線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)2 套舵機(jī)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(gè)機(jī)艙的SRtP電纜路徑要分開(kāi)，從圖1 中可看出：來(lái)自于前機(jī)艙主配電板的主電源電纜先經(jīng)過(guò)7 甲板下方的MFZ6 滾裝區(qū)域，再通過(guò)位于MFZ1 的2 號(hào)梯道內(nèi)的垂直主干通道至8 甲板，最后在8甲板進(jìn)入駕駛室底部；來(lái)自于后機(jī)艙主配電板的主電源電纜先通過(guò)位于MFZ4 的7 號(hào)梯道內(nèi)的垂直主干通道至9 甲板，再向前經(jīng)過(guò)MFZ3 和MFZ2 到達(dá)駕駛室，以實(shí)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(lái)自應(yīng)急配電板的應(yīng)急電源應(yīng)通過(guò)不同的甲板布線(xiàn)，至雷達(dá)天線(xiàn)、VHF天線(xiàn)、航行燈等SRtP航行必備設(shè)備的電纜也應(yīng)通過(guò)不同的甲板或者不同的A級(jí)空間來(lái)進(jìn)行布線(xiàn)，以防止因火災(zāi)損壞電纜而導(dǎo)致2 個(gè)駕駛室同時(shí)失去功能。

2.4 安全區(qū)域

本文所述船舶的安全區(qū)域?yàn)樯蠈咏ㄖ我? 個(gè)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(lái)自于前機(jī)艙主配電板，電纜先經(jīng)過(guò)7 甲板下方的MFZ6 滾裝區(qū)域，再通過(guò)位于MFZ1 的2 號(hào)梯道內(nèi)的垂直主干通道到達(dá)安全區(qū)域1；為MFZ3 安全區(qū)域服務(wù)的主電源來(lái)自于后機(jī)艙主配電板，電纜通過(guò)位于MFZ4的7 號(hào)梯道內(nèi)的垂直主干通道直接到達(dá)安全區(qū)域3；為MFZ2 安全區(qū)域服務(wù)的主電源需要來(lái)自于前、后2個(gè)機(jī)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(dá)安全區(qū)域2，以實(shí)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(gè)安全區(qū)域正常工作。

3 SRtP系統(tǒng)電纜路徑注意要點(diǎn)

除了要遵循SRtP主干電纜設(shè)計(jì)原則以滿(mǎn)足SRtP規(guī)范的要求之外，有些系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電纜路徑設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮滿(mǎn)足主規(guī)范的一些要求。作為設(shè)計(jì)方，需盡量考慮在滿(mǎn)足SRtP 最基本的功能需求的同時(shí)，如何讓船舶在不增加成本的情況下，通過(guò)對(duì)電氣原理或回路設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整及對(duì)電纜路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在發(fā)生事故界限范圍內(nèi)的火災(zāi)或進(jìn)水事故之后，仍能保留完善的功能，為SRtP場(chǎng)景提供可靠的保障，并爭(zhēng)取提升船東的滿(mǎn)意度。下面簡(jiǎn)要介紹本文所述船舶的幾個(gè)系統(tǒng)的電纜路徑設(shè)計(jì)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(wú)線(xiàn)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(shí)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(jì)采用雙機(jī)柜環(huán)網(wǎng)形式，每個(gè)天線(xiàn)回路的電纜盡可能地不重復(fù)穿過(guò)同一個(gè)A級(jí)空間，以避免受火災(zāi)的影響，造成事故界限外較多的天線(xiàn)丟失功能，影響消防救援工作開(kāi)展過(guò)程中的信息溝通。圖2 為客滾船UHF系統(tǒng)電纜主線(xiàn)設(shè)計(jì)原則。

圖2 客滾船UHF系統(tǒng)電纜主線(xiàn)設(shè)計(jì)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(jī)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(gè)回路，每個(gè)回路電纜應(yīng)足夠分開(kāi)，并有2 個(gè)獨(dú)立的放大器。這就要求2 個(gè)回路的電纜盡可能做到物理隔離，在設(shè)計(jì)電纜路徑時(shí)一定要考慮充分。另外，考慮到規(guī)范對(duì)客船有特殊的火警報(bào)警要求，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各主豎區(qū)船員和乘客處所進(jìn)行妥善分組，每組的電纜在進(jìn)行路徑設(shè)計(jì)時(shí)也采用A路與B 路對(duì)向布線(xiàn)，盡量不穿過(guò)無(wú)關(guān)的A-class空間及避免重復(fù)穿過(guò)，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(mǎn)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(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)

按照國(guó)際海事組織（International Maritime Organization，IMO）MSC.1-Circ.1291 的解釋?zhuān)M(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)連續(xù)供電，并在失去正常電源時(shí)自動(dòng)切換到備用電源。本文所述船舶的進(jìn)水報(bào)警系統(tǒng)采用與船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合的方式（見(jiàn)圖3），每個(gè)探測(cè)點(diǎn)位布置2 臺(tái)傳感器或采用雙信號(hào)輸出的傳感器，每個(gè)點(diǎn)位的信號(hào)通過(guò)2 根電纜送到位于水線(xiàn)以上并處于不同A級(jí)艙室的2 個(gè)船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)采集箱。在進(jìn)行路徑設(shè)計(jì)時(shí)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(jí)空間布線(xiàn)，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(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)電纜設(shè)計(jì)原則

3.4 火警探測(cè)系統(tǒng)

本文所述船舶火警系統(tǒng)采用雙機(jī)柜回路設(shè)計(jì)，原則上除了事故艙室，其他區(qū)域應(yīng)保證火警探測(cè)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(mǎn)足《國(guó)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(guò)同一防火空間，若實(shí)在做不到，則2 次穿入點(diǎn)盡可能遠(yuǎn)離。這對(duì)于具有眾多A級(jí)艙室布局的客滾船而言是很難做到的，需在設(shè)計(jì)電纜路徑時(shí)通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)回路順序、利用不同的甲板空間、必要時(shí)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(cè)系統(tǒng)功能的完整性。

4 結(jié) 語(yǔ)

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(gè)SRtP分析的重要組成部分，不僅需要可靠的設(shè)計(jì)輸入和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)分析，而且還需將設(shè)計(jì)原則嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刎瀼氐秸麄€(gè)建造過(guò)程中，確保現(xiàn)場(chǎng)施工中的實(shí)際電纜路徑與SRtP指導(dǎo)文件和分析文件完全一致，這對(duì)后續(xù)報(bào)驗(yàn)、調(diào)試和交付等環(huán)節(jié)各項(xiàng)工作的開(kāi)展都至關(guān)重要。本文所述船舶的SRtP涉及19 個(gè)系統(tǒng)約4 000 根電纜，通過(guò)合理設(shè)計(jì)和有效管控，實(shí)現(xiàn)了一次性通過(guò)所有報(bào)驗(yàn)。本文還有一些需改進(jìn)的地方，比如在SRtP電纜報(bào)驗(yàn)過(guò)程中，船廠和船檢都花費(fèi)了較長(zhǎng)的時(shí)間，在實(shí)船上按電纜表冊(cè)一根一根地驗(yàn)證。若能實(shí)現(xiàn)在3D 設(shè)計(jì)軟件中展現(xiàn)出SRtP 電纜路徑經(jīng)過(guò)的各個(gè)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(jī)抽取一些電纜進(jìn)行實(shí)船驗(yàn)證即可，這將有效減少報(bào)驗(yàn)時(shí)間，提升項(xiàng)目進(jìn)度。相信隨著國(guó)內(nèi)SRtP項(xiàng)目的日益增加，這種方式很快就會(huì)應(yīng)用到實(shí)船上。

目前不同船級(jí)社對(duì)SRtP的要求有所不同，在具體項(xiàng)目執(zhí)行上也會(huì)有所差別，單船經(jīng)驗(yàn)不一定適用于其他項(xiàng)目，本文所述SRtP電纜路徑設(shè)計(jì)可供業(yè)內(nèi)人士參考。