有安全返港要求的客滾船火警系統的設計特點

楊 晶，沈 杰

（招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

2010年7月1日以后建造的長度超過120 m或具有2 個以上主豎區的客船需符合安全返港要求。安全返港的事故分為進水事故和火災事故2 種?；馂奶綔y報警系統作為火災事故的探測系統，對保障船舶的安全性具有重要意義，且與其他消防系統相關聯。本文以某高端客滾船的火警系統設計為例，結合相關規范分析有安全返港要求的客滾船不同于常規船的火警系統設計要素，為同類型船舶的火警系統設計提供參考。

1 設計要求

1.1 客船要求

客滾船需滿足客船的要求。與貨船不同，IC 法、IIC 法和IIIC 法不適用于客船。對于客船而言，固定式探火和失火報警系統應能遠程逐一識別每臺探測器和每個手動報警按鈕；同時，起居住所的所有回路按主豎區劃分，每個回路不得超出1 個主豎區。因此，客船的火警系統通常設計為帶地址碼的火警探頭并按回路串接，且控制板應位于船上的安全中心內。3 種船型的火警系統的主要差異對比見表1。

表1 3 種船型的火警系統的主要差異對比

1.2 安全返港要求

根據MSC.1／Circ1369 通函第37 條的解釋，當火警系統需考慮直接受到事故影響的區域和同一個主豎區同一層甲板的其他區域丟失時，其他任何甲板上服務于該主豎區的所有火警探頭都能保持工作。

若只有單個主控箱，則當主控箱所在位置失火時，火警系統不能保持正常工作。本文所述火警系統采用雙機柜（主控箱）回路設計：位于4 號主豎區集控室內的1 號機柜和位于4 號主豎區駕駛室內的2 號機柜。用于在2 個機柜之間進行數據交換的電纜也采用冗余設計。這些電纜路徑都是通過不同的主豎區或A 級艙室實現的。這種設計方式可確保在任何事故假定狀態下有1 個機柜可用，不會因為任意一個艙室或主豎區受事故的影響丟失而導致2 個機柜同時丟失。

2 系統框架

2.1 主控箱和探頭回路的布置

以本文所述船舶為例，全船共有7 個主豎區（見圖1）。2 個火警主控箱分別處于2 個不同的主豎區內。圖1 中的2 個回路是比較典型的回路，其中：第一個回路從駕駛室的火警主控箱接出，串接2 號主豎區在8 甲板和9 甲板上的所有探頭，回到集控室的火警主控箱結束；第二個回路同樣從駕駛室接出，串接貨艙區域的所有探頭之后回到集控室結束，回路所串探頭不超過1 個主豎區。

圖1 目標船主豎區劃分和火警系統典型回路

當回路中出現單點故障時，不會影響故障點以外部分的正常工作。圖2 為雙機柜火警探頭回路布置。每個火警探頭回路都是從2 號主控箱出發，串接若干個火警探頭，結束于1 號主控箱，且2 個主控箱之間通過串行通信接口進行數據傳輸。當火警探頭3 發生故障時，探頭3 右邊的1 號探頭和2 號探頭連接于主控箱2，探頭3 左邊的4 號探頭和5 號探頭連接于主控箱1。除了故障點探頭3，其他探頭都能正常工作，且2 個主控箱之間通過串行通信連接交換各自接收到的數據。

圖2 雙機柜火警探頭回路布置

同時，《國際消防安全系統規則》（International Code Fire Safety Systems，FSS Code）要求火警系統所用電氣設備電源不少于2 套，其中1 套應為應急電源，由專用的獨立饋電線供電。這些饋電線應接至一個臨近于火警控制板的自動轉換開關上；饋電線應從主配電板和應急配電板接至轉換開關上，且不穿過其他任何分配電板。轉換開關也應布置成發生故障時不會導致2 套電源同時斷電。

2.2 與其他系統的接口

按FFS Code的要求，探火系統可布置成將信號輸出給其他消防安全系統，如噴水器系統、低位照明系統、防火風閘和閉路電視系統等。

以閉路電視系統為例，在以往有關智能化火警系統設計的研究中有提到，將客船上公共處所等區域的攝像頭和火警探測器集成一體之后，通過該集成的系統就可高效率地完成防火防盜工作。當前已在該船上采用該方式，火警系統控制箱上有連接閉路電視服務器的信號接口。當船上某個區域發生火災時，火警系統會發出相應區域探頭激活的信號，閉路電視服務器會控制火災發生區域的攝像頭轉向起火點。設計方將每個區域的火警探頭與攝像頭的對應關系提供給閉路電視廠家，以實現攝像頭與火警探頭之間的聯動。

按FSS Code的要求，集中控制站的控制屏應能顯示防火門開啟或關閉的狀態，以及探測器、報警器和風機的接通或斷開狀態。對防火門的控制和顯示在火警控制板上實現，當防火風閘和水噴淋系統與火警控制箱連接之后，也可在火警系統的電腦顯示器上通過模擬圖顯示。

3 設計要點

3.1 電纜路徑

除了少數在同一防火區域的電纜和不穿過有較大失火風險的區域的電纜，火警系統的電纜基本上為耐火電纜。MSC.1／Circ1369 通函解釋13 中提到，符合IEC 60331-1 和IEC 60331-2 標準且通過（非服務于）處所的耐火電纜可視為在發生火災事故之后保持工作狀態，只要在受到事故影響的處所內無連接件、接頭和與其相連的設備等。這些電纜的安裝應支持其在發生火災事故時和在滅火期間幸存。

火警系統的電纜需按滿足安全返港要求的路徑敷設，根據最合理的路徑，盡量通過A-60 管弄和貨艙這樣失火可能性較小的非機械區域。部分安全返港電纜的走向見圖3。

圖3 火警系統部分安全返港電纜的走向

火警回路的電纜路徑非常重要，每個回路都從駕駛室主控箱出發，連接完回路中的所有設備之后回到集控室主控箱內。按FSS Code第9 章第2.1.4.4 節的要求，任何回路電纜都不能2 次穿過同一防火空間，若實在做不到，則2 次穿入點盡可能相互遠離。這樣當某個防火區域失火時，除了該區域的探頭，不會導致其他區域的探頭失去功能。

由于客滾船在同一個主豎區內會出現較多的A級艙室，在設計電纜路徑時經常需通過調整系統回路滿足相應的要求。

圖4 為避免2 次穿過同一防火空間的電纜路徑調整示例。圖4 中：8 甲板的房間8A中還包含有房間8B和8C；7 甲板也有相的結構，房間7A中包含有房間7B和7C。調整前的回路1 從駕駛室的主控箱開始，依次穿過房間8A、8B、8A、8C和8A，到達集控室主控箱之后結束。當回路先進入房間8A再到房間8B時，已穿出房間8A，從房間8B再進入房間8A相當于2 次穿過房間8A。在這種情況下，若房間8A失火，則房間8B 內的探頭相當于是孤立的，不再繼續正常工作。

圖4 避免2次穿過同一防火空間的電纜路徑調整示例

調整之后的火警回路從駕駛室主控箱出發，先進入房間8B，不再經過房間8A，而是穿過下層7 甲板的房間7B，串接原先回路2 中房間7B和7C內的探頭，隨后返回到8 甲板的房間8C，將這4 個房間內的探頭串接完畢之后再進入房間8A。在串接房間8A內的探頭時，繞過房間8B和8C，回到集控室主控板。這樣每個房間都只穿過1 次，滿足不能2 次穿過同一防火空間的要求。

此外，客滾船上還有滾裝處所，該處所要求任何設備不能影響車道和避免設備被車輛碰撞，布置在光滑艙壁上的火警手報按鈕需在結構上做凹槽，電纜會多次經過凹槽背后的區域，需考慮在這些情況下采用A60電纜管滿足規范的要求，見圖5。

圖5 滾裝處所的電纜路徑

3.2 進水場景的考慮

對于水線以下的部分艙室，不僅要考慮火警回路不能2 次穿過同一防火空間，而且要考慮水密艙壁的劃分。例如，2 甲板艉部有4 個防火區域在同一個水密隔艙內。若火警回路從其他區域穿入該水密隔艙，則需在穿過全部4 個防火區域的探頭之后再穿出該區域。

3.3 安全返港文件

對于需滿足安全返港要求的客滾船而言，根據規范的要求，需針對相關系統提供設計原理和事故分析評估等方面的文件。以火警系統為例，需提供一套包含火警系統的安全返港設計原則、火警系統電纜路徑的系統描述、事故場景分析評估、火警系統檢驗測試、隨船安全返港操作指南和各事故場景下的動作列表等內容的一整套安全返港文件。

4 其他設計要素

4.1 火警系統數據采集及監視控制電腦的顯示和控制功能

如前文所述，當其他相關系統接到火警控制板上之后，可在火警系統的電腦顯示器上通過模擬圖顯示和控制。本文所述火警系統提供3 臺電腦，分別放在駕駛室和集控室內。

當探頭探測到火警、手動報警按鈕被按下時，電腦模擬圖會顯示報警，此時可在電腦上對探頭和手動報警按鈕進行消音和復位。防火門可通過火警控制板上的控制旋鈕分主豎區關閉。防火門和防火卷簾門的開閉狀態在電腦上有顯示。

當起居處所內各分區的水霧釋放閥被釋放時，電腦模擬圖上會有相應的釋放閥圖標報警顯示。對于非自動釋放的釋放閥而言，當相關區域的火警探頭探測到火災時，火警觸發裝置會自動發出信號釋放水霧。

當某區域發生火災，火警系統發出應急切斷信號切斷防火風閘時，電腦模擬圖上會顯示相應的應急切斷被觸發。當電梯所在區域發生火災時，還可在電腦上控制該區域的電梯，使其處于不可用狀態。

4.2 消防巡邏

載客超過36 人的客船上應保持有效的巡邏制度，以便迅速探知火災的發生。因此，在火警回路中串入巡邏單元并布置在船上合適的位置處?；鹁到y的電腦上可設置巡邏路徑和模式，當巡邏人員沒有在規定的時間內巡邏到相關區域時，電腦上會顯示該巡邏單元的報警信息。

4.3 貨艙和上層建筑區域的特別設計

客滾船各甲板間設有斜坡道或升降平臺互相連通，在這些坡道和平臺下安裝探頭之前需與滾裝設備廠家溝通，將探頭預裝在滾裝設備上。設備上船之后，這部分探頭會通過軟電纜，從滾裝設備的接線盒連接到火警回路中。貨艙的火警手動報警按鈕不能突出于艙壁平面，以免車輛經過時受到損傷。因此，當在車輛通過區域兩側艙壁上安裝報警按鈕時，會在艙壁上挖出一塊凹槽，將報警按鈕安裝在凹槽內?？蜐L船運載的車輛會排放有害氣體，這些氣體通常聚集在貨艙底部。以本文所述船舶為例，貨艙區域從甲板到450 mm高度處有防爆要求，但因火警探頭一般安裝在天花板上，火警手動報警按鈕也安裝在900 mm左右的高度處，因此火警探頭和手動報警按鈕尚無需防爆。但是，若電氣設備安裝在氣體聚集區域，則需考慮防爆要求。

對于上層建筑居住區域走廊上的火警手動報警按鈕而言，為避免人員經過時被其碰撞，同時避免人員受傷，會在按鈕周邊加裝圓角的保護條。此外，出于照顧殘疾人考慮，該船上每隔40 m將一個手動報警按鈕從1.4 m高度降低到0.9 m，便于殘疾人操作。

5 結語

在安全返港的情境中，大部分分析是針對火災事故展開的?；馂奶綔y和報警系統在火災事故中是最先開始動作的系統，且在各安全系統中起到提供報警和觸發信號的關鍵作用，需在設計過程中合理地布置該系統并提供必要的接口。

本文結合客滾船的特點，通過對火警系統各要素進行分析，提出了比較優良的冗余設計，能合理地進行系統配置，同時對實船上比較好的優化設計進行了總結，可供需滿足安全返港要求的客滾船的設計參考。