客滚船安全返港设计流程与控制要点

田正军，吴 林，吉春正

（招商局邮轮研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引 言

客船的安全性长期以来备受国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）的关注。IMO针对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，并通过不断完善，形成了结构完整的安全返港规范体系。但是，安全返港只是一个目标型标准，并无详细的描述性指导准则可应用到具体的客船设计中，因此如何满足安全返港要求是客船建造项目需考虑的难题之一[1]。

客滚船从运营的角度看属于客货兼运船，在法规上需满足货船和客船2种船型的要求。客滚船的特种或滚装处所往往被划分为若干水平失火区，根据IMO海上安全委员会通函的解释，在判断安全返港法规是否适用时，水平失火区不必计入，但需评估这些区域内发生的事故是否影响重要系统的运行[2]，这一点需注意。

安全返港要求采取分隔、双套、冗余和保护等方式（或这些方式的组合）满足法规设计衡准[3]的要求，对客船总布置、推进系统、空船自重、能效设计指数和造船成本等有较大的影响[4]，特别是系统冗余设计需尽量优化。本文以某客滚船为例，详细介绍其安全返港设计、建造和验证的完整流程，以及各阶段的管控要点。

1 安全返港设计流程

安全返港设计从概念设计开始，贯穿设计、建造、调试和验证全过程，是一项复杂的系统工程。安全返港设计流程见图1，可按时间分为概念设计、基本设计和详细设计等3个阶段。

图1 安全返港设计流程

1.1 概念设计阶段

在签订客船建造合同之前的概念设计或合同设计阶段就应考虑安全返港设计原则。在该阶段需对客船总体布置进行规划，并对其各安全返港系统进行布局，即在系统设定层面实现设计冗余。

该阶段的设计要点包括：对船舶的基本布局和信息进行描述；确定事故界限；选择安全区域的拟用位置；规划重要系统的管道、电缆的主干路径和设备的布置方案。图2为管路布置原则。

图2 管路布置原则

1.2 基本设计阶段

该阶段是按照法规的要求，根据概念设计阶段设定的安全返港设计原则确定各系统详细的设计原则。该阶段的设计要点包括：

1) 编制系统描述文件，制订各安全返港系统设计原则，包括设备、系统界面、电缆和管路的布置原则等；

2) 定义主要设备的配置，以及油、水、气、电与所有界面系统的关联关系；

3) 说明系统本身如何实现故障备份和系统冗余，以指导详细设计；

4) 图示主要设备的布置、主要管路和电缆的路径。

1.3 详细设计阶段

该阶段需将整个安全返港设计原则落实到每个系统的详细设计中。该阶段落实的内容主要包括：设备和系统的配置；电缆和管路的具体走向；对系统详细设计图样和安全返港文件进行相互印证反馈及修改调整；建立安全返港模型并进行风险分析（见图3）。安全返港模型风险分析的内容主要包括：

1) 系统建模。根据实际设备布置、供电系统界面、电缆和管路走向等建立完整的安全返港系统模型。

2) 全局分析。针对所有浸水场景、独立A级分隔失火事故场景和丢失整个主竖区场景进行全局匹配和分析，筛选风险点。

3) 详细分析。对全局分析筛选出的风险点进行详细分析，修改设计缺陷，制订应对措施，核对事故范围内每个事故发生前后各系统是否满足法规的要求。

图3 安全返港风险分析

2 安全返港控制要点

由于要核查反馈的基础数据较多，细致准确地核查显得尤为重要。以电缆路径为例，某客滚船的安全返港电缆共有4000多根，总长165km，大约相当于一艘8万吨级散货船的电缆总长度。根据设计阶段定义的安全返港电缆路径，在电气设计建造的全周期内，包括电气系统设计、电缆路径放样、电缆清册制作和现场电缆布放等所有环节，都需严格管控。

为保证这些电缆完全满足安全返港路径要求，该项目着重管控以下几个方面：

1) 在生产设计早期，按安全返港设计原则，使用Cable Way完成电缆路径规划；

2) 在生产设计中期，核查生产设计放样路径与安全返港设计路径的一致性；

3) 在生产设计后期，单独制作安全返港系统电缆册；

4) 在施工开始之前，对现场配建人员和施工管理人员进行培训；

5) 在生产建造过程中，与船东和船检部门保持沟通，使各方对安全返港设计原则的理解达成一致，避免理解差异造成安全返港方面的设计和建造返工。

2.1 设计阶段关注的控制要点

1) 需将安全返港设计原则严格落实到每个系统的详细设计中，并将安全返港设计路径落实到每个系统的生产设计中，保证设计原则与路径的一致性。目前安全返港风险分析一般采用失效模式与影响分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）方法。该方法的优点是可较早地筛选出所有的失效模式及其产生的影响，从而有针对性地制订应对措施，降低或消除风险带来的影响。该方法的缺点是非常依赖信息输入的完整性和准确性，某些风险值较小的风险因素有可能因风险值运算关系而被人为逆转，从而出现较大的风险偏差。

2) 当生产设计可行的放样路径与安全返港设计路径产生偏差时，需及时反馈，及时评估，以满足安全返港要求，以免因安全返港设计路径与生产设计放样路径不一致而出现安全返港风险分析结果与实船情况不符的情况。

2.2 生产建造阶段关注的控制要点

该阶段主要跟踪船东和船检部门的意见，以及工艺改进等各类情况产生的修改，同时需注意施工部门因未按图样施工而自行优化管路或电缆路径导致的施工路径与放样路径不一致的情况。

该阶段的管控要点包括：

1) 生产管理人员需落实管路和电缆施工路径与放样路径的一致性，以保证安全返港原则最终得到落实。当现场施工路径与放样路径出现偏差时，需及时将该情况反馈给设计部门进行影响评估，确认施工路径偏差对安全返港功能的影响及是否需要返工。

2) 安装调试人员需对安全返港相关的单个设备或系统进行检查测试，例如设备的冗余供电检查、自动化功能检查和安全管路的防火绝缘包覆检查等。

3) 详细设计人员需制作故障指导文件和事故应对手册，对各事故场景给出操作建议，保证安全返港或有序撤离时船舶系统的基本功能满足规范的要求，以便为调试验证和船员培训提供指导。

2.3 调试验证阶段关注的控制要点

该阶段需确保设备和系统的各项功能得以实现，并按照事故场景进行模拟丢失试验，验证实际场景与风险分析结果的一致性。

安全返港试验流程可按逻辑顺序分为原始状态确认、模拟切断/关闭、手动隔离操作和返港能力确认等4个步骤，最后恢复客船的原始状态（见图4）。

1) 原始状态确认。将必要的客船设备开启，模拟客船在海上正常航行时的状态。

2) 模拟切断关闭。将指定模拟失效/事故处所中的所有设备、电缆和管路切断，达到真实的场景失效的效果。

3) 手动隔离操作。根据系统设定和完整的安全返港风险分析结果实施需人工干预的措施，注意需在1h内完成。

4) 返港能力确认。根据SOLAS公约的要求验证在事故场景以外的处所，所有安全返港系统都能正常运行，或在超出事故界限的场景中，必要的系统能在3h内保证人员有序撤离。

安全返港验证是整个安全返港设计的终极考验，也是实船最大的挑战。若安全返港设计与管理有纰漏，必然会在验证阶段暴露。由于安全返港验证只有在全船系统调试结束之后才能进行，此时已非常接近客船交付时间，若验证失败，必将对整个项目的正常交付造成灾难性影响。

安全返港验证流程非常复杂，参与方和参与人员非常多，因此必须有一个科学严谨的安全返港验证组织体系，以保证此项工作有效推进。以某客滚船海上验证为例，尽管3个海上情景试验都在有效组织下一次性成功，必要的试验时间仍需15h，单项试验参与人员多达60余人。图5为安全返港验证组织体系示例。

图4 安全返港验证流程

图5 安全返港验证组织体系示例

3 结 语

安全返港设计从概念设计开始，贯穿设计、建造、调试和验证全过程，是一项庞杂的系统工程。概念设计、基本设计、详细设计、生产设计、现场建造和调试验证各阶段的工作既有不同侧重点，又相互关联。

在整个过程中，因时间跨度长，参与方多，在纵向上要将设计原则一以贯之并最终落实，在横向上要与各参与方保持密切沟通，以管控技术风险，避免返工，因此安全返港技术管控极为重要，相应地必须建立一套科学的组织体系和一支专业的技术队伍完成此项工作。