新型执法艇驾控台的设计

李光天，张倩萍，苏珍莉，陀秋艳

(广州船舶及海洋工程设计研究院，广州 510250)

我国新一代中小吨位的新型执法艇系列，是航行在我国近海区域，维护我国海权及执法的现代船舶，其具有航速高、设备先进、自动化程度高的特点。驾控台作为船舶的主要操作、控制、管理，以及指挥中心，其设计是一个综合性很强的工作。一体化驾驶控制平台的高度集成化设备让驾控台更加简约干练，但高昂的研制经费、较长的订制周期和对操纵船舶人员使用的较高要求，提高设备的成本。出于成本考虑和实用性要求，该艇在传统的驾控台设计模式上运用了人因工程学[1]，设计要求在布置下相关设备的前提下，充分考虑驾控台功能性、布置的合理性、使用方便性、设备维修性、外观可观性等要求 。

新型执法艇需布置在驾驶室设备很多，但受限于船舶主尺度的影响，驾驶室可供驾控台布置的面积偏小，同时驾驶室需开阔的视野，超过窗台高度的位置， 基本没有可安装设备的墙面，驾驶室内的船舶操纵、通信、航行、安全及监控等设备，大部分要安装在驾控台，这对驾控台的设计和布置提出了较高的要求。

同时，驾控台的设计，与装备于驾控台上的实际尺寸密切相关，因此，要与各设备制造厂家保持联系，确保其产品图册与实际尺寸吻合。在设计的过程中，根据驾控台的具体布置，可对定型产品的型号进行再选择，也可对非定型产品的安装要素提出要求，以达到驾控台的设备布置整齐、外形美观大方、操控和维修方便的要求[2]。

1 驾驶室的布置

该新型执法艇驾驶室位于船舶最高层甲板(驾驶甲板)处,是一个完整的独立结构,四周有玻璃窗,具有良好开阔的视野。

驾控台要在驾驶室布置的基础上进行设计，驾控台通常布置在驾驶室前部，根据已有的空间，对驾控台占用的空间作预估。

本艇驾驶室前部采用折角结构方式，由于空间有限，驾控台确定采用紧靠窗台安装的U型形式，前部设计成折角形式，以紧贴驾驶室前部的折角结构，两侧在船的纵向有延伸，至两舷门处止，见图1。

图1 驾驶室布置

两侧纵向延伸的设计是根据安装在驾控台设备数量初步确定的。

2 驾控台功能分区

根据本艇驾控台内设备的功能，对布置在驾控台的设备进行功能分类，相同功能布置在一起[3]。本艇驾控台主要分为8个功能区见图2。

图2 驾控台功能分区

1)航行安全监控区。本区包括全船摄像监控、海图仪等设备。

2)航行及外通设备区。本区包括雷达、GPS、测深仪、计程仪、VHF等设备。

3)助航及船舶安全区。本区包括雨刮、电笛、航行信号灯、总动员警铃、火灾探测报警、CO2报警、自动电话等设备。

4)操舵及辅助设备区。本区包括舵角指示器、自动舵及操舵手柄、电罗经、磁罗经等设备。

5)主机控制及机舱联络区。本区包括主机仪表板、主机遥控手柄、车钟、声力电话等设备。

6)设备控制区。本区包括泵控制板、波浪测量及滑道系统、风油切断、轮机员呼叫等设备。

7)船舶设备监控区。本区包括舰艇监测及报警、航行综合信息、水密门报警、广播等设备。

8)设备供电区。本区包括各类220 V、DC24 V等7个分电箱，供电区也兼作设备接线和维修通道。

驾控台功能分区的目的是为主要设备确定布置的位置，分区应与操控人员的通常使用习惯对应，使相关人员方便操控及使用。同时，在实际操控过程中，可能会存在数据读取和人为操控时所产生的误差，继而影响到船舶安全航行。因此需对其进行分析，依据人因工程学原理对设备位置进行优化。其他设备可根据功能相近，或对应其室外设备布置的位置，分布在各区(如驾驶室外的左/右搜索灯，其控制板对应布置在驾控台的左/右侧)。

由于船舶的设备较多，而驾控台偏小，因此，在具体布置时，在本区位置不够时，也可以布置在相邻分区。

供电区由于要兼作接线区和维修通道，故各分电箱安装在驾控台的开门上，便于分电箱操作和接线，同时少占空间。考虑到驾控台的整体要求，由驾控台厂家提供所有安装在驾控台内的分电箱。

3 驾控台的外形设计

驾控台的外形设计是一个非常重要的内容，涉及到人体工程、驾驶室布置、设备安装要素等，是驾控台设计成败的一个重要指标[4]。

在驾控台的外形设计时，应该尽可能全地收集一些主要设备、大设备的安装要素，以便在设计时，考虑设备的外形尺寸对驾控台的外形设计的影响。

驾控台采用以船舯线为对称轴，左、右舷对称分布，以操舵台为界，左、右两侧台体的横向(相对台体走向)垂直剖面采用统一形式，见图3。

图3 驾控台外形

下面以“航行安全监控区”垂剖面A-A的设计进行介绍，见图4。

图4 垂剖面

1)驾控台宽度(d+f)的设计，在保证在驾控台中间布置3张驾驶椅，及确保人员进/出空间前提下(见图1)，设计为最大宽度d+f=640 mm。

2)尺寸a为驾控台前部的边条宽度，要保证斜面B设备可嵌入安装，也使驾控台更美观，设计为最小a=75 mm。

3)高度h1为靠窗处，为保证操控人员视野，及驾控台与环境协调一致，尺寸取与窗台同高h1=1 150 mm。

4)高度h2为操控台面高度，结合座椅距离位置和人体高度，所以设计比通常稍高h2=850 mm。

5)尺寸c是操控台面的最窄处，要保证台面设备(键盘等)的布置，设计为最小值c=20 mm。

6)高度h4保证操控台面设备可嵌入安装及接线，以及保证h3为最大值，设计为最小值h4=200 mm。

7)高度h3保证驾控台的开门有最大尺寸,便于接线及维修，并兼顾第4条、第6条要求，设计为最大值h3=650 mm(h3=h2-h4)。

8)宽度f考虑到操控人员靠近站在驾控台前时，脚尖不触碰到驾控台，取最小值f=150 mm。

9)宽度d为保证驾控台内部有更大的空间用于安装台内设备，并兼顾第8条要求，取最大值d=490 mm。

10)在尺寸d、f、a、c、h1、h2确定后，尺寸b和斜面B就已确定，要用安装在斜面B最大设备的外形尺寸，来检查斜面B是否有足够空间来安装。

11)考虑到驾控台内部需大的空间用于安装台内设备，以及驾控台分体安装强度要求，驾控台底座高度采用中间值h5=75 mm。

除中间操舵台外，其他区域剖面的设计与其类似,根据设备安装空间要求,尺寸d和c的取值不同。斜面B主要用于安装仪表、显示等不常操作的设备，采用同一斜度，使驾控台外表整齐、美观。

中间操舵台为了安装操舵手轮、电罗经主单元及设备、舵角指示器、磁罗经等设备，台面比两侧稍高，在靠近“操舵手“处稍为往外突出，使“操舵手轮”更靠近操舵手，同时“操舵手轮”安装前倾一定角度，既方便操作，也突显全台的对称和美观。

由于安装在驾控台的许多设备有玻璃反射面, 驾控台在安装船上后的实际使用中,驾驶室外部光线(阳光和明亮的天空)可能会通过仪器玻璃面反射至人眼,影响操作者的观察视线,故需对外部反射的光线进行模拟检查。

根据驾控台的外形，驾驶室的总体布置，以及操控者的分布，分别对操舵区(D-D剖面)、驾控台前部光线(C-C剖面、左右对称)和驾控台两舷(E-E剖面、左右对称)的光线(根据反射原理，仅检查室外最大投射角光线)进行模拟检查，见图5，图中可以看到室外反射光线，无论在操作者站姿和坐姿时，均没有照到操作者眼睛，符合要求[5]。

图5 外部光线反射

4 驾控台面板布置

在驾控台面板布置前，应完成所有设备的安装要素的收集,实际船舶在船厂的建造过程中，由于设备订货时间的影响,设备资料不一定都收集齐全,对于在驾控台设计时还没有资料的设备，可根据实际情况作下列处理。

1)属于定型产品的，如通导设备、内通设备等，可参考相类似设备的安装要素进行布置，并通知船厂在订货时，注意对该设备的尺寸要求。

2)属于驾控台厂家提供设备的，如分电箱、航行信号灯板等，根据布置情况预估尺寸，并通知驾控台厂家制造时应注意。

3)不属于定型产品，有确定设备厂家的，根据布置情况预估尺寸，并通知该设备厂家制造时应注意满足要求。

4)不属于定型产品，没确定设备厂家的，根据布置情况预估尺寸，并通知船厂在订货时，注意对该设备外形的尺寸要求及接线方式要求。

本艇的驾控台布置图见图6，整个驾控台有将近40多个设备的面板及操控设备，驾控台内部还包括7个分电箱及各系统的除面板外的其他设备。

图6 驾控台布置

驾控台布置具体过程如下。

1)统计所有安装在驾控台面设备的控制面板、操控设备的安装要素。

2)统计所有安装在驾控台内设备的安装要素。

3)绘制驾控台面设备的控制面板、操控设备图形。

4)设计驾控台内设备的安装位置、走线布置等。

5)根据设备功能，把各设备控制面板、操控设备布置在各功能区，同时根据设备控制面板外形，调整安装位置；布置原则是需经常操作的设备、操作杆及按钮等应尽量靠近操作者，仪表类和少操作的设备尽量布置在B面。

6)驾控台的内部布置，本设计阶段只做主要设备的初步布置，以检查驾控台内部空间是否能够容下所有的设备。同时也为主要设备定下内部的初步布置位置，原则是同一系统在面板和内部的设备应尽量靠近安装，同时应考虑方便设备接线。根据布置在驾控台内设备的空间需求，可对驾控台外形进行调整。

7)根据驾控台布置需要，与相关厂家协调部分设备的外形尺寸。

8)相关设计图纸提交总体、轮机专业确认(会签形式)，根据其意见对图纸进行修改。

9)把相关设计图纸提交船东、船厂及制造厂家确认，根据其意见对图纸进行修改。

10)设计图纸提交校对、标准、审核，图纸归档。

5 制造过程的技术控制

驾控台作为主要电气设备，安装在船舶的驾驶室内，制造时还应该考虑驾控台制造的规范、标准、结构、材料、工艺、油漆、颜色、安装接口、电气进线接口、维修通道等物理特性要求；同时也应该考虑使用环境、计量单位、铭牌要求、证书要求、电气布线、电气内部接线、试验和验收、质保、售后服务等。因此，船厂应与驾控台制造厂家签订《驾控台技术规格书》，并得到设计院认可，对上述各种状态及要求，作出明确规定。同时船厂应提供驾控台内各设备的电气技术资料、安装要素等提供给驾控台制造厂家用于设计输入。在驾控台制造厂家的生产过程中，采用阶段性提交“认可资料”(生产前)、工作资料(生产过程)、完工资料(生产后交货前)等给船厂、设计院，由船厂、设计院会签认可等方法，保持沟通，解决技术问题，确保最终产品符合要求。

本艇驾控台的设计过程中，根据布置的要求，对一些定型设备的选型如：磁罗经、火灾探测报警等，根据驾控台设计时提出的外形尺寸要求来重新选型；对一些非定型设备如：主机仪表板、航行信号灯板等提出过外形尺寸的要求。其中航行信号灯系统厂家为满足外形尺寸的要求，采用了更小面板的LED显示方式；主机仪表板厂家也根据驾控台布置时提出的外形尺寸的要求，修改产品外形尺寸。

在设计过程中，要随时与设备厂家保持沟通，设备厂家需更改设备尺寸时，应及时通知设计院。如导航雷达显示器实际的外形尺寸，比原设备厂家提供的尺寸大，在设计时，根据厂家给出的最新尺寸，对驾控台的相关外形(B面)作相应修改等。

在驾控台实际的设计和制造过程,通过执行上述的方法和规定，驾控台在制造厂家顺利完工，船厂在驾驶室一次性安装成功，并与船舶一起通过系泊试验、航行试验顺利交船。

驾控台在艇上安装后的实际效果见图7。

图7 实船效果

6 结论

驾控台是船舶的驾驶、控制、监视、损管及指挥中心，其设计是一个综合性很强的工作。针对新型执法艇驾驶室空间有限,留给驾控台的位置较小，驾控台内设备密集。采用自上而下的设计模式，充分考虑新型执法艇完成使命任务的顶层要求，由船舶设计院从技术设计开始对驾控台进行全程制造监控，运用人因工程学将驾驶人员、驾驶室和驾控台紧密结合。通过分析驾驶室布置、驾控台设备功能分区、外观设计、面板布置，以及制造过程的技术控制，总结归纳了驾控台的设计要点、方法和过程，以供同类型船舶驾控台设计参考。