馬 莉 劉 芳 曹征宇

（上海外高橋造船有限公司 上海200137）

引 言

1990年4月6號21點(diǎn)45分，“斯堪的維納亞之星”號25000噸級客貨兩用渡船，搭載著383名乘客和99名船員從挪威駛向丹麥的腓特烈港。沒想到幾小時之后，這艘渡輪突然遭遇一場火災(zāi)，火勢迅速蔓延至全船。機(jī)艙也受火情影響，導(dǎo)致主機(jī)和輔機(jī)都失去動力，中央空調(diào)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，濃烈的煙霧彌漫到各個房間和區(qū)域，遇難人員中大部分是因無法迅速撤離事故現(xiàn)場，吸入過多的一氧化碳，最后該事故導(dǎo)致這艘渡輪上158名乘客和船員失去了生命［1］。

加強(qiáng)船舶安全的警鐘再一次敲響，這次火災(zāi)慘劇促進(jìn)了海上人命公約SOLAS的1992綜合文本修正案的頒布實(shí)施，其中包括客船的低位照明系統(tǒng)的規(guī)范和實(shí)施。開展有效的低位照明布置設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為乘客和船員在緊急情況下的應(yīng)急逃生提供路線指導(dǎo)，對于船上船員和乘客的生命安全保障具有十分重要的意義。

1 客船低位照明的功能介紹

客船的低位照明系統(tǒng)是當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)事故時，煙霧使普通應(yīng)急照明效果降低，通過沿脫險通道設(shè)置電源照明、熒光條、熒光指示器等，以便人員能迅速地撤離事故現(xiàn)場和危險區(qū)域，安全到達(dá)救生艇和救生筏登乘甲板。

客船低位照明系統(tǒng)可分為熒光低位照明系統(tǒng)和電力低位照明系統(tǒng)。熒光低位照明系統(tǒng)包括低位引導(dǎo)線、方向指示器、逃生通道標(biāo)志、逃生線路標(biāo)志。電力照明系統(tǒng)包括光源、電源和控制回路等［1］。

1.1 熒光低位照明系統(tǒng)

熒光低位照明系統(tǒng)一般選用磷光條作為發(fā)光體。磷光條的工作原理：當(dāng)磷光條受到紫外線或可見輻射的激發(fā)時，儲存能量，該能量作為載體的光源。為了保證在火災(zāi)等事故煙霧環(huán)境下，低位照明系統(tǒng)便于逃生人員識別，根據(jù)IMO Resolution A.752（18）和ISO 15370 : 2010的 要 求［2］，熒 光材料在所有外部照明源移走后，10 min內(nèi)應(yīng)提供至少15 mcd/m2的亮度。系統(tǒng)應(yīng)在60 min內(nèi)提供＞2 mcd/m2的亮度值［3］。熒光級別應(yīng)在材料表面鑒定，熒光條的寬度不應(yīng)＜75 mm，依據(jù)IEC 60092-101規(guī)定，熒光材料應(yīng)為阻燃材料。含磷光材料的低位照明系統(tǒng)，通常用于客船的船員起居處所的走廊、樓道區(qū)域，或者是對內(nèi)裝要求不高的客滾船和客貨船等［4］。

熒光低位照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于形式簡單，便于安裝，完全排除了由于電路元器件故障造成的低位照明系統(tǒng)故障的可能性，同時設(shè)計(jì)工作量小、施工工程量小且成本低廉。

圖1 熒光低位照明系統(tǒng)

圖2 電力低位照明系統(tǒng)圖

1.2 電力低位照明系統(tǒng)

電力低位照明系統(tǒng)可由平面光源、點(diǎn)光源或者兩者的組合構(gòu)成。對平面或線性光源，比較常見的為電子發(fā)光板、電熒光板和邊緣發(fā)光的光學(xué)纖維。同樣為了保證在火災(zāi)等事故煙霧環(huán)境下，低位照明系統(tǒng)便于逃生人員識別，指示器表面最小照度應(yīng)為10 cd/m2，線光源的最小寬度應(yīng)為10 mm。發(fā)光強(qiáng)度沿線性光源方向均勻，也就是說同一光源的最大發(fā)光強(qiáng)度不能大于最小發(fā)光強(qiáng)度的10倍［3］。

電力低位照明系統(tǒng)按照SOLAS要求，一路連接主電源，一路連接應(yīng)急電源。在正常情況下，由主電源供電；在應(yīng)急工況下，由應(yīng)急電源供電。對載客超過36人若獨(dú)立蓄電池能提供至少60 min的備用電源情況下，電力低位照明系統(tǒng)可由主電源與蓄電池兩路供電，而無需連接至應(yīng)急電源。電力低位照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是輕便且控制方式靈活、材料美觀。

熒光低位照明系統(tǒng)與電力低位照明系統(tǒng)可組合使用。若甲板或樓梯圍欄不是由常閉門或在緊急情況下可遙控關(guān)閉的門分隔開的，則每層甲板或梯道圍欄可只安裝一種系統(tǒng)。如果甲板或樓梯圍欄是由常閉的門分隔，門的內(nèi)外甲板或者梯道圍欄都分別需要配置低位照明系統(tǒng)。此外，含磷光材料的標(biāo)志和方向指示可與電力低位照明系統(tǒng)結(jié)合使用。

2 低位照明的設(shè)計(jì)原則

2.1 客船低位照明系統(tǒng)的規(guī)范要求

根據(jù)安全返港要求，低位照明系統(tǒng)應(yīng)在船舶有序疏散或棄船時發(fā)揮指引作用，以便大幅減少人員傷亡。MSC.216（82）要求如果一艘船舶主豎區(qū)因?yàn)榛馂?zāi)無法使用，則低位照明系統(tǒng)應(yīng)能有效指明逃生通道、救生設(shè)備組和登船處，使船上人員安全到達(dá)救生艇和救生筏登乘甲板。如果主豎區(qū)以外的地方?jīng)]有損壞，則低位照明系統(tǒng)應(yīng)至少能夠運(yùn)行3 h；當(dāng)主豎區(qū)損壞時，對低位照明系統(tǒng)運(yùn)行時長沒有要求。

根據(jù)SOLAS II-2/13.3.2.5的應(yīng)急照明要求，應(yīng)在梯道和出口在內(nèi)的脫險通道的所有區(qū)域（包括拐彎和交叉處），用位于甲板以上不超過300 mm的照明或熒光條指示裝置予以標(biāo)示。［4］此標(biāo)示必須使乘客能夠辨認(rèn)脫險通道并易于識別脫險出口。如果使用電力照明，應(yīng)由應(yīng)急電源供電，并應(yīng)布置成任何單個燈的故障或一個照明條的切除不會導(dǎo)致標(biāo)示失效。此外，脫險路線的標(biāo)志和消防設(shè)備位置的標(biāo)識應(yīng)采用熒光材料或用照明標(biāo)示。主管機(jī)關(guān)應(yīng)確保該照明或熒光設(shè)備的鑒定、測試和使用符合《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》。

2.2 低位照明的布置原則

低位照明系統(tǒng)的符號應(yīng)使人員能夠易于識別所有脫險通道和出口，但是低位照明系統(tǒng)不能安裝在公共處所、艙室、辦公室、衛(wèi)生間、更衣室、美容院和健身房等類似封閉的空間以及露天甲板的逃生路線上。此外，為了避免低位照明條影響逃生人員的通道，照明條不應(yīng)沿門檻設(shè)置或者穿過樓梯平臺［5］。

圖3為某客船的低位照明布置示意圖。

圖3 某客船住艙區(qū)域低位照明系統(tǒng)布置示意圖

2.2.1 走廊處的布置要點(diǎn)

（1）在乘客、船員起居的走廊、樓道區(qū)域多用磷光條，安裝在踢腳板側(cè)面的槽內(nèi)。至少應(yīng)在走廊的一側(cè)安裝低位照明系統(tǒng)。超過寬2 m的走廊，低位照明系統(tǒng)應(yīng)安裝于兩側(cè)。圖4以歐洲某設(shè)計(jì)公司的客船為例詳解了這一設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

圖4 某客船寬度大于2 m的走廊低位照明布置

走廊沿線上長不足2 m或者是總長度小于走廊長度50%的個別小的單獨(dú)凹進(jìn)處，在計(jì)算走廊寬度時不應(yīng)包括在內(nèi)。在所有走廊的低位照明系統(tǒng)的視覺效果應(yīng)連續(xù)，以便提供一條脫險通道的可見輪廓。遇到局部凸出或凹進(jìn)去時，低位照明條允許的最大間隔不能超過2 m。

（2）低位照明系統(tǒng)應(yīng)安裝于距甲板300 mm范圍內(nèi)的艙壁或距艙壁150 mm范圍內(nèi)的甲板上。在艙壁有凹進(jìn)部位，或者在脫險通道穿過露天場所、公共處所，休息室或者樓梯平臺超出4 m等處，低位照明應(yīng)安裝在距艙壁超過150 mm處。

（3）在閉端走廊，低位照明系統(tǒng)應(yīng)包括有相隔不超過1 m的箭頭或等效指示方式，指出走出閉端走廊的方向。

2.2.2 門附近的布置要點(diǎn)

（1）作為脫險通道一部分的門樓梯上，走廊主豎區(qū)邊界的門或者通向露天甲板的門，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記低位照明。沿脫險通道上的門如果是在關(guān)閉時沒有固定措施的雙向開門，則不必標(biāo)記。用于主要的或者次要的逃生方式的雙向開的門（如主豎區(qū)邊界的門），應(yīng)在兩側(cè)都有標(biāo)記。為了防止混淆，只能在出口處的門上標(biāo)記低位照明，圖5所示。

圖5 某客船脫險通道上出口門上的低位照明標(biāo)識

（2）低位照明應(yīng)安裝在門框或者門扇上至出口門把手高度，甚至可根據(jù)實(shí)際情況，將低位照明系統(tǒng)分布于出口門把手相對的走廊一側(cè)。

2.2.3 樓道處的布置要點(diǎn)

在脫險通道的所有樓梯內(nèi)，安裝在艙壁或者垂直面上的低位照明，距每級跳板前的高度應(yīng)不超過300 mm。如果樓梯寬度為2 m或者大于2 m，低位照明應(yīng)安裝在樓梯的兩側(cè)，并且不在中心扶手上。每一段樓梯的頂部和底部都應(yīng)有標(biāo)志標(biāo)明階梯到此為止。在樓梯圍欄內(nèi)，當(dāng)需要沿艙壁標(biāo)記最直接路線時，除非進(jìn)門與梯級之間或任何續(xù)貫設(shè)置的樓梯之間距離超過2 m，否則只需要標(biāo)記樓梯，參見圖6所示某客船不同寬度樓梯低位照明布置［6］。

圖6 某客船不同寬度樓梯（寬度大于和小于2 m）低位照明的布置

2.3 電力低位照明系統(tǒng)供電線路設(shè)計(jì)原則

為了保證在緊急情況下，電力低位照明系統(tǒng)可保持有效，在進(jìn)行電力低位照明系統(tǒng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要采用冗余設(shè)計(jì)，保證線路在單點(diǎn)故障的狀態(tài)下不會導(dǎo)致某一區(qū)域完全失電［7］。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中燈帶采用線性設(shè)計(jì)，每個燈帶有2路電源供電，即來自2個分電箱，如圖7所示。當(dāng)單點(diǎn)發(fā)生故障時，例如轉(zhuǎn)換開關(guān)箱1發(fā)生故障，燈帶1熄滅，燈帶8仍保持亮度，即不會導(dǎo)致某個區(qū)域完全失電。但是這樣的設(shè)置導(dǎo)致線路復(fù)雜，設(shè)備成本較高。

圖7 傳統(tǒng)客船低位照明系統(tǒng)框架圖

對此，對設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，用燈點(diǎn)的環(huán)路設(shè)計(jì)取代了線性設(shè)計(jì)。LED燈24 V供電電源并聯(lián)在一起形成一個環(huán)路，當(dāng)任一單點(diǎn)發(fā)生故障時，都不會影響另一路電源供電，即不會導(dǎo)致任何一個區(qū)域發(fā)生失電的安全隱患。

框架圖如下頁圖8所示：在沒有內(nèi)置電池的情況下，每個燈帶由兩路分開的電源供電。其中，一路來自主電源AC 230 V 60 Hz，另一路來自不間斷電源AC 230 V 60 Hz。任何一路電源及線路所在的處所發(fā)生事故時，當(dāng)任意充電裝置、供電的分電箱、主電源和電纜發(fā)生故障時，都不會影響另外一路電源發(fā)揮作用，即該電力低位照明系統(tǒng)可保持有效。

圖8 低位照明系統(tǒng)的框架圖

同時，客船電力低位照明系統(tǒng)在主豎區(qū)間的供電線路相互獨(dú)立，每個主豎區(qū)內(nèi)的電力低位照明系統(tǒng)的電源分別來自區(qū)域內(nèi)的UPS和小功率分電箱。

2.4 電力低位照明系統(tǒng)控制方式的設(shè)計(jì)原則

電力低位照明系統(tǒng)的控制方式可以分為手動控制和自動控制兩種控制方式。

2.4.1 手動控制設(shè)計(jì)

手動控制可以從應(yīng)急切斷系統(tǒng)開關(guān)控制面板激活全船低位照明系統(tǒng)，也可以從安全控制系統(tǒng)軟件控制開關(guān)激活全船低位照明系統(tǒng)或者單獨(dú)激活每個主豎區(qū)的低位照明系統(tǒng)。

應(yīng)急切斷系統(tǒng)從每個供電單元的分電箱獲取故障報警信息并激活低位照明系統(tǒng)。每個供電單元有接口單元連接到應(yīng)急切斷系統(tǒng)，負(fù)責(zé)激活低位照明系統(tǒng)和收集故障報警信息。應(yīng)急切斷系統(tǒng)常閉觸點(diǎn)斷開激活低位照明系統(tǒng)。當(dāng)通過手動控制方式激活低位照明系統(tǒng)后，常閉觸點(diǎn)斷開，得到反饋，低位照明系統(tǒng)執(zhí)行手動控制指令［8］。

2.4.2 自動控制設(shè)計(jì)

當(dāng)模式轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“自動控制”檔位時，以下幾種情況可觸發(fā)低位照明系統(tǒng)：

（1）在通用報警系統(tǒng)中，有一個干觸點(diǎn)連接應(yīng)急切斷系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生通用報警時，應(yīng)急切斷系統(tǒng)自動激活低位照明系統(tǒng)。

（2）相關(guān)主豎區(qū)的火警探測報警在延時沒人應(yīng)答的狀況下可通過應(yīng)急切斷系統(tǒng)激活本區(qū)域內(nèi)的低位照明。

（3）在應(yīng)急切斷系統(tǒng)故障、應(yīng)急切斷系統(tǒng)電纜斷線、電源供電單元分電箱故障的狀況下都可以激活發(fā)生故障區(qū)域的低位照明。

3 結(jié) 語

目前，國內(nèi)大型客船的設(shè)計(jì)和建造工作才剛剛起步，低位照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是客船安全設(shè)計(jì)的重要組成部分。低位照明系統(tǒng)的選型配置、布置將會對逃生效率、成本產(chǎn)生一定的影響。本文對客船低位照明系統(tǒng)的分類、供電線路和布置進(jìn)行研究，可為客船安全設(shè)計(jì)的開展提供支撐。