港作拖轮电气设计的冗余与改进
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【摘 要】港作拖船是指拖船用于拖带其他船只或浮动建筑物的船舶。其船身较小，而功率较大，自身并不载运货物或旅客。拖曳设施包括拖钩、拖柱、系缆绞车等。港作拖轮是众多种类船舶中一个的类别，其设计思路与普通船舶有一定的区别。本文分析了港作拖轮配套消防、救生、无线电应急通讯等电气系统的设计思路，从安全及实用性角度阐述了这些设计的冗余与可改进之处。
【关键词】港作拖轮 电气 设计 安全
港作拖轮离码头作业时间和靠泊码头待命的时间都较长，其用电特点兼具船舶电气系统特点和陆地电气系统的特点。同时由于港作拖轮的作业内容和作业区域较为固定，多数时间仅在港口区域活动，因此其配套的消防、救生、无线电应急通讯等设备需求也有别于普通A2海区船舶的配置。下文将从上述角度考虑，按船舶电气系统分类，逐步阐述港作拖轮电气设计的冗余与不足。
1 港作拖轮漏电保护的设计
基于船舶供电的特殊性，其电站中性点悬空而不接地，所以在保证各电压的供电线路绝缘良好的情况下，即使发生船员单相触电，由于船员、电网、船体不构成回路，所以也可以一定程度上保证船员的安全，同时确保电气设备的供电连续性，保障船舶操纵性能。但考虑到港作拖轮靠泊码头等待作业任务的时间长，长时间接入三相五线制的岸电网络，其与陆地、海水、船体共同形成了一个供电网络，此时碰触单相电网，就有触电伤人的危险，此时，漏电保护装置的设计就尤为重要了。陆地设备漏电保护的设计思路为一机一电一漏保，但在船上，由于船舶更需要考虑航行期间的供电连续性，要求保证当电网单相接地故障或者严重的单相绝缘不良现象出现时，为船舶提供动力、通讯的供电网络仍旧不受影响，船舶仍能安全航行。为此多数重要设备无法加装漏电保护器。但船员生活用电区域，包括船员舱室、会议室、厨房、盥洗室等区域的供电网络均对船舶航行及通信无影响，同时与船员生活息息相关，且厨房、盥洗室等区域由于湿度较大，电气设备绝缘差，因此这些区域的设备加装漏电保护器是十分必要且可行的。
同时码头岸电箱或者船舶岸电箱可以加装适当电流保护值及动作时间的漏电保护器（其电流值及动作时间均应大于下端分漏电保护器），作为一个总的漏电保护装置，可以一定程度上起到保护作用。
2 火灾报警系统的选型
船舶常用的火灾报警系统有区域性火灾报警系统和寻址型火灾报警系统两种。港作拖轮空间较小，船员活动区域固定，出于经济、使用及维护因素考虑，区域性火灾报警系统是最合适的选择。寻址式火灾报警系统虽然可以精确到每个探头的火灾报警或者故障报警，但该类型的系统价格较贵，且该系统的备件更换复杂，需要有专门的设备对探头编号进行标定，否则系统无法识别报警探头的位置。同时港作拖轮每一层都空间都较小，船员对某一层或某一区域火灾的探视可以通过视觉直接发现，精确到每个点的报警设计意义不大。
3 车钟系统的设计
港作拖轮的舵桨控制系统都内嵌类似车钟的命令传输系统，可以明确的表达备车、起车、停车、完车等必须的操作命令，且该系统由应急电源供电，可以实现紧急状态下的沟通联络。而船厂还单独设计并加装了一套老式的船用车钟系统，这两套系统功能重复，因此这套额外设计并加装的车钟系统是冗余且不实用的。
4 通用报警与娱乐系统的联动
规范要求船舶通用报警系统在被触发时应能切断船上的所有娱乐设施，该设计的出发点是通用报警触发时，需保证拖轮所有地方都能清楚的听到通用报警铃声，警铃声不会被娱乐设施如电视、音响等设备所影响。而港作拖轮仅有会议室一个地方会随船配置电视作为船员的娱乐设施，并且会议室作为拖轮的职守区域，会有值班船员24小时守听高频电台，接收船调命令，会议室的声音分贝会被控制在一个很低的范围内，而通常会议室安装的警铃声响通常在100分贝以上，远远超过会议室的噪音水平。因此该切断功能在港作拖轮上意义不大。
5 通用报警与广播系统的联动
规范要求广播系统和通用报警系统具有联庸δ埽即：当通用报警被触发时，通用报警系统应能插入广播系统，停止广波系统功能，意即避免广播的声响对通用报警系统造成影响。同样的，通用报警作用时，当重新接入广播时，要求广播可以插入通用报警系统，即考虑到极特殊性况下，即使通用报警在作用，也需要让船内广播系统优先，来实现诸如紧急通知之类的功能。但由于拖轮空间较小，通常都不设置广播遥控台，可以全船喊话的区域仅限于驾驶室区域，而且通用报警系统也在此控制，因此该互锁功能意义不大。同时由于海事安检部门及船级社人员并未对此项进行操作性检查，导致多数船员不了解该功能。
6 绝缘监测的设计
港作拖轮靠泊码头待命的时间较长，多数时间是使用岸电供电，因此在设计拖轮电网绝缘监系测系统时，岸电和船电供电时的绝缘测量同样重要。
老式绝缘监测仪无岸电监测模式，当船舶使用岸电时，绝缘监测仪显示绝缘电阻为零，但实际上船舶电网的绝缘是良好的，仪器误把岸电的工作接地当成了系统绝缘故障，这样仪器就无法起到绝缘监控的作用。
新式绝缘检测仪有“岸电-船电”模式的切换的功能。可以分别监测船电和岸电的绝缘电阻值。但该设备的模式转换需要手动转换。由于拖轮作业时间不连续，每天需要数次频繁操作切换船岸电，而且绝缘监测仪多安装在配电板内部，操作比较麻烦，船员没有充足的主动性去手动切换绝缘检测仪的船电-岸电模式，也就无法第一时间发现拖轮供电网络的绝缘故障。
针对已安装上船手动切换模式的绝缘监测仪，可以取船电及岸电供电开关状态信号接入检测仪，通过不同的信号状态来控制检测仪的工作模式，从而实现船电、岸电绝缘监测的自动切换，实现拖轮作业全过程绝缘监测，减少对船员操作主动性的依赖。
7 无线救生设备的配置
港作拖轮共配置雷达应答器、双向无线电话和应急示位标三种无线救生设备。这三种设备在港作拖轮船员安全保障中起到的作用，和其他船舶比较，亦不尽相同。
雷达应答器的作用是增强搜救雷达的信号强度，便于搜救人员及时定位救生艇或救生筏，与船舶大小、工作性质和工作区域关系不大，因此发生危险时，雷达应答器在港作拖轮上仍能对搜救工作起到很大的帮助。
双向无线电话的作用为当船舶遇险船员乘坐救生筏逃生时，船员携带双向电话，与搜救队员保持联系。但此双向无线电话只有6和16两个固定频道，而港口都有其特定的联络频道，以黄骅港为例，黄骅港的作业联络频道为13频道，港调、船调、拖轮与货船均通过13频道进行沟通，16频道却没有港调职守。同样的6频道为引航站专用频道，亦非急救专用频道。所以当紧急时刻需要通过此甚高频立即通讯求救的时候，双向无线电话很难起到快速发出救援信号的效果。但当搜救队伍已经出现时，双向无线电话可以作为一个约定好的通讯工具，起到即时沟通的作用。
上述两个设备相对船舶其他的通讯导航设备而言比较独立，不需要固定供电线路供电，不参与拖轮日常作业，而是起到了应急通讯救生的作用。鉴于这些特点，拖轮船员能熟练操作该类设备与否就非常重要，否则如果因为船员对该类设备不熟悉，一旦面对极端情况，船员很难想到该类设备的使用流程及使用方法，这些设备也就失去了其应有的意义。
8 DSC的作用
港作拖轮多依照A1+A2的海区设计，因此都配置了至少一台甚高频电台和和一台中高频电台，且这两个电台都拥有DSC功能，即数字选择性呼叫功能，船员可以使用DSC功能进行针对某一区域或者某一船舶的某种类型遇险报警的发送，如失火、人员落水、搁浅等，这增加了拖轮的远距离遇险报警的能力。但同样的，由于拖轮的作业区域的固定、近岸特性，其DSC故障报警的作用在实际应用中并不多见，而会被更便利的报警通讯方式所代替。同样由于海事安检、船员素质、实用性等多方面因素的制约，通常多数拖轮船员并不知晓中如何高频电台和甚高频电台进行DSC报警。
9 结语
港作拖轮作为一个作业区域、作业方式较固定，而体积较小的船舶，其电气设计无论从安全性考虑还是从实用性考虑，都适合单独的编制一份与其相适应的规范及法规，减少一些冗余或复杂的要求。同时设计时亦应充分考虑港作拖轮的工作特点，适当增加与之相对应的设备或系统，用以更好的辅助船员的日常工作。