ISO 25197: 小艇电气/电子控制系统的转向、换挡和油门

1. 小艇电子控制系统概述

ISO 25197:2020（2022 年修订版 1）规定了用于小艇转向、换挡（档位选择）和油门（发动机转速）控制的电气和电子控制系统的要求。这些系统在现代船舶中已基本取代了传统的机械拉索和液压控制，提供了重量减轻、安装简化以及操纵杆停靠和动态定位等高级功能。

该标准解决了”线控驾驶”系统的关键安全要求——即在操舵站和推进系统之间没有直接机械连接的系统。此类系统的故障可能导致失控，后果可能是灾难性的。因此 ISO 25197 制定了严格的设计、测试和文件要求，以确保在恶劣的海洋环境中的可靠性。

2. 系统要求与架构

该标准在控制系统的多个领域定义了全面的要求：

2.1 操舵站要求

每个操舵站必须提供清晰的视觉反馈，指示控制系统何时激活和接合。这防止了操作员在系统实际未激活或已被另一个站覆盖时假设控制权可用的危险情况。2022 年修订版 1 加强了这些要求并增加了”主操舵位置”的定义。

2.2 动态定位系统（DPS）

对于配备动态定位系统的船舶，标准要求在主要操舵位置设置显示视觉 DPS 精度值的显示器。这使得操作员能够评估定位精度是否足以满足当前操作条件。

3. 测试与合规性

该标准在其 2022 年修正案中引用了更新的规范性标准，确保与最新的 EMC 和电气安装要求保持一致。

EMC 测试：根据 IEC 61000-4-3:2020 进行的辐射射频电磁场抗扰度测试，确保控制系统在存在船载和外部射频源的情况下正常运行。

电压扰动抗扰度：根据 IEC 61000-4-11:2020 进行的测试，验证系统能否承受船舶电气系统中常见的电压暂降、短时中断和电压变化。

用户手册文件：主操舵位置必须由制造商指定，其位置必须包含在船舶用户手册中。

4. 工程设计见解

设计符合 ISO 25197 的控制系统面临着若干工程挑战。海洋环境结合了盐水腐蚀、振动、极端温度和来自多个来源的电磁干扰。

冗余架构：关键功能如转向应具有冗余传感器、控制器和执行器。常见的架构使用双 CAN 总线网络，配备独立电源。在执行器层面，可采用双绕组电机或双线圈电磁阀等冗余设计。

连接器选择：所有电气连接器必须是航海级（IP67 或更高），带有镀金触点以防止腐蚀。建议选择经过盐雾测试验证的圆形连接器，其密封设计可承受高压水枪冲洗。

软件完整性：控制软件应遵循符合 IEC 61508 功能安全原则的要求，安全完整性等级应与控制功能的关键性相对应。转向控制通常要求达到 SIL 2 等级，而油门和换挡功能的要求相对较低。

系统集成验证：完成各子系统设计后，必须进行完整的系统级集成测试，包括故障注入测试，以验证在单个或多个组件失效情况下系统仍能维持安全状态。此外，还需进行不少于 500 小时的耐久性测试，模拟实际使用中可能遇到的各种工况和环境条件。在船舶制造领域，这些测试通常需要在第三方认证机构的监督下完成。

5. 常见问题