無障礙消防車研究與設計**

趙夢慧 ，陳智琴 ，周倩倩 ，饒芬芳

（安徽三聯(lián)學院機械工程學院，安徽 合肥 230601）

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學技術水平的不斷提升，人們生活觀念的轉(zhuǎn)變，國民生活水平顯著提高，越來越多的人不僅能買上車，并且家庭車輛擁有量越來越高，擁有兩三輛汽車的家庭也日益普遍。城區(qū)街道的機動車流量迅速增加，但相應的停車設施和場地配備不足，人、車、路矛盾日益突出，群眾交通意識淡薄，給交通安全埋下了隱患，成為引發(fā)交通事故和因機動車亂停亂放而造成的擁堵等一系列影響道路通暢等交通問題的導火索。特別是機動車亂停亂放問題，是妨礙交通秩序和造成交通事故的一大頑癥。因此，杜絕機動車輛亂停亂放，為經(jīng)濟的發(fā)展創(chuàng)造出安全、文明、暢通的道路交通環(huán)境是當前亟待解決的問題。

1 社會調(diào)查研究

1.1 歷史背景

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，各種新材料、新產(chǎn)品、新技術的不斷研發(fā)應用，以火災、爆炸、毒害、垮塌和交通事故等為特征的各種災害事故不斷增多，應急救援活動也越來越頻繁，范圍越來越廣，規(guī)模越來越大，對社會發(fā)展的影響越來越明顯。同時，各種災害事故的處置難度也不斷增大，對救援應急提出了新課題、新要求。

消防車，又稱救火車，是專門用作救火、輔助滅火或消防救援的車輛，是消防技術裝備中的主力軍。自1518年世界上第一輛消防車誕生以來，消防車已有500年的歷史。新中國成立以后，中國消防隊伍也經(jīng)歷了6次變革，水龍消防車是北京現(xiàn)存最古老的消防車，俗稱水龍。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國消防車也越來越專業(yè)化，如今已經(jīng)擁有很多細分種類，其中，最常見的是城市主戰(zhàn)消防車，它們是城市消防的主力軍[1-2]。

1.2 現(xiàn)階段社會調(diào)查

大多數(shù)人對消防車的認識還停留在表面，以為消防車只有一種樣式。其實不然，事故情況不同，對應需要的消防車功能也不同，搶救救援派遣的消防車也就不一樣。常見的是水罐消防車，也有一些是干粉和泡沫消防車，此外還有的消防車具有云梯，有的具有風筒。這些消防車都有各自特有的功能，在救援工作中發(fā)揮著不可替代的作用。

20世紀80年代，中日關系開始進入友好時期，引入了五十鈴CXZ森田水罐消防車，接著國產(chǎn)消防車也出現(xiàn)過經(jīng)典代表黃河JN1171震旦泡沫消防車，隨后國產(chǎn)的“美式消防車”出現(xiàn)在人們的視野之中。如今國內(nèi)看到的主戰(zhàn)消防車大多是歐式風格，但其實我國也有部分城市采用了進口或仿制的美式消防車，它們線條剛勁、外觀閃亮，很多設備都是外露的。比如，泡沫消防車就采用了中國重汽HOWO豪沃的消防車底盤，但裝配了美式消防車駕駛室。

近年來，國產(chǎn)消防車品種重新出現(xiàn)在大眾視野，汕德卡C7H、汕德卡C5H兩款消防車成為消防領域中亮相率最高的國產(chǎn)卡車之一。汕德卡C5H是作為彌補汕德卡C7H的車型而誕生的，與C7H的不同在于它的平臺會更小一些，整車是在MAN TGS平臺上改造的。汕德卡現(xiàn)在已經(jīng)搭載了濰柴動力，不單是使用MAN發(fā)動機，汕德卡的底盤接近德國MAN，還配供取水機器人，而且定價只是國產(chǎn)車的價格[3-4]。

1.3 研究需求

黨中央、國務院十分重視減災防災和災害事故救援應急工作，明確提出了要堅持經(jīng)濟建設與防災減災一起抓的指導思想，要求各級政府切實貫徹“以防為主，防抗救相結合”的基本方針，加強防災救災體系建設，不斷提高抗御各種災害事故的能力。社會和群眾對建立社會主義和諧社會，提高抗御災害能力的呼聲也越來越高。消防部隊作為一支搶險救援的專業(yè)隊伍，具有反應迅速、訓練有素、戰(zhàn)斗力強等優(yōu)勢，已日益成為搶險救援的骨干力量和主力軍。

為了使消防工作順利進行下去，面對救援工作中出現(xiàn)的問題，通過改進消防車的設計采取最優(yōu)的方式去規(guī)避甚至克服。另外，中國人口基數(shù)大，城市的建筑、道路規(guī)劃并不像農(nóng)村那樣開闊，道路更容易堵塞，這成為救援工作的一大難點。與此同時，在特殊場所和特殊時間段車流量聚集的問題避無可避。例如，大型商場和游樂園一旦發(fā)生火災，龐大的人流量和堵塞的交通必定延誤最佳救援時間，對救援工作造成一定影響；每當節(jié)假日開始和結束，父母接送孩子的車輛通常會占據(jù)整條道路，造成交通癱瘓；一些老城區(qū)、舊小區(qū)道路一般比較狹窄，再加上一些車輛的占道現(xiàn)象，也成為延誤救援的一個因素。課題組針對這些問題，尋找解決方法[5-7]。

2 發(fā)展綜述

2.1 可研究方向

隨著城市的發(fā)展，火災情況變得越來越復雜，道路變得越來越擁擠，上裝附加的乘員艙已無法滿足與日俱增的安全需求。現(xiàn)代社會的無障礙消防車，既要解決道路問題，也要解決救援中的問題，這才是真正意義上的“無障礙”。針對汽車的機構和系統(tǒng)，分析能夠優(yōu)化的結構，例如大型的消防車動力和續(xù)航問題，以及使用發(fā)動機的消防車需要考慮到底盤的承重性能、汽車行駛中的平穩(wěn)性能。對于中小型消防車，因為體積較小，需要更大化有效利用好有限的空間，使設備齊全，將潛在的價值挖掘出來。

在隧道進行搶救救援時，通道不利于消防車變向，這時可以借鑒火車構造的原理，對消防車的車身進行改造，設計專用于這種情況的特殊雙頭消防車。狹窄的城區(qū)通道對于消防車的外形并不友好，考慮到實際救援中必要的器材設備工具，若一味地減小消防車的體積，似乎有“殺敵一千，自損八百”的嫌疑。未來或許可以采用新的技術，將汽車設計成可組合、拆卸、變形、集裝式，但又不影響使用性能的變形汽車。科幻大片《變形金剛》里汽車可以從高大的機器人變成大小正常的汽車，這在現(xiàn)實生活看起來似乎很不可思議，但并不表示這不可能實現(xiàn)。不過，即使是微小的改變也可能需要汽車材料、智能控制等方面的探索，涉及對汽車底盤、軸、軸承等的分析[8-9]。

2.2 改進和設計新理念

消防車的技術發(fā)展已經(jīng)逐漸走向瓶頸，傳統(tǒng)卡車底盤+帶有乘員艙的上裝，充斥了近乎整個城市主戰(zhàn)消防車市場。就連最負盛名的AT系列，也已經(jīng)走過了25個年頭，當前消防車行業(yè)革新開始引起廣大人民和企業(yè)的關注。

消防車主要由底盤和上裝兩部分組成，底盤和上裝的設計廠家一般來說不是同一家。消防車底盤設計需考慮的因素有很多，目前GB 1589—2016已將整車外廓尺寸修訂為2 550 mm，而消防車GB 7956—2014暫未修訂，整車寬度為2 500 mm。由于上裝結構的構造不同于普通的結構，如輪圍一般凸出箱體40 mm～50 mm，箱體寬度尺寸在2 400 mm。因此，為了使上裝的操作變得更加靈活，箱體內(nèi)側需設計踏步結構，所占空間約為65 mm，若車架寬度為850 mm，那么車架兩側的附件寬度需控制在710 mm以內(nèi)才能夠滿足上裝的整體布置。

2.2.1 底盤

老城區(qū)及狹窄街道適合使用車輛周身緊湊、底盤較低、短軸距、高機動的小型消防車。這種消防車由于輕型底盤搭載的發(fā)動機動力不夠強勁，可以安裝隨車的附加發(fā)電機，在需要更多能量的時候開啟。發(fā)電機在缺少尿素時，發(fā)動機將限制輸出功率以保護發(fā)動機和后處理系統(tǒng)。消防車底盤設計應該盡可能地下移，必須滿足一個標準：底盤車架腹面兩側部件不得高出車架上平面，前后橋均可采用傳統(tǒng)的少片簧懸掛。在充分考慮整車質(zhì)量的前提下，消防車的底盤設計應該輕巧便捷，既能夠滿足消防車的正常使用，也要確保底盤設計科學合理。

2.2.2 車載信息系統(tǒng)

中國正加快智慧消防體系建設，其核心要求就是消防裝備的智能化，以及通過消防網(wǎng)點的全方位覆蓋提升城市消防應急能力。

消防車輛在執(zhí)行任務時，車輛底盤信息、上裝信息（上裝主要包括動力輸出系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、專勤系統(tǒng)和各種電氣設備等，其中滅火系統(tǒng)指水、泡沫、干粉或二氧化碳等滅火系統(tǒng)；專勤系統(tǒng)指完成某項或多項消防專業(yè)技術作業(yè)的系統(tǒng)，如舉高系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、防化系統(tǒng)等）、車載裝備器材信息等相對獨立，且無法實時自動采集與傳輸。

本設計主要由車載信息采集與傳輸裝置、現(xiàn)場操作終端和監(jiān)控中心系統(tǒng)組成。車載信息采集與傳輸裝置通過有線/無線網(wǎng)絡與現(xiàn)場操作終端及監(jiān)控中心系統(tǒng)連接；所述的車載信息采集與傳輸裝置，包括主控單元、CAN總線控制管理模塊、網(wǎng)絡通信管理模塊、音視頻信息處理模塊；其中，主控單元分別與CAN總線控制管理模塊、網(wǎng)絡通信管理模塊、音視頻信息處理模塊連接，控制模塊間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和交換。主控制器通過WIFI控制器與現(xiàn)場終端及其他無線網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)與現(xiàn)場操作終端及其他無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換；主控制器通過3G通信模塊與監(jiān)控中心系統(tǒng)實現(xiàn)遠程無線通信功能；主控制器通過RJ45控制器與車載其他有線通信系統(tǒng)連接。消防車全信息動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)消防滅火救援現(xiàn)場以消防車為核心的全信息實時采集與傳輸，建立集消防車輛全信息采集、傳輸、處理、存儲、定位跟蹤與指揮調(diào)度為一體的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。

通過WIFI無線網(wǎng)絡實現(xiàn)對車載信息采集與傳輸裝置的控制管理及相關信息交互功能，完成如裝置的參數(shù)配置、現(xiàn)場視頻信息采集控制等操作。該終端通過車載信息采集與傳輸裝置實現(xiàn)與監(jiān)控中心系統(tǒng)的信息上傳與指令下達功能，其中下行信息有警情信息和調(diào)度指令等，上行信息有車輛狀態(tài)信息等。操作終端實現(xiàn)的其他主要功能有車輛狀態(tài)信息管理、導航與定位、火災撲救規(guī)程、搶險救援規(guī)程及危化品信息查詢等功能。主控單元21啟動各模塊運行，監(jiān)控各模塊工作狀態(tài)，接收請求和下達控制命令，控制模塊間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和交換，是車載信息采集與傳輸裝置的控制與管理核心。內(nèi)置路由控制功能，實現(xiàn)有線/無線數(shù)據(jù)的接收及轉(zhuǎn)發(fā)控制，是整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的控制與管理中心。所有與監(jiān)控中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換都通過該模塊完成，是整個系統(tǒng)通信的關鍵設備，使用2個3G通信模塊，實現(xiàn)互為備份功能。該系統(tǒng)可實現(xiàn)消防滅火救援現(xiàn)場以消防車為核心的全信息實時采集與傳輸，建立集消防車輛全信息采集、傳輸、處理、存儲、定位跟蹤與指揮調(diào)度為一體的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)[10-12]。

為此，近年來，中國國際海運集裝箱（集團）股份有限公司積極發(fā)揮集裝箱模塊化建筑和消防裝備產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢設立了中集安防，重點打造適應快速建設消防網(wǎng)點的模塊化消防站。同時，中集天達也重點著眼于全面提升消防車產(chǎn)品的智能化和數(shù)字化水平，目前其旗下消防車產(chǎn)品的智能化程度都非常高，自主研發(fā)的智能物聯(lián)網(wǎng)平臺已成功上線，消防部門和消防企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)技術全面分析、整理有價值的信息，實現(xiàn)消防車輛智慧化管理。得益于優(yōu)秀的人體工程學理念以及先進的電子控制技術和信息技術的共享，消防員可以使用便攜終端或車內(nèi)中控以直觀的觸摸方式操控消防車的功能并且根據(jù)道路信息反饋情況選擇合適的道路，旨在驗證未來環(huán)境下的工況和存在形式。

但有些問題根植于消防車本身，不能忽略，針對避免不了的地理環(huán)境問題還是要進行實際結構的改進。車輛車身要緊湊，底盤要低，要適合老城區(qū)及狹窄街道使用。新的CT系列消防車自成一派，擁有令人印象深刻的緊湊尺寸和強勁的消防性能，與稍大的AT系列消防車搭配，是城市消防的理想車輛。

3 設計及研究意義

根據(jù)應急管理部消防救援局的初步統(tǒng)計，2018年全國共接報火災23.7萬起，全國消防救援隊伍接警出動115.7萬起，出動消防車輛219.3萬輛次。隨著居民消防意識提高，消防逐步成為主動需求，未來我國消防車應在噸位上向兩頭擴展，如小噸位在3.5噸以下，大噸位在8噸以上。小噸位消防車輕便靈活，可滿足農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、熱鬧的集市等環(huán)境下的滅火需求。大噸位消防車，應主要發(fā)展8噸、10噸、12噸、15噸、20噸、25噸消防車，以滿足大型火場的救援需求。

4 結束語

綜上所述，無障礙消防車的提出對于解決目前存在的救援問題提供了一種思路，在國家高度重視消防安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況下，可推動我國消防車行業(yè)不斷發(fā)展進步。