无障碍消防车研究与设计**

赵梦慧 ，陈智琴 ，周倩倩 ，饶芬芳

（安徽三联学院机械工程学院，安徽 合肥 230601）

随着中国经济的飞速发展，科学技术水平的不断提升，人们生活观念的转变，国民生活水平显著提高，越来越多的人不仅能买上车，并且家庭车辆拥有量越来越高，拥有两三辆汽车的家庭也日益普遍。城区街道的机动车流量迅速增加，但相应的停车设施和场地配备不足，人、车、路矛盾日益突出，群众交通意识淡薄，给交通安全埋下了隐患，成为引发交通事故和因机动车乱停乱放而造成的拥堵等一系列影响道路通畅等交通问题的导火索。特别是机动车乱停乱放问题，是妨碍交通秩序和造成交通事故的一大顽症。因此，杜绝机动车辆乱停乱放，为经济的发展创造出安全、文明、畅通的道路交通环境是当前亟待解决的问题。

1 社会调查研究

1.1 历史背景

随着我国经济的迅猛发展，各种新材料、新产品、新技术的不断研发应用，以火灾、爆炸、毒害、垮塌和交通事故等为特征的各种灾害事故不断增多，应急救援活动也越来越频繁，范围越来越广，规模越来越大，对社会发展的影响越来越明显。同时，各种灾害事故的处置难度也不断增大，对救援应急提出了新课题、新要求。

消防车，又称救火车，是专门用作救火、辅助灭火或消防救援的车辆，是消防技术装备中的主力军。自1518年世界上第一辆消防车诞生以来，消防车已有500年的历史。新中国成立以后，中国消防队伍也经历了6次变革，水龙消防车是北京现存最古老的消防车，俗称水龙。经过多年的发展，我国消防车也越来越专业化，如今已经拥有很多细分种类，其中，最常见的是城市主战消防车，它们是城市消防的主力军[1-2]。

1.2 现阶段社会调查

大多数人对消防车的认识还停留在表面，以为消防车只有一种样式。其实不然，事故情况不同，对应需要的消防车功能也不同，抢救救援派遣的消防车也就不一样。常见的是水罐消防车，也有一些是干粉和泡沫消防车，此外还有的消防车具有云梯，有的具有风筒。这些消防车都有各自特有的功能，在救援工作中发挥着不可替代的作用。

20世纪80年代，中日关系开始进入友好时期，引入了五十铃CXZ森田水罐消防车，接着国产消防车也出现过经典代表黄河JN1171震旦泡沫消防车，随后国产的“美式消防车”出现在人们的视野之中。如今国内看到的主战消防车大多是欧式风格，但其实我国也有部分城市采用了进口或仿制的美式消防车，它们线条刚劲、外观闪亮，很多设备都是外露的。比如，泡沫消防车就采用了中国重汽HOWO豪沃的消防车底盘，但装配了美式消防车驾驶室。

近年来，国产消防车品种重新出现在大众视野，汕德卡C7H、汕德卡C5H两款消防车成为消防领域中亮相率最高的国产卡车之一。汕德卡C5H是作为弥补汕德卡C7H的车型而诞生的，与C7H的不同在于它的平台会更小一些，整车是在MAN TGS平台上改造的。汕德卡现在已经搭载了潍柴动力，不单是使用MAN发动机，汕德卡的底盘接近德国MAN，还配供取水机器人，而且定价只是国产车的价格[3-4]。

1.3 研究需求

党中央、国务院十分重视减灾防灾和灾害事故救援应急工作，明确提出了要坚持经济建设与防灾减灾一起抓的指导思想，要求各级政府切实贯彻“以防为主，防抗救相结合”的基本方针，加强防灾救灾体系建设，不断提高抗御各种灾害事故的能力。社会和群众对建立社会主义和谐社会，提高抗御灾害能力的呼声也越来越高。消防部队作为一支抢险救援的专业队伍，具有反应迅速、训练有素、战斗力强等优势，已日益成为抢险救援的骨干力量和主力军。

为了使消防工作顺利进行下去，面对救援工作中出现的问题，通过改进消防车的设计采取最优的方式去规避甚至克服。另外，中国人口基数大，城市的建筑、道路规划并不像农村那样开阔，道路更容易堵塞，这成为救援工作的一大难点。与此同时，在特殊场所和特殊时间段车流量聚集的问题避无可避。例如，大型商场和游乐园一旦发生火灾，庞大的人流量和堵塞的交通必定延误最佳救援时间，对救援工作造成一定影响；每当节假日开始和结束，父母接送孩子的车辆通常会占据整条道路，造成交通瘫痪；一些老城区、旧小区道路一般比较狭窄，再加上一些车辆的占道现象，也成为延误救援的一个因素。课题组针对这些问题，寻找解决方法[5-7]。

2 发展综述

2.1 可研究方向

随着城市的发展，火灾情况变得越来越复杂，道路变得越来越拥挤，上装附加的乘员舱已无法满足与日俱增的安全需求。现代社会的无障碍消防车，既要解决道路问题，也要解决救援中的问题，这才是真正意义上的“无障碍”。针对汽车的机构和系统，分析能够优化的结构，例如大型的消防车动力和续航问题，以及使用发动机的消防车需要考虑到底盘的承重性能、汽车行驶中的平稳性能。对于中小型消防车，因为体积较小，需要更大化有效利用好有限的空间，使设备齐全，将潜在的价值挖掘出来。

在隧道进行抢救救援时，通道不利于消防车变向，这时可以借鉴火车构造的原理，对消防车的车身进行改造，设计专用于这种情况的特殊双头消防车。狭窄的城区通道对于消防车的外形并不友好，考虑到实际救援中必要的器材设备工具，若一味地减小消防车的体积，似乎有“杀敌一千，自损八百”的嫌疑。未来或许可以采用新的技术，将汽车设计成可组合、拆卸、变形、集装式，但又不影响使用性能的变形汽车。科幻大片《变形金刚》里汽车可以从高大的机器人变成大小正常的汽车，这在现实生活看起来似乎很不可思议，但并不表示这不可能实现。不过，即使是微小的改变也可能需要汽车材料、智能控制等方面的探索，涉及对汽车底盘、轴、轴承等的分析[8-9]。

2.2 改进和设计新理念

消防车的技术发展已经逐渐走向瓶颈，传统卡车底盘+带有乘员舱的上装，充斥了近乎整个城市主战消防车市场。就连最负盛名的AT系列，也已经走过了25个年头，当前消防车行业革新开始引起广大人民和企业的关注。

消防车主要由底盘和上装两部分组成，底盘和上装的设计厂家一般来说不是同一家。消防车底盘设计需考虑的因素有很多，目前GB 1589—2016已将整车外廓尺寸修订为2 550 mm，而消防车GB 7956—2014暂未修订，整车宽度为2 500 mm。由于上装结构的构造不同于普通的结构，如轮围一般凸出箱体40 mm～50 mm，箱体宽度尺寸在2 400 mm。因此，为了使上装的操作变得更加灵活，箱体内侧需设计踏步结构，所占空间约为65 mm，若车架宽度为850 mm，那么车架两侧的附件宽度需控制在710 mm以内才能够满足上装的整体布置。

2.2.1 底盘

老城区及狭窄街道适合使用车辆周身紧凑、底盘较低、短轴距、高机动的小型消防车。这种消防车由于轻型底盘搭载的发动机动力不够强劲，可以安装随车的附加发电机，在需要更多能量的时候开启。发电机在缺少尿素时，发动机将限制输出功率以保护发动机和后处理系统。消防车底盘设计应该尽可能地下移，必须满足一个标准：底盘车架腹面两侧部件不得高出车架上平面，前后桥均可采用传统的少片簧悬挂。在充分考虑整车质量的前提下，消防车的底盘设计应该轻巧便捷，既能够满足消防车的正常使用，也要确保底盘设计科学合理。

2.2.2 车载信息系统

中国正加快智慧消防体系建设，其核心要求就是消防装备的智能化，以及通过消防网点的全方位覆盖提升城市消防应急能力。

消防车辆在执行任务时，车辆底盘信息、上装信息（上装主要包括动力输出系统、灭火系统、专勤系统和各种电气设备等，其中灭火系统指水、泡沫、干粉或二氧化碳等灭火系统；专勤系统指完成某项或多项消防专业技术作业的系统，如举高系统、照明系统、排烟系统、防化系统等）、车载装备器材信息等相对独立，且无法实时自动采集与传输。

本设计主要由车载信息采集与传输装置、现场操作终端和监控中心系统组成。车载信息采集与传输装置通过有线/无线网络与现场操作终端及监控中心系统连接；所述的车载信息采集与传输装置，包括主控单元、CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块；其中，主控单元分别与CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块连接，控制模块间数据流转和交换。主控制器通过WIFI控制器与现场终端及其他无线网络连接，实现与现场操作终端及其他无线网络的数据交换；主控制器通过3G通信模块与监控中心系统实现远程无线通信功能；主控制器通过RJ45控制器与车载其他有线通信系统连接。消防车全信息动态监控系统，可实现消防灭火救援现场以消防车为核心的全信息实时采集与传输，建立集消防车辆全信息采集、传输、处理、存储、定位跟踪与指挥调度为一体的综合监控管理系统。

通过WIFI无线网络实现对车载信息采集与传输装置的控制管理及相关信息交互功能，完成如装置的参数配置、现场视频信息采集控制等操作。该终端通过车载信息采集与传输装置实现与监控中心系统的信息上传与指令下达功能，其中下行信息有警情信息和调度指令等，上行信息有车辆状态信息等。操作终端实现的其他主要功能有车辆状态信息管理、导航与定位、火灾扑救规程、抢险救援规程及危化品信息查询等功能。主控单元21启动各模块运行，监控各模块工作状态，接收请求和下达控制命令，控制模块间数据流转和交换，是车载信息采集与传输装置的控制与管理核心。内置路由控制功能，实现有线/无线数据的接收及转发控制，是整个系统的网络数据流转的控制与管理中心。所有与监控中心系统的数据交换都通过该模块完成，是整个系统通信的关键设备，使用2个3G通信模块，实现互为备份功能。该系统可实现消防灭火救援现场以消防车为核心的全信息实时采集与传输，建立集消防车辆全信息采集、传输、处理、存储、定位跟踪与指挥调度为一体的综合监控管理系统[10-12]。

为此，近年来，中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司积极发挥集装箱模块化建筑和消防装备产业优势设立了中集安防，重点打造适应快速建设消防网点的模块化消防站。同时，中集天达也重点着眼于全面提升消防车产品的智能化和数字化水平，目前其旗下消防车产品的智能化程度都非常高，自主研发的智能物联网平台已成功上线，消防部门和消防企业可以利用大数据技术全面分析、整理有价值的信息，实现消防车辆智慧化管理。得益于优秀的人体工程学理念以及先进的电子控制技术和信息技术的共享，消防员可以使用便携终端或车内中控以直观的触摸方式操控消防车的功能并且根据道路信息反馈情况选择合适的道路，旨在验证未来环境下的工况和存在形式。

但有些问题根植于消防车本身，不能忽略，针对避免不了的地理环境问题还是要进行实际结构的改进。车辆车身要紧凑，底盘要低，要适合老城区及狭窄街道使用。新的CT系列消防车自成一派，拥有令人印象深刻的紧凑尺寸和强劲的消防性能，与稍大的AT系列消防车搭配，是城市消防的理想车辆。

3 设计及研究意义

根据应急管理部消防救援局的初步统计，2018年全国共接报火灾23.7万起，全国消防救援队伍接警出动115.7万起，出动消防车辆219.3万辆次。随着居民消防意识提高，消防逐步成为主动需求，未来我国消防车应在吨位上向两头扩展，如小吨位在3.5吨以下，大吨位在8吨以上。小吨位消防车轻便灵活，可满足农村、乡镇、热闹的集市等环境下的灭火需求。大吨位消防车，应主要发展8吨、10吨、12吨、15吨、20吨、25吨消防车，以满足大型火场的救援需求。

4 结束语

综上所述，无障碍消防车的提出对于解决目前存在的救援问题提供了一种思路，在国家高度重视消防安全产业发展的情况下，可推动我国消防车行业不断发展进步。