新型高機(jī)動突擊消防車的技術(shù)特點及社會效益探析

鄧云海 卿艷青 王興宇 李孝先

（三一汽車制造有限公司，湖南 長沙 410100）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，應(yīng)急救援面臨的形勢和任務(wù)趨于復(fù)雜和多樣化，高危場所救援形勢日益嚴(yán)峻，特別是?；返纳a(chǎn)、儲存及運輸?shù)幕馂?zāi)事故常常造成大規(guī)模的人員、建筑損害。?；坊馂?zāi)爆炸的沖擊波、高溫和有毒氣體危害極大，同時，此類場所易產(chǎn)生二次爆炸、易出現(xiàn)二次坍塌現(xiàn)象，涉及范圍廣，常常造成特別重大事故[1]。2015年“8·12天津濱海新區(qū)爆炸事故”造成165人遇難，798人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)68.66億元；2019年“3·21響水化工企業(yè)爆炸事故”亦造成78人遇難，76人重傷，直接經(jīng)濟(jì)損失19.86億元。對于此類火災(zāi)爆炸事故，必須針對性地開發(fā)特種消防裝備，該裝備應(yīng)具備以下功能。1）高防護(hù)：可以抵御高空墜物、二次爆炸沖擊波、有毒有害氣體以及熱輻射傷害。2）高機(jī)動：能在非鋪裝路面、爆炸廢墟、積水淺灘等場所通行，并具備一定的破除障礙和清除障礙的能力。3）智能化：可遙控駕駛，遙控作業(yè)，能代替消防員深入危險區(qū)域?qū)嵤┳鳂I(yè)。

控制危化品爆炸事故以預(yù)防為主，盡量避免火災(zāi)發(fā)生；而一旦發(fā)生火災(zāi)，如何有效控制火情、高效快速滅火，將損失降到最低，同時在滅火救援過程中如何對消防官兵實施高效防護(hù)，成為消防車廠家及相關(guān)科研單位急需攻破的難題。目前國內(nèi)外應(yīng)對上述高危場所的裝備主要有3類。1）消防裝甲車，圖1為美國的LENCON公司的BearCat G5和X3消防車，整車具備高機(jī)動性和較高的防護(hù)性。該車通過在車體外部加裝水炮和水路，通過外接加壓水源滅火，用于應(yīng)對城市火災(zāi)、汽車火災(zāi)，缺少針對消防需求的專業(yè)化改造，消防功能單一，難以滿足消防救援的多元化需求。2）消防坦克，國內(nèi)一般采用退役59式軍用坦克改制而成，如圖2所示。該裝備越野能力強(qiáng)，可有效抵御爆炸沖擊波傷害；但是由于其采用履帶結(jié)構(gòu)，車體寬大，轉(zhuǎn)運困難，時效性差。3）消防機(jī)器人，如圖3所示，該類產(chǎn)品的主要特點是智能化，通過遠(yuǎn)程遙控替代消防員執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)；一般采用履帶式行走機(jī)構(gòu)（也有輪式行走機(jī)構(gòu)），但是受限于體型、動力等因素，裝載力、拖拽力較小，行駛速度低，通過性相對較弱，操控難度大，易傾翻。

綜上所述，無論是在國內(nèi)還是國外，目前雖然有消防產(chǎn)品具備了高機(jī)動性或高防護(hù)性或智能化，但是每一款產(chǎn)品的缺點與優(yōu)點一樣突出，沒有一款產(chǎn)品兼具高機(jī)動、高防護(hù)、和智能化特性。而危化品生產(chǎn)、儲存等高危場所的火災(zāi)爆炸救援裝備恰恰需要高機(jī)動、高防護(hù)和智能化集成。

圖 1 美國 lencon Bearcat G5 消防車

圖 2 消防坦克

圖 3 消防機(jī)器人

基于上述迫切需求，2017年初，廣東消防總隊與三一汽車制造有限公司聯(lián)合立項，確定新型高機(jī)動突擊消防車開發(fā)思路：將三一軍工裝甲突擊車高機(jī)動和高防護(hù)技術(shù)，進(jìn)行應(yīng)急救援專業(yè)化改造，研發(fā)一款應(yīng)對有爆炸危險、易坍塌以及有毒有害等高危場所應(yīng)急救援全新平臺產(chǎn)品。通過發(fā)揮整車的高防護(hù)性、高機(jī)動性和智能化特點，完成沖鋒、滅火、偵察、清障及救援任務(wù)。

1 新型高機(jī)動突擊消防車的技術(shù)特點

三一SYM5130TXFGJ新型高機(jī)動突擊消防車（以下簡稱新型高機(jī)動突擊消防車），如圖4所示，該裝備打破了常規(guī)消防車開發(fā)模式，將軍工裝甲車底盤越野技術(shù)、車輛防護(hù)技術(shù)和消防應(yīng)急裝備及智能化技術(shù)深度融合，整車一體化設(shè)計?，F(xiàn)有消防裝備無相關(guān)產(chǎn)品名錄，消防車標(biāo)準(zhǔn)GB7956.1—2014也未能對高機(jī)動突擊消防車做出規(guī)定[2]，相關(guān)產(chǎn)品的性能、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及檢驗標(biāo)準(zhǔn)缺乏，但是根據(jù)國家鼓勵發(fā)展先進(jìn)技術(shù)及裝備的原則，筆者通過參考高機(jī)動突擊車及消防車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)出新型高機(jī)動突擊消防車的技術(shù)特點如下。

1.1 整車動力性能好、能快速達(dá)到火災(zāi)現(xiàn)場

整車動力性主要體現(xiàn)在比功率、最高車速以及動力傳動布置等4個方面。1）高機(jī)動突擊消防車應(yīng)滿足GB 7258—2017 第四部分“整車”要求，確保車輛可在道路上正常行駛[3]。2）比功率是衡量汽車動力性能的一個綜合指標(biāo)，在GB7956.1—2014中對滅火類消防車滿載總質(zhì)量＞3 500～25 000 kg時，比功率應(yīng)≥10 kW/t，新型高機(jī)動突擊消防車的整車比功率應(yīng)大于一般的消防車，其比功率不小于15 kW/t[2]。3）最高車速不小于100 km/h，0～60 km/h 加速時間不小于25 s。4）AT自動變速箱匹配液力變矩器，動力連續(xù)，不會因為換擋而導(dǎo)致動力中斷；液力緩和沖擊，能自適應(yīng)行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)自動換擋，提高了汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)型。

1.2 裝備應(yīng)用場景地形復(fù)雜，路況惡劣，要求整車通過性能好

整備通過性指標(biāo)包括驅(qū)動形式、爬坡度、越障越壕、離地間隙、接近角/離去角及側(cè)傾穩(wěn)定角等方面，新型高機(jī)動突擊消防車通過性要求如下。1）4×4全時驅(qū)動，帶輪間差速鎖及軸間差速鎖，具有良好的駕駛操控性及惡劣路況的通過性，最大爬坡度不小于60%。2）四輪采用獨立懸架，提升駕乘舒適性及惡劣路況的通過性。3）水平越壕寬度應(yīng)不小于750 mm，垂直越障高度應(yīng)不小于400 mm，最小離地間隙應(yīng)不小于350 mm，接近角應(yīng)不小于25°，離去角應(yīng)不小于25°，最小轉(zhuǎn)彎直徑18.5m以下。4）整車側(cè)傾穩(wěn)定角不小于23°。5）配置前清障鏟，最大推力不小于40kN，可快速清除路面障礙。6）整車前端配置框架式前沖撞橫梁，可承受200kN的水平載荷沖擊，進(jìn)行快速破障[4]。

1.3 整車要具備較高安全性能，能全面保護(hù)救援人員和被救人員生命安全

新型高機(jī)動突擊消防車高安全性主要體現(xiàn)在駕駛室防砸、駕駛室防毒、整車防爆炸沖擊波等方面，并可實現(xiàn)應(yīng)急逃生，具體如下有3點。1）設(shè)計防砸駕駛室，能夠抵御高空墜物傷害。要求駕駛室頂部頭頂位置處能承受100 kg圓柱試驗體從20 m高度自由落體產(chǎn)生的沖擊，車體不穿透不開裂，乘坐人員頭頂位置處鋼板變形量不超過50 mm，至少有1個門或窗能正常開啟，確保人員安全逃離。同時，車窗玻璃應(yīng)滿足GA844—2009中B級防砸要求[5]。2）具備有害氣體監(jiān)測功能，能實時監(jiān)測車外氯氣、氨氣、硫化氫以及一氧化碳等有害氣體濃度。當(dāng)外界有毒氣體、粉塵的濃度達(dá)到預(yù)設(shè)閥值時，自動啟動駕駛室正壓過濾防護(hù)裝置。3）駕駛室應(yīng)具有進(jìn)氣過濾裝置和正壓送風(fēng)裝置，并確保內(nèi)部正壓不小于100 Pa，從而有效防止外部有毒有害氣體進(jìn)入駕駛室。同時駕駛室內(nèi)亦配備氯氣、氨氣、硫化氫以及一氧化碳有毒氣體濃度傳感器，當(dāng)駕駛室內(nèi)有毒氣體濃度達(dá)到預(yù)設(shè)閥值時，有毒氣體傳感器自動報警，說明進(jìn)氣過濾裝置濾芯已失效，此時駕駛內(nèi)人員必須盡快撤離。4）整車還應(yīng)配備車載高壓供氣裝置，進(jìn)一步保證駕駛室內(nèi)救援人員生命安全。車載高壓供氣裝置應(yīng)保證駕駛室內(nèi)2人同時使用空呼裝置的時間不低于1.5 h。5）駕駛室還配備2套以上應(yīng)急空呼裝置，用于危急情景下救援人員逃生。單套應(yīng)急空呼裝置應(yīng)保證救援人員使用時間不低于20 min 。6）駕駛艙前擋風(fēng)玻璃可翻轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛意外受阻情況下，可通過專用工具快速開啟前擋風(fēng)玻璃，實現(xiàn)快速逃生。7）整車采用防爆炸泄波結(jié)構(gòu)，具有一定的防爆炸沖擊波能力。整車采用V型一體化結(jié)構(gòu)車體，車體材料采用高強(qiáng)度鋼板焊接。8）車頂應(yīng)配置水炮保護(hù)框，且水炮具備整體翻轉(zhuǎn)防護(hù)技術(shù)，避免車輛在作業(yè)過程中被外界障礙物碰傷或砸傷，同時可以提高水炮作業(yè)高度，增加水炮覆蓋范圍。

圖 4 三一高機(jī)動突擊消防車

1.4 裝備應(yīng)接近火場，實施精準(zhǔn)滅火，因此防火隔熱要求較高

新型高機(jī)動突擊消防車具備一定的防火能力，可以快速穿越高溫火場，采取的主要措施如下。1）車輛自帶1 500 L水箱和溫度傳感器，專門用于整車自保系統(tǒng)，保護(hù)范圍覆蓋輪胎、玻璃和駕乘室。當(dāng)外界溫度超過預(yù)設(shè)閥值時，溫度傳感器自動啟動自保系統(tǒng)對整車實施冷卻降溫。2）駕駛艙及發(fā)動機(jī)艙應(yīng)采用多層復(fù)合隔熱材料進(jìn)行隔熱防護(hù)。3）整車外露的液壓管路、氣動管路、電氣線路等應(yīng)采取隔熱護(hù)套進(jìn)行防護(hù)。4）車輛應(yīng)采用耐火性輪胎，在自保系統(tǒng)的輔助下，可抵抗400°以上高溫；同時輪胎帶內(nèi)支撐體裝置，在輪胎損壞的情況下，車輛還可以正常行駛50 km。

1.5 整車應(yīng)具備一定的智能化特性，可替代消防員執(zhí)行滅火、偵察等任務(wù)

新型高機(jī)動突擊消防車具備遙控功能，遇到特別危急的情況，通過對車輛進(jìn)行遙控操作，實現(xiàn)應(yīng)急救援作業(yè)，具體如下。1）車輛可以進(jìn)行遠(yuǎn)程無線遙控行駛，應(yīng)該具有遙控啟停發(fā)動機(jī)、油門加減速、轉(zhuǎn)向、檔位和制動等功能，遙控速度不少于10 km/h。2）車輛可進(jìn)行遠(yuǎn)程無線遙控作業(yè)?？蛇b控操作水泵、水炮等，實現(xiàn)水炮俯仰、水平回轉(zhuǎn)和開花/直流轉(zhuǎn)換；可遙控操作自保系統(tǒng)，實現(xiàn)自保系統(tǒng)開閉轉(zhuǎn)換；可遙控操作前清障鏟，實現(xiàn)清障鏟下放和收回動作。3）遙控顯示屏應(yīng)能觀察到清晰的前方視頻場景，遙控通信異常時，應(yīng)能自動開啟保護(hù)功能，預(yù)防不可控風(fēng)險。4）車輛應(yīng)能實現(xiàn)視頻、溫度、及有毒氣體監(jiān)測，并配置模塊化通信接口，可以與消防總隊物聯(lián)網(wǎng)無縫對接，實現(xiàn)有毒高溫環(huán)境實時偵檢和信息聯(lián)網(wǎng)互通，為應(yīng)急救援指揮決策提供依據(jù)。

1.6 裝備作為消防突擊尖兵，需具有優(yōu)異的滅火性能。

車載消防泵和消防炮，通過外接水源并進(jìn)行二次加壓，可以實現(xiàn)高效滅火。配置全功率取力器、水泵流量90 L/s、水炮流量80 L/s，最大射程可達(dá)85 m。車輛尾部配置標(biāo)準(zhǔn)的消防接口，可用于外接水源。消防泵和消防炮性能應(yīng)符合GB7956.1和GB7956.2的相關(guān)要求[2,6]。

2 新型高機(jī)動突擊類消防車的社會效益

2.1 以人為本，生命至上

新型高機(jī)動突擊消防車改變傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式，堅持以人為本，致力于保障救援人員和被救人員的生命安全，符合應(yīng)急救援裝備發(fā)展大方向。

通過分析?；坊馂?zāi)對滅火救援裝備的特殊要求，基于現(xiàn)有攻堅裝備配置，新型高機(jī)動突擊消防車實現(xiàn)了機(jī)動、安全、智能、多功能的平衡，產(chǎn)品的性價比更高，適用性更強(qiáng)，可大幅度降低高危場所滅火救援過程中救援人員和被救人員傷亡情況。

2.2 平臺化設(shè)計，拓展性好

新型高機(jī)動突擊消防車采用平臺化和模塊化設(shè)計，通過更換消防艙，可以快速擴(kuò)展為指揮車、偵檢車、救援車等系列高機(jī)動高防護(hù)特種消防車。

2.3 打破傳統(tǒng)，創(chuàng)新設(shè)計

新型高機(jī)動突擊消防車屬于消防行業(yè)全新產(chǎn)品，應(yīng)急管理部消防產(chǎn)品合格評定中心、國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心專家對該產(chǎn)品高度認(rèn)可，推薦開展新品技術(shù)鑒定。經(jīng)過一年的努力，裝備已經(jīng)通過國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的型式試驗檢測，并于2020年7月成功取得“中國消防產(chǎn)品技術(shù)鑒定證書”，目前已成功實現(xiàn)銷售。

3 結(jié)語

新型高機(jī)動突擊消防車將軍工突擊車高防護(hù)、高機(jī)動技術(shù)創(chuàng)新性引入應(yīng)急救援領(lǐng)域，進(jìn)行定制化全新設(shè)計。產(chǎn)品具備高機(jī)動、高防護(hù)和智能化等特點，特別適合?；飞a(chǎn)、儲存等高危場所應(yīng)急救援，也可用于森林、草原、山村等區(qū)域滅火；對于臺風(fēng)、泥石流等自然災(zāi)害導(dǎo)致路面堵塞也能進(jìn)行快速清理，打通救援通道，產(chǎn)品應(yīng)用前景非常廣闊。