淺談舉高消防車現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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江西省消防救援總隊 江西南昌 330000

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑不斷涌現(xiàn)，高層火災頻繁發(fā)生，高層火災形勢越來越嚴峻。筆者結(jié)合近年來工作實際，針對高空救援、高空滅火的主要消防裝備，對舉高消防車的技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并對未來舉高消防車發(fā)展趨勢進行了探討。

1 國內(nèi)外舉高消防車發(fā)展現(xiàn)狀

目前行業(yè)內(nèi)舉高消防車主要分為云梯消防車、登高平臺消防車、舉高噴射消防車三大類[1]。云梯消防車采用U型桁架結(jié)構(gòu)的臂架，重量輕，速度快。登高平臺消防車和舉高噴射車采用封閉式多邊形截面，承載力大、工作幅度遠。下面筆者將從以下幾方面對目前舉高消防車的技術發(fā)展現(xiàn)狀進行分析論述。

1.1 設計理念

國外舉高消防車生產(chǎn)廠家集中在歐州，如德國馬基路斯、芬蘭的博浪濤等。國內(nèi)舉高消防車廠家主要是徐工集團、中聯(lián)重工、沈陽捷通、三一重工等企業(yè)。在車輛功能方面，國內(nèi)外企業(yè)存在較大的設計理念分歧。國外舉高消防車專注高空救援，其各項性能參數(shù)處于行業(yè)領先地位。高空滅火則是作為輔助功能配置，車輛沒有配備水泵、水箱、泡沫系統(tǒng)。部分廠家伸縮水管也未配備，高空滅火需要手動接駁水帶，水帶沿臂架向高空輸送水源進行高空滅火（如圖1所示）。

圖1 云梯車水帶接駁

國內(nèi)舉高消防車則是高空救援和高空滅火并重，車輛配置完整的上下車水路系統(tǒng)：水泵、水罐、水炮和伸縮水管。車輛可獨立進行高空滅火，也可通過耦合供水接口與大型水罐車配合，實現(xiàn)持續(xù)高空滅火作業(yè)。兩種不同的設計理念主要是由不同國情決定。首先，歐洲國家普遍地廣人稀，其建筑物以小高層或獨棟小樓為主，而國內(nèi)高層住宅開發(fā)商為盡可能利用土地資源，其層高普遍為20～30層（即60～90 m左右），這就決定了國內(nèi)對高空滅火的需求遠大于國外。其次，歐洲高層建筑本身就配置了先進的消防系統(tǒng)，在火災初期即可憑借自身消防系統(tǒng)撲滅火災，從而防止大型高空火災事故。國內(nèi)由于建筑物配套消防設施落后，或者沒有嚴格執(zhí)行，抑或維護保養(yǎng)不到位，無法在初期撲滅火災，導致高空大型火災頻發(fā)。再者國內(nèi)三四線城市財政預算不足，期望一車多用，最大化地將資金利用，這就決定了高空滅火是舉高消防車終端用戶的剛需。

在車輛配置方面，國內(nèi)外的設計理念基本相同：為保證車輛的可靠性和穩(wěn)定性，其關鍵核心部件均采用國際一流廠家。底盤大多采用高端品牌：奔馳、斯堪尼亞、沃爾沃、曼、汕德卡等，水泵采用美國希爾、瓦特爾斯等，水炮采用美國阿密龍、埃爾克等，鋼絲繩、控制器、支腿閥、梯架操作閥、油泵等關鍵件均是采用國際一線品牌。

1.2 臂架結(jié)構(gòu)形式

1.2.1 U型桁架結(jié)構(gòu)的臂架

云梯消防車采用U型桁架結(jié)構(gòu)的臂架（圖2所示）。行業(yè)內(nèi)直臂云梯從20 m到60 m級別均有成熟產(chǎn)品。云梯車最顯著特點是速度快，梯架舉升到60 m高度，行業(yè)內(nèi)最快的速度是90 s。由于桁架結(jié)構(gòu)承載能力有限，故工作斗額定載荷劣于登高平臺消防車。因此在40 m級別以上云梯消防車，都會配置滑斗救援系統(tǒng)（如圖3所示）。操作員通過滑斗系統(tǒng)即可實現(xiàn)高空和地面的往復連續(xù)救援，救援效率更高。

圖2 云梯消防車

圖3 云梯消防車滑斗快速救援系統(tǒng)

云梯消防車一般為直臂結(jié)構(gòu)，其末節(jié)臂架靈活性不足，難以越障救援。為彌補此缺陷，行業(yè)內(nèi)廠家研發(fā)了曲臂云梯消防車（如圖4所示）。曲臂云梯消防車又分為同步伸縮和異步伸縮技術，前者只能與其余臂架同步伸縮，后者則是末節(jié)臂架可先獨立伸縮操作，然后再與其余臂架同步伸縮。從技術水平上看，異步伸縮要求更高技術水平，其對異步伸縮機構(gòu)、伸縮油缸抗拉、電纜布置等方面提出了更高的要求。從實際應用上看，各有優(yōu)劣：同步伸縮無需伸縮臂架即可操作末節(jié)臂架變幅動作，操作速度更快，但是末節(jié)必須外漏，整車長度無疑加長，對車輛通過性造成一定影響。異步伸縮可以通過將末節(jié)臂架內(nèi)藏第二節(jié)臂架，實現(xiàn)整車長度更短、末節(jié)臂架更長的目的，車輛通過性、救援靈活性也更強。曲臂云梯消防車技術目前基本上由德國馬基路斯、盧森堡亞公司掌握。

圖4 曲臂云梯消防車

1.2.2 封閉式多邊形截面臂架

登高平臺消防車采用封閉式多邊形截面臂架（如圖5所示）。此類臂架結(jié)構(gòu)，承載能力大，工作幅度遠。如54 m登高平臺消防車，工作斗載荷可達400 kg，工作幅度21 m，而同級別53 m云梯消防車工作斗載荷為300 kg，幅度為18 m。此外登高平臺消防車均具有曲臂結(jié)構(gòu)，可以單獨變幅運動，而且工作斗還可以相對臂架左右擺動，故其靈活性強。登高車一般還配置了側(cè)梯，用于梯架無法動作時，人員通過側(cè)梯應急攀爬，但是目前一般僅在50 m級別及以下車型配置。

圖5 登高平臺消防車臂架結(jié)構(gòu)

1.2.3 常規(guī)舉高噴射消防車和大跨距舉高噴射消防車

目前行業(yè)舉高噴射消防車有常規(guī)舉高噴射消防車和大跨距舉高噴射消防車兩種。常規(guī)舉高噴射消防車是國內(nèi)廠家從登高平臺消防車衍生研發(fā)出來，將登高平臺消防車工作斗替換成消防炮，其工作幅度更遠，高空滅火流量更大。尤其近年來，工作高度18 m和25 m、配置20 t水箱的舉高噴射消防車，比較受消防救援隊伍歡迎。

大跨距舉高噴射消防車則是近3年來我國工程機械廠家基于傳統(tǒng)混凝土泵車多節(jié)折疊臂架設計技術研發(fā)，是我國獨特的技術產(chǎn)品，其功能、性能參數(shù)、實用性均優(yōu)于其他國家的此類產(chǎn)品。其臂架由多節(jié)關節(jié)臂架組合構(gòu)成，可以任意調(diào)整每節(jié)臂架姿態(tài)，跨越各種障礙物，是臂架最大限度接近著火點，實現(xiàn)精準定點噴射滅火，極大提高了作業(yè)效率；如圖6所示，此類車輛具備X型支腿，在有限的布置空間中，采用左右前兩節(jié)伸縮支腿+左右后擺動支腿的設計方案，實現(xiàn)了支腿展開后更大的支撐區(qū)域，使得臂架獲得更大的工作幅度時候保證其傾翻穩(wěn)定性。此類車輛尤其適用于石油石化、天然氣等化工企業(yè)以及大型車輛難以進入火場的復雜場景（如圖7所示）。

圖6 大跨距舉高噴射消防車X型支腿

圖7 大跨距舉高噴射消防車作戰(zhàn)示意圖

1.3 支腿

目前行業(yè)普通采用H型支腿，其兼具支撐和整車調(diào)平功能，一般用于云梯消防車、登高平臺消防車、常規(guī)舉高噴射消防車。其又分為單級支腿和雙級支腿，后者由一級水平伸縮油缸+鋼絲繩組成，用于橫向跨距較大的車型。大跨距舉高噴射消防車則是為達到超遠幅度，支撐區(qū)域要求更大，故采用前伸縮后擺的X型支腿。行業(yè)內(nèi)馬基路斯支腿結(jié)構(gòu)型式為比較特殊的蛙形支腿，其支腿結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、場地適應性較好。其支腿垂直行程較小，支腿僅用于車輛粗調(diào)平，車輛的精準調(diào)平主要是通過回轉(zhuǎn)調(diào)平支撐實現(xiàn)，其最大可實現(xiàn)8°斜坡調(diào)平。

1.4 液壓系統(tǒng)

舉高消防車的液壓系統(tǒng)由變量泵恒壓比例控制、變量泵負載敏感比例控制、定量泵比例控制模式。登高平臺消防車和部分舉高噴射消防車負載管路較長，為提高系統(tǒng)響應速度，多采用恒壓比例控制模式。云梯消防車和小米段舉高噴射消防車負載管路較短，采用變量泵負載敏感比例控制，目的是減小能耗和發(fā)熱。10～20 m段的舉高噴射消防車，因其結(jié)構(gòu)簡單，成本控制要求較高，一般采用定量泵比例控制模式。液壓泵控制目前都是傳統(tǒng)液控信號控制，而比例多路閥目前都是傳統(tǒng)的開環(huán)電控比例信號控制。這類應用技術成熟，市場同類產(chǎn)品較多。目前國內(nèi)外舉高消防車液壓系統(tǒng)原理、液壓件硬件配置上基本一致，國外車輛在系統(tǒng)匹配、調(diào)校方面優(yōu)于國內(nèi)車輛。

1.5 電控系統(tǒng)

國內(nèi)外舉高消防車電控系統(tǒng)硬件核心部件（控制器、關鍵傳感器、電氣插接件）均是采用國際一線品牌，充分保證電氣穩(wěn)定性。雖然硬件層面各廠家基本一致，但是在電控系統(tǒng)軟件層面，國內(nèi)外差距較大。國外企業(yè)起步早，經(jīng)驗豐富，出廠車輛調(diào)校優(yōu)于國內(nèi)車輛，其舉高消防車臂架平順性和工作斗調(diào)平穩(wěn)定性表現(xiàn)出眾。國內(nèi)企業(yè)近年來在車輛智能化操作方面進步較大，開發(fā)出單邊支腿、自動調(diào)平、一鍵出水等特色功能，極大簡化了操作，提高了作戰(zhàn)效率。

2 國內(nèi)外舉高消防車差距

我國舉高消防車起步較晚，前期模仿多、創(chuàng)新少，設計水平、制造工藝、電控水平仍和國外廠家存在不小的差距，需要進一步提高。

2.1 設計水平

我國舉高消防車發(fā)展時間較短，前期模仿國外優(yōu)秀廠家進行設計，解決有無問題，積累經(jīng)驗。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，我國設計水平迅速提高，車輛各項參數(shù)也達到國外水平。但是在穩(wěn)定性、可靠性設計上與國外廠家還是有一定差距。比如國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)市場銷售的、消防救援隊伍實際配備的登高平臺消防車最高為88 m。90 m級以上車型則大部分為國外進口，且由于價格昂貴，大多集中在北京、上海、杭州等少數(shù)城市[2]。此外，北京、上海等一線城市，載人舉高消防車均是進口產(chǎn)品，說明市場對于國產(chǎn)舉高消防車穩(wěn)定性和可靠性存在一定疑慮。再如，我國32 m云梯消防車目前各項性能參數(shù)均達到國際一流水平，甚至滅火性能參數(shù)超過國外產(chǎn)品，但車輛長度均超過10 m，而馬基路斯和麥斯車輛長度均小于10 m，通過性優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品。其原因在于國外梯架設計更先進，同樣舉升高度下，梯架承載能力更高，梯架重疊量更小，故其長度更小。

2.2 制造工藝

國內(nèi)舉高消防車企業(yè)在臂架制造過程中，雖然配備了不少先進的制造設備，但在超長臂架焊接成型質(zhì)量的控制水平與國外企業(yè)存在差距，在焊接變形控制、關鍵尺寸的公差控制方面均不及國外企業(yè)，臂架間隙不均衡，伸縮過程中滑塊、鋼絲繩壽命短于國外產(chǎn)品，企業(yè)不得不選用厚度更大的滑塊、直徑更粗的鋼絲繩進行彌補，由此上裝重量遠大于國外企業(yè)，并且車輛在調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)各類異響、抖動等情況，企業(yè)需要花費大量時間解決此類問題。

2.3 電控水平

國內(nèi)舉高消防車電控水平近年來進步較快，出現(xiàn)了單邊支腿、一鍵出水、一鍵收車等智能化功能，但相比國外的電控水平還是存在不小差距。首先，國外先進的云梯車工作斗內(nèi)沒有稱重傳感器，直接在梯架受力最大位置設計應力傳感器，通過實時監(jiān)測梯架應力變化來限制梯架重量，更加直接地保證梯架安全和壽命。其次，國外舉高消防車可以實現(xiàn)任意支腿功能，通過實時判斷下車支撐區(qū)域大小和位置，動態(tài)計算斗允許最大工作載荷及工作幅度，最大潛力發(fā)揮車輛性能。國內(nèi)雖然也有企業(yè)宣傳配置任意支腿，但其本質(zhì)是將支撐區(qū)域劃分為若干區(qū)域，在不同區(qū)域限制工作載荷和工作幅度，理論上不能實現(xiàn)任意支腿。

3 舉高車發(fā)展趨勢

3.1 功能多能化

隨著目前國內(nèi)高層建筑大量涌現(xiàn)，高空救援面臨的情況越來越復雜，市場對舉高消防車提出了更高的要求，其中功能的多樣化的需求最迫切。在國外，舉高消防車專注高空救援，其功能的多樣化值得國內(nèi)企業(yè)借鑒和學習。如馬基路斯多功能工作斗[3]，可以配置擔架、供電、供氧、輪椅，甚至可以快速拆卸，通過搭橋功能實現(xiàn)更大的救援幅度（如圖8所示）。國內(nèi)則研發(fā)出了如三相射流噴射消防車、粉劑噴射舉高車、強臂破拆消防車等。

圖8 多功能工作斗

3.2 控制智能化

舉高消防車屬于專用特種裝備，其傳統(tǒng)操作復雜，沒有經(jīng)過系統(tǒng)培訓的操作員，難以掌握其各項操作。尤其是在面對復雜救援場景下，操作員難免出現(xiàn)緊張等情緒，對車輛操作勢必造成影響。因此，舉高消防車今后應該是簡化操作，減輕操作負擔，提高車輛智能化水平等方向發(fā)展。近年來，各大廠家也推出如一鍵展車、一鍵收車、一鍵出水、一鍵自動調(diào)平等功能，深受一線消防指戰(zhàn)員歡迎。但這些尚屬比較簡單的智能化應用，還需要國內(nèi)企業(yè)結(jié)合國情開發(fā)更深層的應用。比如國外舉高車具有垂直救援功能，消防員僅需操作一個手柄，即可實現(xiàn)梯架變幅和伸縮動作，同時保證工作斗垂直升降過程中工作幅度不變，這特別適合在深井被困人員救援的場景。

3.3 關鍵件國產(chǎn)化

舉高消防車為保證高可靠性、高穩(wěn)定性，其底盤、控制器、核心液壓閥、水泵、水炮均是從歐美國家進口，尤其是底盤。由于進口底盤在可靠性方面優(yōu)于國產(chǎn)底盤，在2020年的新冠疫情爆發(fā)和中美貿(mào)易摩擦加劇時期，國內(nèi)企業(yè)面臨關鍵核心件供貨周期不確定，訂單無法按時交付等問題，消防救援隊伍面臨無車可用等局面，人們?nèi)罕姷纳拓敭a(chǎn)受到潛在的威脅。因此，舉高消防車企業(yè)應在保證可靠性、穩(wěn)定性的基礎上，投入更多資源進行國產(chǎn)化，擺脫“卡脖子”的現(xiàn)狀，不再受制于人。

3.4 生產(chǎn)模塊化

消防車屬于公共服務產(chǎn)品，消防救援隊伍通過招投標形式進行采購，單次采購數(shù)量較少。企業(yè)一般是采用訂單式生產(chǎn)模式，沒有庫存產(chǎn)品。訂單式生產(chǎn)意味著產(chǎn)品無法形成批量，企業(yè)無法批量訂購外購外協(xié)件，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長。目前國內(nèi)舉高消防車整車生產(chǎn)周期平均在3個月左右，若是要求進口底盤則長達8個月。因此企業(yè)需要加大研發(fā)投入，推進國產(chǎn)化、模塊化、通用化，實現(xiàn)不同車型大部分零部件通用、統(tǒng)型，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，提高競爭力。消防救援隊伍也能迅速應用新產(chǎn)品，隨時應對各項突發(fā)災害。

3.5 成套解決方案

高空救援場景越來越復雜，僅依靠舉高消防車難以實現(xiàn)救援目的，需要其他車輛協(xié)同作戰(zhàn)。例如，舉高消防車要實現(xiàn)長時間高空滅火，必須要大型水罐消防車持續(xù)供水。這就要求舉高消防車和水罐消防車能夠?qū)崿F(xiàn)水路接口規(guī)格、大小相適應，壓力、流量等數(shù)據(jù)實時傳輸，在不同高度下，水罐消防車能夠自動調(diào)整供水壓力、流量，從而實現(xiàn)最大化的滅火效果。實際應用中，由于不同類型車輛屬于不同廠家生產(chǎn)，車輛之間協(xié)同作戰(zhàn)能力弱，甚至無法配合。因此國內(nèi)舉高消防車企業(yè)不能局限于舉高裝備的研發(fā)，而要思考結(jié)合一線消防救援實際需求，開發(fā)成套的解決方案。這樣既提高企業(yè)競爭性，也推進中國消防救援事業(yè)的發(fā)展，同時也體現(xiàn)了企業(yè)的社會責任感。

4 結(jié)語

本文對舉高消防車關鍵結(jié)構(gòu)件、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)進行了詳細論述，并指出了我國舉高消防車與國外先進產(chǎn)品的差距和實際使用中的不足，并依據(jù)筆者多年的實際工作經(jīng)驗對未來舉高消防車發(fā)展趨勢，期望能對我國舉高消防車未來的發(fā)展起到促進作用。