基于模塊化的應急救援消防車開發與應用研究

姓名：劉楓，出生年月：1972年5月，性別：男，民族：漢，籍貫：吉林，學歷：大學，研究方向：機械設計與制造

項目來源：湖南省教育廳科學研究項目20C1053《基于模塊化的應急救援消防車開發與應用研究》

摘 要：本文服務于大規模、跨地域、長時間、高強度、多領域的應急救災活動實戰需要，對基于模塊化的應急救援裝備進行開發與應用研究，該項目實現各類裝備和保障物資“集裝箱”式調運，滿足全程供應、跨域高效投送的實戰保障需求，能夠最大限度地降低人民群眾在災害中的損失，進一步提高消防救援隊伍的裝備建設水平和實戰能力。

關鍵詞：消防車;模塊化;應急救援;裝備

一 、項目研發背景

我國位于北半球中緯度環球自然災害帶與環太平洋災害帶交匯位置，自然災害發生廣泛、災種多樣，加之近年溫室效應導致全球升溫等生態環境的整體惡化，大大加重了中國自然災害的嚴峻程度，全國消防救援隊伍全年出動總數高位運行，應急搶險救災任務更加艱巨、繁重，逐漸暴露出我國消防救援存在的一些問題，特別是消防救援部門應急反應能力有待提升，應急救援覆蓋范圍有待擴大。湖南省消防總隊為完善應急救援裝備和戰勤保障模式，委托三一汽車制造有限公司展開對基于模塊化的應急救援消防車開發與應用研究。

所謂模塊化設計，就是將系統分解為相對獨立的標準模塊，通過統一的設計規則，規范各模塊接口技術、幾何形狀、尺寸及位置等邊界條件，使各模塊在自身的技術演進的同時，能夠通過統一的接口條件組成新系統。使產品更新能夠以最小的代價，獲得最大的效率。

二、 國內外研究現狀分析

1.國外研究現狀分析

以歐美日為代表的國外救援裝備行業代表廠家有Britannia Fire，Amerex，Buckeye，Oshkosh，Rosenbauer，MORITA，REV Group，Fil Man Made Group，Safex，Strike First等，其救援裝備專業化程度高，救援行業的配套產品已形成成熟配套體系。從專用底盤、專用型材等到各種救援工具、救援輔具一應俱全。當然，其缺點也很明顯：

（1）價格高昂，由于國外的人力成本高，以及運輸和關稅成本等，同類消防車產品的價格是國內產品的一倍甚至數倍。

（2）水土不服，由于國情不同，理念不同，例如國外的消防隊很多是私人組織，救援方式也就截然不同，造成國外的技術產品到了國內不適用的情況。

（3）救援范圍不全，國外的救援裝備公司往往產業專一，缺乏我國這種全面的裝備制造體系。

2.國內研究現狀分析

我國國內的應急救援裝備行業始于上世紀八十年代，至今只有三十多年時間，救援裝備功能相對單一，各種配套部件和體系、組織構架尚處在初始發展階段，目前主要存在以下問題：

（1）裝備型號規格繁雜、隨車器材標準不一，裝備種類多、管理困難，調集時間長。

（2）創新能力不足。救援裝備制造企業總體研發能力較弱，投入不足，模塊化程度低，功能較單一。

（3）缺乏行業配套和標準規范，多數廠家處于拼裝，改裝的作坊業態，產業規模，產品功能質量很難滿足救援裝備專項作業的特殊要求。

三、 研發過程

1.設計方案

以自卸式底盤和標準模塊箱為運輸載體，按照“利于實戰、類別清晰，取用方便、結構緊湊”的原則，綜合利用各種消防器材分災害類別進行模塊箱設計。內部根據各救援功能模塊設置活動托盤、輸送滾道，模塊箱尺寸6500×2500×2400mm。整車性能符合GB1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》的規定及GB7956.1《消防車技術要求及試驗方法》的相關具體規定。各標準模塊方艙實現功能如下：

（1）通信指揮模塊，可實現應急救援不間斷通信指揮功能。

（2）抗洪搶險模塊，可實現抗洪搶險救援及其救援裝備快速調派。

（3）森林滅火模塊，可實現森林救援及其救援裝備的快速調派。

（4）氣瓶運輸模塊，可裝載充滿氣體的空呼氣瓶500個以上，氣瓶配備固定保護裝置。

（5）（重型）地質救援模塊，可實現重型地質災害救援及其救援裝備的快速調派。

（6）（輕型）地質救援模塊，可實現輕型地質災害救援及其救援裝備的快速調派。

（7）石化救援模塊，可實現石油化工災害救援及其救援裝備的快速調派。

（8）水域救援（山岳）模塊，可實現水域（山岳）災害救援及其救援裝備的快速調派和轉運，實現“一箱兩用”功能。

（9）砂石裝袋機模塊，可用于抗洪搶險現場裝袋，每小時裝袋400個以上。

（10）機器人運輸模塊，用于無人機和智能消防機器人快速調派和轉運。

2.模塊箱設計

外骨架采用碳鋼焊接后整體電泳和面漆，具體材料為：槽鋼（底部導軌）+鋼型材（骨架）;內骨架主要結構主要采用40mm×40mm高強度鋁合金型材，部分采用40mm×80mm高強度鋁合金型材;內裝飾、地板、隔板均為3mm輕質防腐鋁合金結構，表面作陽極氧化處理;鋁合金板材通過具有彈性、高粘接強度進口連接密封膠與主結構相聯;可根據需要調節每層高度和寬度，模塊箱整體做防銹、防滑、防水處理。

模塊箱門：所有模塊箱均采用上下對開門，采用氣彈簧支撐;在底盤上設置有橡膠緩沖塊保證下開門在使用過程中外部油漆不脫落損傷。所有模塊箱門設置鎖止裝置，在開啟狀態設置了保護裝置。

各門設置了照明系統（共8個燈帶，每個燈帶功率21W;提供兩個容量120AH的蓄電池，可獨立為照明系統持續供電大于12小時，在兩側設置了照明開關;

3. 車廂骨架仿真計算

基于Hyper works進行有限元分析，進行車體及承重單元的優化設計，在箱體提升過程中，車廂前部最大變形4.1mm，骨架前部方形鋼管和拉臂鉤工字鋼連接的焊縫處應力最大，最大應力361.7MPa，其余部位應力小于大多小于235MPa，結構強度滿足要求。

四、結語

目前模塊化消防車第一代樣機試制已完成，其中砂石裝袋機模塊消防車在參與2020年夏季長江岳陽段抗洪搶險救災中良好應用，本項目的應用與研究符合市場需求，具備廣闊的應用前景。

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