基于純電公交車火災(zāi)特性的滅火救援對策分析

摘 要：純電公交車逐漸成為公交車主力型號。然而，因使用了鋰電池，純電公交車的火災(zāi)危險性有所提升。為更好地應(yīng)對純電公交車火災(zāi)事故，本文首先分析了這類火災(zāi)的事故特點，之后根據(jù)現(xiàn)有研究成果提出了應(yīng)急救援對策。結(jié)果表明，純電公交車具有突發(fā)性強，燃燒劇烈、煙氣大，火災(zāi)蔓延快等特點。通過分析應(yīng)急救援對策，從有效的煙氣處置和滅火策略等角度提出了提升滅火救援工作的相應(yīng)對策。這項工作對提升消防救援隊伍的滅火救援效率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：純電公交車 火災(zāi)事故 火災(zāi)特點 滅火救援對策

為實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，我國制定了“雙碳”政策。在交通領(lǐng)域，由于動力鋰電池在環(huán)境保護方面的優(yōu)勢，電動車已經(jīng)逐漸走進大眾視野。公交車作為一項便利出行的選擇，在城市交通運載方面扮演著重要的角色。近年來，隨著綠色理念的逐漸深入，許多城市都推進交通運輸領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新過。以杭州市為例，為大力發(fā)展綠色公共交通，構(gòu)建綠色低碳的交通網(wǎng)絡(luò)，純電動公交車也逐漸成為公交集團的主力，并取得了明顯成效。

然而，我們必須看到，純電動公交車在給人民群眾帶來廣泛便利的同時，它的火災(zāi)事故也屢見不鮮。例如，例如，2024年6月4日，大連發(fā)生一起新能源公交車火災(zāi)。公交車由于載客量較大，同時空間又較為封閉，出口少，一旦發(fā)生火災(zāi)容易造成嚴(yán)重的傷亡，帶來嚴(yán)重的社會影響。此外，由于使用鋰電池作為驅(qū)動力，相比普通公交車火災(zāi)，純電動公交車具有鋰電池火災(zāi)特性，如火災(zāi)蔓延速度快，煙氣大，滅火困難等特點。這些特征不僅給乘客的逃生增加了困難，也給滅火救援工作帶來了新挑戰(zhàn)。面對純電公交車火災(zāi)，如何快速有效地采取措施以最大限度地拯救人員生命和降低財產(chǎn)損失是消防工作者的一項重要任務(wù)。在此背景下，本文首先分析了純電公交車的火災(zāi)事故特點，其次，從滅火救援的角度出發(fā)討論了火災(zāi)事故的應(yīng)對措施。文章的結(jié)果對于提升消防救援隊伍的應(yīng)急處置能力具有重要意義。

1 純電公交車火災(zāi)事故特征

在討論純電公交車火災(zāi)事故之前，首先應(yīng)該明確事故對象的定義和邊界。新能源公交車是指使用鋰電池作為能源的[1]，完全依靠電機驅(qū)動的客車。按照動力來源分，目前城市公交用車主要分為燃油公交車、純電公交車、混合動力公交車和燃料電池公交車。以杭州市為例，目前公交集團的新能源電動車以純電動為主。

1.1 突發(fā)性強

純電公交車火災(zāi)的突發(fā)性強主要源于鋰電池在特定條件下容易發(fā)生熱失控，并迅速導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。熱失控是電池內(nèi)部一系列自加速化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，其觸發(fā)機制復(fù)雜，可能包括以下幾方面：機械沖擊（如交通事故導(dǎo)致電池包破裂或短路）、電氣異常（如過充、過放或電池組內(nèi)部不均衡）、熱環(huán)境影響（如外界高溫或散熱不足）等。由于鋰電池單體間高度緊密排列，一旦熱失控發(fā)生，其釋放的大量熱量會迅速蔓延至相鄰電池單體，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使火勢在極短時間內(nèi)擴大。此外，鋰電池內(nèi)部的電解液高度易燃，與正極和負(fù)極材料反應(yīng)后會釋放可燃?xì)怏w（如一氧化碳、甲烷等），這些氣體在密閉或半封閉的車輛內(nèi)部空間迅速聚集，極易引發(fā)二次爆炸或助燃[2]。現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)（BMS）盡管能監(jiān)測電池組的溫度、電壓等參數(shù)，但對于內(nèi)部隱性故障（如隔膜損傷或微短路）難以有效監(jiān)測，導(dǎo)致潛在危險難以及時預(yù)警。特別是在公交車運行環(huán)境中，復(fù)雜的動態(tài)振動和電氣負(fù)荷波動進一步增加了系統(tǒng)失效的概率。一旦火災(zāi)發(fā)生，由于突發(fā)性強、傳播速度快，乘客和司機通常難以在短時間內(nèi)有效逃生，從而造成更大的安全隱患和社會影響。這種火災(zāi)的突發(fā)性不僅來源于技術(shù)層面，也受到運行條件和管理手段的限制，形成多因素疊加的復(fù)雜風(fēng)險。

1.2 燃燒劇烈，煙氣大

由于公交車內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料和車輛構(gòu)件包含了許多有機高分子材料，這使得火災(zāi)事故具有燃燒劇烈，煙氣大的特點，而且煙氣具有很強的毒性 [3]。首先，構(gòu)成車輛動力系統(tǒng)的鋰電池本身就是主要可燃物，燃燒時會釋放大量的高溫?zé)煔夂陀卸練怏w，例如一氧化碳和氟化氫等。這些氣體會對人體造成較大傷害。此外，由于鋰電池正極材料的特殊性，高溫下會分解并釋放出氧氣，這不僅加劇了可燃物的燃燒效率，還會增快火情蔓延的速度。其次，車輛本身包含了大量的高分子可燃材料，如塑料車座、密封構(gòu)件、橡膠輪胎等。這些都是易燃物，極容易著火釋放大量熱量。相關(guān)錐型量熱實驗表明，可燃物的單位熱釋放速率可達(dá)500kW/m2，整車燃燒的峰值熱釋放速率可達(dá)25.4MW[4]。這些材料在高溫下迅速分解并產(chǎn)生大量煙霧和毒性物質(zhì)，進一步增加逃生難度。

更為重要的是有毒要害的高溫?zé)煔膺M一步增加了人員逃生的困難。根據(jù)研究結(jié)果，火災(zāi)一般分為燃料控制和通風(fēng)控制兩類。公交車具有較為密閉空間結(jié)構(gòu)，屬于通風(fēng)控制型火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，由于較少的開口，浮力作用下的熱煙氣需要向外溢出而新鮮空氣在內(nèi)外壓差的作用下需要流入公交車內(nèi)部。兩種不同作用機制的氣體流動形成了一種競爭機制，共同控制公交車火災(zāi)的煙氣水平。一般認(rèn)為，流入公交車的新鮮空氣不足以使可燃物發(fā)生完全燃燒，因此公交車火災(zāi)具有較大的煙氣。可燃?xì)怏w和煙氣容易在車內(nèi)迅速積聚，形成高濃度的毒性環(huán)境，短時間內(nèi)即可致人窒息或中毒。同時，由于公交車在設(shè)計上以乘客容量和結(jié)構(gòu)強度為主，通風(fēng)條件有限，加上火災(zāi)時濃煙的熱上升特性，使得煙氣迅速擴散到整車的每一個角落。再者，如果車輛火災(zāi)發(fā)生在隧道、車庫等封閉空間中，煙氣的擴散和稀釋受到進一步限制，可能導(dǎo)致周圍環(huán)境毒性進一步升高，危及更多人群。

1.3 火災(zāi)蔓延快

純電公交車火災(zāi)具有“火災(zāi)蔓延快”的顯著特征，這與鋰電池的熱失控特性、車體材料的高可燃性以及公交車特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)。有學(xué)者研究表明，純電公交車火災(zāi)可以分為起火、火災(zāi)蔓延、火災(zāi)快速發(fā)展和轟燃等4個階段。研究顯示，火災(zāi)后的2分鐘左右即可發(fā)生轟燃。這無疑反映出純電公交車火災(zāi)失控速度非常快[3]。

首先，鋰電池的熱失控效應(yīng)是火災(zāi)迅速蔓延的核心原因。鋰電池在遭受機械沖擊、過充、過放、電池單體短路或高溫環(huán)境影響時，會發(fā)生熱失控，迅速釋放大量熱量。由于電池組內(nèi)電池單體通常高度密集排列，熱失控的熱量和燃燒產(chǎn)物會快速傳導(dǎo)至相鄰電池單體，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使火勢在短時間內(nèi)迅速擴大。實驗表明，單體電池?zé)崾Э乜赡茉跀?shù)秒內(nèi)點燃整個電池模塊，而整個電池包的燃燒僅需幾分鐘便可完全失控。其次，車體材料的高可燃性進一步加劇了火勢的蔓延速度。公交車內(nèi)部大量使用塑料、橡膠、泡沫等高分子材料作為內(nèi)飾或隔熱層，這些材料在高溫下極易分解并助燃，釋放大量的熱量和可燃性氣體。尤其是在封閉的車廂環(huán)境中，這些可燃物質(zhì)會與燃燒產(chǎn)生的高溫氣流共同作用，使火焰迅速擴展。此外，公交車的結(jié)構(gòu)特點也為火災(zāi)蔓延提供了便利條件。公交車通常具有較大的車廂空間和多層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，火焰可以沿著座椅間隙、地板下方電纜槽、通風(fēng)管道等路徑快速傳播。車頂往往是電池包、線路或空調(diào)系統(tǒng)的集成位置，一旦電池起火，火勢可能迅速向整個車頂蔓延，并通過車內(nèi)的電纜、管道將火災(zāi)擴展到其他部位。

2 基于事故特點的應(yīng)急救援對策分析

2.1 煙氣處置對策

制定煙氣處置對策對于理解公交車火災(zāi)中的煙氣運動規(guī)律和優(yōu)化逃生與救援措施具有重要意義。從現(xiàn)有研究來看，一些學(xué)者重點分析了車內(nèi)火災(zāi)煙氣的流動特性以及敲擊公交車窗戶的最佳位置，以便于排煙和降低車內(nèi)溫度。這些研究不僅為乘客自救提供了指導(dǎo)，也為救援人員的破拆操作提供了理論依據(jù)。

公交車潛在起火位置多樣，通風(fēng)條件復(fù)雜，不同的火災(zāi)場景和燃燒條件可能會導(dǎo)致煙氣運移規(guī)律發(fā)生變化。例如，公交車內(nèi)部具有較多的座椅，可能會對煙氣流動具有一定的阻擋作用；此外，公交車內(nèi)的窗戶多，燃燒損毀窗戶的位置和順序會顯著影響煙氣的排放效果。此外。研究還指出，消防救援人員的破拆的位置和方法應(yīng)結(jié)合火源位置和燃燒發(fā)展階段[5]。早期火災(zāi)中，破拆適當(dāng)?shù)拇皯粲兄跍p少煙氣濃度，但在火災(zāi)已進入猛烈燃燒階段時，過大的通風(fēng)可能反而使火勢擴展更快。因此，破拆窗戶的操作應(yīng)基于實時的火災(zāi)動態(tài)評估。此外，研究結(jié)果表明，破拆公交車中后部的窗戶能夠有效排除有毒煙氣，同時降低車內(nèi)溫度，從而為乘客爭取更多的逃生時間。然而，這種操作也可能帶來一定的負(fù)面效應(yīng)。破拆窗戶后，通風(fēng)面積增加，外部新鮮空氣進入車廂，雖然可以稀釋煙氣，但也可能加速燃燒過程。外界氧氣的補充可能導(dǎo)致可燃物燃燒更加劇烈，從而縮短火災(zāi)達(dá)到轟燃（flashover）階段的時間。這一現(xiàn)象在火災(zāi)動力學(xué)研究中得到證實，表明破拆窗戶操作需要謹(jǐn)慎權(quán)衡其排煙與助燃的雙重效應(yīng)。

總結(jié)來看，破拆窗戶排煙的策略具有合理性，但其效用存在復(fù)雜性和雙重性。為優(yōu)化這一措施，建議在實際救援中結(jié)合以下幾點：一是基于車內(nèi)煙氣流動和火源分布選擇破拆點；二是監(jiān)控破拆后的火災(zāi)行為，防止因通風(fēng)不當(dāng)導(dǎo)致火勢惡化；三是加強針對公交車火災(zāi)煙氣規(guī)律的實驗和模擬研究，為救援人員制定更科學(xué)的破拆方案提供數(shù)據(jù)支持。這不僅有助于提高火災(zāi)救援效率，也能為乘客自救提供更安全的操作指導(dǎo)。

2.2 滅火策略分析

純電公交車在火災(zāi)特性上既包含傳統(tǒng)公交車的特點，又因鋰電池系統(tǒng)的存在，表現(xiàn)出不同的火災(zāi)特性。因此，其滅火策略需結(jié)合鋰電池的特殊性進行調(diào)整。從整體上看，鋰電池火災(zāi)通常被歸類為E類火災(zāi)（帶電火災(zāi)），但由于鋰電池組件的復(fù)雜性，其火災(zāi)特性實際上涵蓋了多種火災(zāi)類型。具體而言，電池的隔膜材料和電極材料在燃燒時表現(xiàn)為A類火災(zāi)（固體可燃物火災(zāi)）；電解液因其高易燃性屬于B類火災(zāi)（液體火災(zāi)）；而在熱失控過程中釋放的氫氣和其他易燃?xì)怏w又使其具有C類火災(zāi)（氣體火災(zāi)）的特征。這種多元化的火災(zāi)特性使得鋰電池火災(zāi)更加復(fù)雜，撲救難度顯著提高。從燃燒學(xué)的角度來看，燃燒需要同時具備可燃物、助燃物和點火源三要素，而鋰電池本身完全符合這三個條件：電極材料和電解液構(gòu)成可燃物，電池化學(xué)反應(yīng)釋放氧化劑構(gòu)成助燃物，熱失控過程的高溫和電弧可視為點火源。因此，鋰電池火災(zāi)一旦發(fā)生，其自我支持的燃燒機制使得抑制更加困難。

針對鋰電池火災(zāi)的撲救，現(xiàn)有滅火劑主要分為氣體、水基和固體類。然而，純電公交車火災(zāi)通常規(guī)模較大且場地復(fù)雜，氣體滅火劑難以覆蓋整個火場，固體滅火劑對大面積火災(zāi)的使用效率較低。因此，水基滅火劑仍是最有效和常用的介質(zhì)。水具有優(yōu)異的冷卻性能，通過降低電池溫度來抑制熱失控的蔓延，同時消防栓等供水設(shè)施也為大規(guī)模火災(zāi)的持續(xù)滅火提供了便利條件。研究表明，水噴霧是撲救鋰電池火災(zāi)的較佳選擇，其滅火機理主要依靠冷卻和窒息作用[6]。噴霧形式能夠覆蓋更大面積，提升冷卻效率，同時對明火具有較好的撲滅效果。在實際滅火操作中，當(dāng)消防救援隊伍到達(dá)現(xiàn)場后，應(yīng)優(yōu)先組織滅火組對著火的鋰電池組進行持續(xù)冷卻。推薦使用多噴頭布置以確保覆蓋面積，同時應(yīng)提高噴霧流量，增加冷卻效果。噴水角度的選擇也十分關(guān)鍵，應(yīng)確保水流均勻覆蓋電池組表面，尤其是電池?zé)崾Э貐^(qū)域，以有效阻斷熱量傳播。此外，由于鋰電池火災(zāi)會釋放大量有毒氣體（如氟化氫、一氧化碳等），消防人員必須配備防護裝備，如防毒面罩和防化服，以防止吸入有害氣體或接觸高溫材料帶來的身體傷害。同時，救援指揮人員需實時監(jiān)測火勢和煙氣擴散情況，避免因滅火過程中通風(fēng)改變引發(fā)火勢擴散或次生危險。

3 結(jié)語

開展純電公交車火災(zāi)事故特點分析，制定應(yīng)急救援策略對提升消防救援效率，降低財產(chǎn)損失和拯救人民生命安全具有重要意義。通過事故分析、文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，純電公交車火災(zāi)事故具有突發(fā)性強，燃燒劇烈、煙氣大，火災(zāi)蔓延快，社會影響大等顯著特點。這些事故特點給消防救援工作帶來了極大的不便。在總結(jié)事故特點，文獻(xiàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們在事故應(yīng)對策略方面提出針對性的應(yīng)對措施，如煙氣處置和滅火策略分析。對于煙氣處置，雖然破窗能夠加快排煙速度，但也應(yīng)當(dāng)注意新鮮空氣的補入也會增加燃燒強度。對于滅火策略，使用細(xì)水霧是一項有效措施，加大流量和增加覆蓋面積對抑制鋰電池燃燒具有重要作用。

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