基于模塊化的應(yīng)急救援消防車(chē)開(kāi)發(fā)與應(yīng)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(xué)歷：大學(xué)，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造

項(xiàng)目來(lái)源：湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目20C1053《基于模塊化的應(yīng)急救援消防車(chē)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究》

摘 要：本文服務(wù)于大規(guī)模、跨地域、長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度、多領(lǐng)域的應(yīng)急救災(zāi)活動(dòng)實(shí)戰(zhàn)需要，對(duì)基于模塊化的應(yīng)急救援裝備進(jìn)行開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)各類(lèi)裝備和保障物資“集裝箱”式調(diào)運(yùn)，滿(mǎn)足全程供應(yīng)、跨域高效投送的實(shí)戰(zhàn)保障需求，能夠最大限度地降低人民群眾在災(zāi)害中的損失，進(jìn)一步提高消防救援隊(duì)伍的裝備建設(shè)水平和實(shí)戰(zhàn)能力。

關(guān)鍵詞：消防車(chē);模塊化;應(yīng)急救援;裝備

一 、項(xiàng)目研發(fā)背景

我國(guó)位于北半球中緯度環(huán)球自然災(zāi)害帶與環(huán)太平洋災(zāi)害帶交匯位置，自然災(zāi)害發(fā)生廣泛、災(zāi)種多樣，加之近年溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球升溫等生態(tài)環(huán)境的整體惡化，大大加重了中國(guó)自然災(zāi)害的嚴(yán)峻程度，全國(guó)消防救援隊(duì)伍全年出動(dòng)總數(shù)高位運(yùn)行，應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)更加艱巨、繁重，逐漸暴露出我國(guó)消防救援存在的一些問(wèn)題，特別是消防救援部門(mén)應(yīng)急反應(yīng)能力有待提升，應(yīng)急救援覆蓋范圍有待擴(kuò)大。湖南省消防總隊(duì)為完善應(yīng)急救援裝備和戰(zhàn)勤保障模式，委托三一汽車(chē)制造有限公司展開(kāi)對(duì)基于模塊化的應(yīng)急救援消防車(chē)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究。

所謂模塊化設(shè)計(jì)，就是將系統(tǒng)分解為相對(duì)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)則，規(guī)范各模塊接口技術(shù)、幾何形狀、尺寸及位置等邊界條件，使各模塊在自身的技術(shù)演進(jìn)的同時(shí)，能夠通過(guò)統(tǒng)一的接口條件組成新系統(tǒng)。使產(chǎn)品更新能夠以最小的代價(jià)，獲得最大的效率。

二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

1.國(guó)外研究現(xiàn)狀分析

以歐美日為代表的國(guó)外救援裝備行業(yè)代表廠家有Britannia Fire，Amerex，Buckeye，Oshkosh，Rosenbauer，MORITA，REV Group，F(xiàn)il Man Made Group，Safex，Strike First等，其救援裝備專(zhuān)業(yè)化程度高，救援行業(yè)的配套產(chǎn)品已形成成熟配套體系。從專(zhuān)用底盤(pán)、專(zhuān)用型材等到各種救援工具、救援輔具一應(yīng)俱全。當(dāng)然，其缺點(diǎn)也很明顯：

（1）價(jià)格高昂，由于國(guó)外的人力成本高，以及運(yùn)輸和關(guān)稅成本等，同類(lèi)消防車(chē)產(chǎn)品的價(jià)格是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的一倍甚至數(shù)倍。

（2）水土不服，由于國(guó)情不同，理念不同，例如國(guó)外的消防隊(duì)很多是私人組織，救援方式也就截然不同，造成國(guó)外的技術(shù)產(chǎn)品到了國(guó)內(nèi)不適用的情況。

（3）救援范圍不全，國(guó)外的救援裝備公司往往產(chǎn)業(yè)專(zhuān)一，缺乏我國(guó)這種全面的裝備制造體系。

2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

我國(guó)國(guó)內(nèi)的應(yīng)急救援裝備行業(yè)始于上世紀(jì)八十年代，至今只有三十多年時(shí)間，救援裝備功能相對(duì)單一，各種配套部件和體系、組織構(gòu)架尚處在初始發(fā)展階段，目前主要存在以下問(wèn)題：

（1）裝備型號(hào)規(guī)格繁雜、隨車(chē)器材標(biāo)準(zhǔn)不一，裝備種類(lèi)多、管理困難，調(diào)集時(shí)間長(zhǎng)。

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

（3）缺乏行業(yè)配套和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，多數(shù)廠家處于拼裝，改裝的作坊業(yè)態(tài)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品功能質(zhì)量很難滿(mǎn)足救援裝備專(zhuān)項(xiàng)作業(yè)的特殊要求。

三、 研發(fā)過(guò)程

1.設(shè)計(jì)方案

以自卸式底盤(pán)和標(biāo)準(zhǔn)模塊箱為運(yùn)輸載體，按照“利于實(shí)戰(zhàn)、類(lèi)別清晰，取用方便、結(jié)構(gòu)緊湊”的原則，綜合利用各種消防器材分災(zāi)害類(lèi)別進(jìn)行模塊箱設(shè)計(jì)。內(nèi)部根據(jù)各救援功能模塊設(shè)置活動(dòng)托盤(pán)、輸送滾道，模塊箱尺寸6500×2500×2400mm。整車(chē)性能符合GB1589-2016《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》的規(guī)定及GB7956.1《消防車(chē)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》的相關(guān)具體規(guī)定。各標(biāo)準(zhǔn)模塊方艙實(shí)現(xiàn)功能如下：

（1）通信指揮模塊，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援不間斷通信指揮功能。

（2）抗洪搶險(xiǎn)模塊，可實(shí)現(xiàn)抗洪搶險(xiǎn)救援及其救援裝備快速調(diào)派。

（3）森林滅火模塊，可實(shí)現(xiàn)森林救援及其救援裝備的快速調(diào)派。

（4）氣瓶運(yùn)輸模塊，可裝載充滿(mǎn)氣體的空呼氣瓶500個(gè)以上，氣瓶配備固定保護(hù)裝置。

（5）（重型）地質(zhì)救援模塊，可實(shí)現(xiàn)重型地質(zhì)災(zāi)害救援及其救援裝備的快速調(diào)派。

（6）（輕型）地質(zhì)救援模塊，可實(shí)現(xiàn)輕型地質(zhì)災(zāi)害救援及其救援裝備的快速調(diào)派。

（7）石化救援模塊，可實(shí)現(xiàn)石油化工災(zāi)害救援及其救援裝備的快速調(diào)派。

（8）水域救援（山岳）模塊，可實(shí)現(xiàn)水域（山岳）災(zāi)害救援及其救援裝備的快速調(diào)派和轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)“一箱兩用”功能。

（9）砂石裝袋機(jī)模塊，可用于抗洪搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)裝袋，每小時(shí)裝袋400個(gè)以上。

（10）機(jī)器人運(yùn)輸模塊，用于無(wú)人機(jī)和智能消防機(jī)器人快速調(diào)派和轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.模塊箱設(shè)計(jì)

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(dǎo)軌）+鋼型材（骨架）;內(nèi)骨架主要結(jié)構(gòu)主要采用40mm×40mm高強(qiáng)度鋁合金型材，部分采用40mm×80mm高強(qiáng)度鋁合金型材;內(nèi)裝飾、地板、隔板均為3mm輕質(zhì)防腐鋁合金結(jié)構(gòu)，表面作陽(yáng)極氧化處理;鋁合金板材通過(guò)具有彈性、高粘接強(qiáng)度進(jìn)口連接密封膠與主結(jié)構(gòu)相聯(lián);可根據(jù)需要調(diào)節(jié)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(mén)：所有模塊箱均采用上下對(duì)開(kāi)門(mén)，采用氣彈簧支撐;在底盤(pán)上設(shè)置有橡膠緩沖塊保證下開(kāi)門(mén)在使用過(guò)程中外部油漆不脫落損傷。所有模塊箱門(mén)設(shè)置鎖止裝置，在開(kāi)啟狀態(tài)設(shè)置了保護(hù)裝置。

各門(mén)設(shè)置了照明系統(tǒng)（共8個(gè)燈帶，每個(gè)燈帶功率21W;提供兩個(gè)容量120AH的蓄電池，可獨(dú)立為照明系統(tǒng)持續(xù)供電大于12小時(shí)，在兩側(cè)設(shè)置了照明開(kāi)關(guān);

3. 車(chē)廂骨架仿真計(jì)算

基于Hyper works進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行車(chē)體及承重單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在箱體提升過(guò)程中，車(chē)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(yīng)力最大，最大應(yīng)力361.7MPa，其余部位應(yīng)力小于大多小于235MPa，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

四、結(jié)語(yǔ)

目前模塊化消防車(chē)第一代樣機(jī)試制已完成，其中砂石裝袋機(jī)模塊消防車(chē)在參與2020年夏季長(zhǎng)江岳陽(yáng)段抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)中良好應(yīng)用，本項(xiàng)目的應(yīng)用與研究符合市場(chǎng)需求，具備廣闊的應(yīng)用前景。

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