王路兵

應急管理部消防救援局 北京 100054

1 前言

消防裝備維修車是消防救援隊伍車輛裝備日常維護和現(xiàn)場搶修的基礎(chǔ)，是執(zhí)勤車輛器材發(fā)揮作戰(zhàn)效能的基本保證，科學定位維修車輛的功能和做好結(jié)構(gòu)設(shè)計是整車設(shè)計的重點。

2 車輛配備必要性

轉(zhuǎn)制后，消防救援隊伍擔負著“全災種、大應急”的新職能、新任務，成為了應急救援的國家隊、主力軍，職責大幅拓展，任務大量增加，在原有防滅火和以搶救人員生命為主的應急救援任務基礎(chǔ)上，地震、水災、泥石流等自然災害和交通、?；返仁鹿实木仍?，都成了救援的主責。消防救援隊伍車輛和裝備在應急救援現(xiàn)場持續(xù)作戰(zhàn)時間大大延長，對車輛裝備的安全性、可靠性有了更高的要求。

為切實提高滅火救援現(xiàn)場的車輛裝備技術(shù)保障水平，及時排除車輛裝備故障，消防救援隊伍應立足自我建設(shè)、自我保障，配備多功能、多用途、機動靈活的裝備維修車輛，強化區(qū)域、總隊、支隊三級裝備維修體系，為應急救援提供堅實的技術(shù)保障。

3 車輛功能定位

消防裝備維修車應滿足消防救援隊伍戰(zhàn)時應急搶修和日常裝備巡檢、零配件運送等多重任務。車輛既要自帶發(fā)電機、大功率照明燈，實現(xiàn)應急照明，又需配置隨車空壓機、氣動工具組，安裝機具柜、檢測臺，分類存放維修、檢測、電動、氣動工具，使整車具備機動靈活、功能多樣的特點。

a.搶修維保功能:裝配充氣泵、機具柜、氣動工具組、千斤頂、套筒、風炮、扭力扳手等設(shè)備，滿足車輛維修、保養(yǎng)需要。

b.供電照明功能：裝配車載發(fā)電機、泛光工作燈，滿足夜間照明、車廂和工作臺照明需要。

c.現(xiàn)場檢測功能：裝配車輛診斷設(shè)備、傳感器測試儀、正時儀、燈光檢測儀、流量測量、電路檢測設(shè)備、轉(zhuǎn)速計等設(shè)備，滿足車輛裝備檢測需要。

d.零配件運送功能:裝配零配件柜，滿足遠距離維修隨車備件充足的要求。

4 車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 整車組成

消防裝備維修車由底盤、液壓升降尾板、車載發(fā)電機、配供電系統(tǒng)、空氣壓縮機、車載空調(diào)及換氣系統(tǒng)、車廂、內(nèi)部設(shè)備貨架、隨車維修工具等組成。

4.2 設(shè)計依據(jù)

車輛設(shè)計依據(jù)《消防車 第1部分：通用技術(shù)條件》（GB 7956.1-2014）、《消防車 消防要求和試驗方法》（GA 39-2016）、《機動車運行安全技術(shù)條件》（GB 7258-2017）、《汽車及掛車側(cè)面和后下部防護要求》（GB 11567-2017）、《機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》（GB 15084-201 3）、《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定》（GB 4785-2019）等標準。

4.3 關(guān)鍵部件選型

關(guān)鍵件的選型根據(jù)設(shè)備的各項性能指標，在滿足實戰(zhàn)要求的前提下科學選型、科學匹配。

4.3.1 底盤

選擇符合國家排放標準要求的二類底盤改裝，雙排座四開門駕駛室，雙面鍍鋅板高精度焊接，加強型鋼板彈簧懸掛，發(fā)動機額定功率不小于200 kW，雙回路氣動剎車系統(tǒng)，確保車輛安全可靠。帶發(fā)動機水和電阻絲加熱，保證在寒冷地區(qū)也能正常噴尿素，不產(chǎn)生結(jié)晶情況，不影響整車正常行駛。采用整體地板加上大幅地板膠設(shè)計，能很好地隔絕來自底盤的噪音和熱輻射，車門雙密封條設(shè)計，有效攔截車外噪音。

4.3.2 懸臂式液壓升降尾板

選用在物流、軍工等領(lǐng)域廣泛應用，穩(wěn)定可靠的液壓升降尾板，額定載重量不小于2 000 kg，系統(tǒng)壓力16 MPa，平均升降速度不小于80 mm/s；采用電動液壓控制方式，控制面板做好防水處理。

4.3.3 供電照明系統(tǒng)

整車供電照明系統(tǒng)由一個車載發(fā)電機、一套配電系統(tǒng)、市電接入裝置、車廂供電照明系統(tǒng)、兩個移動燈架、LED照明燈等組成。各艙室、器材箱設(shè)置照明系統(tǒng)，車廂外部上方設(shè)置向下45°泛光燈，工作臺配置工作照明燈，工作臺設(shè)置220 V插座，配備36 V安全工作燈。 作為供電源的發(fā)電機要體積小，噪音低，運行穩(wěn)定，設(shè)備可靠性高，額定功率不低于30 kW，額定電壓400 V，額定頻率50 Hz，額定轉(zhuǎn)速1 500 r/min，行駛功率15 kW，防護等級IP56。車載發(fā)電機配電系統(tǒng)要與車載發(fā)電機匹配，方便操作。

4.3.4 空氣壓縮機

空氣壓縮機是氣動維修工具的動力源，核心部件壓縮機要選用性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，且適合海拔4 000 m高度使用的要求。使用壓力為1.6 MPa；排氣量為600 L/min；氣罐容量為230 L；凈重約200 kg。為滿足不同氣動工具的壓力需求，在控制柜上設(shè)置手動調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)范圍0.4～1.6 MPa。在車廂左右兩個各設(shè)置一個氣源輸出口，配快插三通插頭。

4.3.5 車載空調(diào)

車廂配備一臺頂置式車載空調(diào)；電源形式為220 V/50 Hz，正常使用環(huán)境-45～60℃，調(diào)溫范圍為15～35℃；制冷工況時制冷量4 000 W；消耗功率1 600 W；制熱工況時制熱量1 650/3 000 W；消耗功率1 800/3 150 W；空氣循環(huán)風量為800 m3/h；噪音為室外側(cè)＜58 dB(A)；室內(nèi)側(cè)＜48 dB(A)；天窗為有效開啟空間約 650×450 mm。

5 設(shè)計匹配性計算

5.1 發(fā)動機與發(fā)電機率匹配計算

以所需最大功率30 kW為基礎(chǔ)計算，發(fā)動機與發(fā)電機功率匹配概算如下：

式中，Ne為發(fā)電機所需發(fā)動機功率，kW；N為發(fā)電機的軸功率，kW；K1為發(fā)動機附件系數(shù)；K2為標定功率換算系數(shù)；η1為離合器傳動效率；η2為取力器傳動效率；η3為發(fā)電機傳動軸傳動效率。設(shè)定：N=30 kW；K1=1.12；K2=1.10；η1=0.995；η2=0.985；η3=0.99。

代入式（1）：

得到結(jié)論：發(fā)動機與發(fā)電機匹配概算為38.1 kW，小于發(fā)動機210 kW的額定功率值，能滿足正常工作的功率要求。

5.2 取力器速比的選擇

采用原裝變速箱后取力器增速方式，把發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速傳輸給發(fā)電機，以滿足液壓油泵正常工作所需要的轉(zhuǎn)速要求。

車載取力器應提供的最低增速比計算：發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速匹配是通過發(fā)動機變速箱后取力器完成的。

發(fā)電機所需額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，取最低轉(zhuǎn)速為計算依據(jù)，因發(fā)動機怠速狀態(tài)下輸出功率可達到90 kW，完全能滿足油泵所需30.1 kW，怠速轉(zhuǎn)速為n發(fā)額＝800 r/min ，則需要取力器提供的最大速比為:

取力器最大速比計算為1.87?？紤]到救援現(xiàn)場的情況，應給予取力器增速比有一定的保留，應采用增速比為1.24已有成熟取力器。

5.3 整車軸貨分配及質(zhì)心高度計算

得到結(jié)論：前軸載荷：4 097 kg ＜前軸允許最大載貨6 750 kg；后軸載荷10 552 kg ＜后軸允許最大載貨12 250 kg；側(cè)向穩(wěn)定性0.77 ＞0.7，則側(cè)向穩(wěn)定性好，行駛安全。

圖1 軸荷分配及質(zhì)心高度計算表格

5.3.1 有限元分析

得到結(jié)論：車廂頂部可承受1.5 t力，車廂側(cè)面可承受2 t力。

圖2 有限分析結(jié)果

5.4 車輛設(shè)計圖樣

圖3 車輛設(shè)計樣車

6 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計是做好裝備維修車整體結(jié)構(gòu)布局的關(guān)鍵，維修車設(shè)計應綜合考慮實戰(zhàn)應用、技術(shù)性能、產(chǎn)品價格多方面的因素，并結(jié)合本地現(xiàn)配車型，保持系列化、通用化，為做好應急救援現(xiàn)場的裝備搶修和日常裝備巡檢提供基礎(chǔ)保障。