救援車輛造型設計與功能研究

導語：救援車輛造型設計與功能研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為了適應現代化搶險救援和單車作戰能力的需求，探究救援車造型設計和系統功能的科學性。從工業設計的視角切入，分析了救援車成員室造型和結構的關鍵技術以及方法，總結了救援車設計的原則、造型結構設計、系統功能三個方面。使救援車的設計更好地適應現代化搶險救援，結合當下設計現狀，并對未來搶險救援車輛的設計趨勢提出了設計構想。該方法為搶險救援車的設計及創新研發提供了參考。

關鍵詞：應急救援車;造型設計;系統功能設計

應急搶險救援車輛是主要裝備搶險救援器材、隨車吊或具有起吊功能的隨車叉車、絞盤和照明系統，用于在災害現場實施搶險救援的消防車[1]。主要應用于緊急情況下，例如在特種作業事故、公共交通事故和災害應急救援時使用的專用車輛。中國是一個地域廣闊、復雜的地理和氣候條件并存的地震災害多發國家。隨著現代經濟的飛速發展，高科技和信息產業帶來了新的發展機遇和生存空間的同時，也給國家和個人帶來了新的安全風險。單位面積上的資產密度增加，因而災害造成的經濟損失呈上升趨勢，同時各類突發自然災害、公共交通事故和社會生產事故的發生率一直在上升。由于自然環境惡化，極端天氣現象變得更加頻繁，森林火災，洪水，泥石流等災害屢見不鮮。在中國共產黨第全國代表大會上的報告中，強調，要完善公共保障體系，全面提高我國的綜合防災，減災和救災能力。應急搶險救援車輛作為突發災害救援過程中的重要一環，為了更好地適應經濟社會發展的需求，也要做出相應設計改進。

一、搶險救援車設計原則

搶險救援車主要是由絞盤、駕乘人員坐艙、照明系統、承載底盤、救援裝備儲備柜、隨車起重吊和搶險救援器材構成的，以我國國產由德國曼恩汽車公司的底盤為基礎改制的多功能搶險救援車為例，如圖1所示。考慮到實際使用救援車的真實情況，在符合總體設計要求的基礎上，內部設備布置應當合理，以確保救援車取拿工具方便，使用可靠，易于維護。確定救援車的整車設計合理的原則是：整車結構簡單，運行安全可靠，使用維修便利。（一）實用性設計原則：車輛的實用性值指的是救援車自身所具備的功能，應急搶險救援車存在并發揮作用的主要原因。實用性原則也是現代應急搶險救援車設計的基本要求，是現代全地形應急搶險救援車功能性的集中體現。如何做到現代全地形搶險救援車的實用性原則，可以簡單理解為以下幾個方面：1.合理完善的工作范圍：對于現代應急搶險救援車而言，在地震災區執行各項救援人員運輸、救援裝備承載、傷員搶運以及能源供給是其最主要的工作范圍。應急搶險救援車車身所具備的所獨有的使用性能要求以及使用環境的要求，決定了現代應急搶險救援車的設計必須滿足一定的技術要求，同時不會給車輛性能、結構以及維修等的實現帶來困難，因此根據現有的工藝裝配水準，進行合理而完善的設計。2.安全可靠的工作性能：隨著交通環境的日益復雜，對于車輛設計的安全性考量水準愈加嚴格。車輛的安全性可以分為兩個方面，一是車輛自身或主動安全性，二是車輛被動的安全性。主動安全性主要是指車輛在設計之初需要考慮到如何主動避免其發生事故的性能，其中包括有效視野的保障、舒適穩定的工作環境等；而被動安全性能則是指如若發生交通事故，車輛可以盡可能地減少事故對車輛和乘員傷害的性能。在現代應急搶險救援車作為一個先現代的特種交通工具，既需要考量造型上的莊嚴感、穩定感以及安全感，又需要在保證車體在常規載荷情況下的結構安全性和有效性，使現代應急搶險救援車的造型與其所具有的工作性能相適應。3.方便舒適的使用性能：車輛性能的完全發揮不完全取決于車輛自身的功能性，還取決于車輛與其使用者，也就是救援人員使用時能否達到很好的適配性。現代應急搶險救援車在設計時，需要做到車身以及室內的設計和布置要滿足良好的人機工程需求，救援人員在使用時可以感受到操作便利、乘坐舒適、行駛穩定。盡最大可能保障車輛車體的各個造型、局部細節、部件結構符合“人”因素的吻合程度，最大限度地減少使用人員因不良設計而導致不必要的姿態調整，降低出錯率，做到搶險救援車和救援人員的完美融合。（二）美觀性設計原則：搶險救援車作為工業產品同時又具有藝術品的特性，造型需要做到美觀，不僅包括車體結構、形式、比例以及尺寸上的均衡美，還要考慮整體和細節的材質、色彩等的美觀、新穎且具有極強的時代感。（三）以人為本的原則：以人為本的設計原則其提供了一種以救援人員為核心的設計觀點，同時可以被認為是不同設計過程的交叉綜合。無論是哪一種設計過程或者說是設計責任和設計任務的分配方式，”以人為本”的設計方法都包含以下幾個原則：1.充分調研搶險救援車輛使用人員的使用需求，明確理解救援操作的具體任務。在救援車輛設計調研過程中，救援人員作為應急搶險救援車輛的最主要使用者，可以提供最為有價值的用戶意見信息。恰恰是這些信息和應急搶險救援車的設計目標有著千絲萬縷的緊密聯系，救援人員也可以從中了解到未來救援車輛和系統。增加救援車產品研發企業和救援車輛使用者的交流，可以使其更加了解救援車輛的未來使用者的實際狀況，更加深入理解救援人員在執行救援任務操作時的具體需求。在設計特種救援車輛的和使用人員所需要的特殊功能時，使用人員的建議或訴求參與到設計的過程中是十分必要的，雖然通過實地調研、發放問卷等形式無法輕易達到總體災害施救參與者能夠提供反饋信息的人群數量，但是也能夠提供相對數量的反饋，可以用于測試已具有的設計是否可行的過程。2.合理分配救援人員和車載救援功能技術的分配。“以人為本”的設計理念其中最重要的一條原則就是：如何能夠更好地解決使用者和車輛功能之間的分配的矛盾。這項原則決定了哪些救援技術功能應由操作人員來完成，哪些功能的功效發揮只能由技術來完成。這樣的設計方法決策可以完成對于具體某一項的救援功能或責任是有全自動操作完成還是必須需要人來操作或協助完成。這一設計方法的決策依據的因素有很多，例如救援人員的相關操作執行的能力、救援行為的速度、救援行為的精確性、反應能力以及救援車輛技術的可靠性，使用者能否及時或者成功完成任務的能力，以及救援人員安全性上的比較。然而這些因素之間的分配組合不是簡單地被用來決策哪些工作交由救援車的功能或技術能夠完成，將剩余的工作交給救援人員來操作，而是應當根據救援工作的復雜程度來完成系統的任務分配，救援人員的主要任務是完成這一系列程序和動作。二、我國應急搶險救援車輛的設計現狀隨著近年來我國對綜合防災救災能力的重視程度逐步增加，國內消防應急救援車輛得到了突飛猛進的發展，但相比發達國家完善的救援裝備體系而言，我國應急救援車輛在技術水平和設計合理性等方面存在一定差距。國內應急救援車輛普遍存在一些不足之處，如功能單一，體積過大，集成化程度較低，通過性差等問題。目前，在消防車領域沒有一款集成絞盤、底盤升高或門式車橋、起重機、照明系統和叉車于一體應對各種地質災害，如在山區地震、山體滑坡、洪澇等地質災害、惡劣氣候條件下搶險救援的專業車輛設備。國內消防車改裝廠家有一些類似的產品，但他們的產品大多是簡單的配置形式，配備了大量的救援搶險設備和手持器材，而忽略了大噸位的應急救援設備。目前，在我國還沒有集成式方艙，并且具有強大的牽引能力、大型起重機、高涉水能力、全地形以及高機動等功能的大型搶險救援車輛。現階段我國鼓勵應急救援裝備生產，但是每個廠家所生產的車輛單一，缺少系列化，且車輛功能較少，集成化程度低，設計散亂，并沒有最大化地體現出救援車輛的功能性和實效性。

三、形式美則在救援車造型設計中的探究

（一）車身造型的整體與變化。1.整體：整體與變化是形式美則中最基本的法則之一，對于救援車的造型設計具有導向性作用。盡管應急搶險救援車由無數的局部零部件、救援裝備和儀器組成，但所有這些局部細節都需要被有機結合起來。統一和完整是指導救援車造型設計的首要法則，因為只有做到統一才能反映出整個車輛的主題和所要傳達的內容。對于現代應急搶險救援車而言，車體的結構樣式、造型的整體語義、材料的選擇以及色彩的搭配都有和整體與變化息息相關，整體和局部細節之間是辯證統一的，整車造型包含著局部細節，局部細節又要體現整體。要想做好整體感的表達必須要注重以下幾點：（1）對于救援車整體的各個局部細節不能平均對待，例如駕乘室和車箱、車頭和車尾不能同時設計得過于繁雜，否則會形成多點為中心的情況，造成概念上的模糊以及紊亂。（2）不能過分注重或大肆渲染某一個局部細節或者次要部分，以防止造成次要部分造成喧賓奪主的情況發生。（3）一定要及時去除影響整個救援車設計整體主題的次要細節，以免造成冗余從從而影響整個車體的美觀程度。要在眾多造型要素中尋找一些共同點，用來構成整體的造型的風格和語言。如果對這些造型要素加以合理的規劃和設計，就可以獲得比較整體的視覺效果。例如曼恩的搶險救援車（圖2）使用了大面積的藍顏色作為主調，少量使用白色作為輔助顏色，并且車輛的輪眉、移植版切口位置等都采用了統一的造型設計，這樣就使得整體視覺效果較為整體而有條理。（4）在應急救援車造型的設計中要提倡統一，并不是“一刀切”地排除其中的變化。如果整車的造型只有統一而缺失了變化的話，就使搶險救援車整體的造型變得單調而枯燥；但是如果只去一味地吹求造型細節中的變化，就會使得車輛整體的造型變得雜亂無章。只有在車輛的局部細節和關鍵部位，如車輛的車頭等造型中的變化中追求車輛的整體性，在車輛的造型、線條、模塊的同一種追求變化，應急搶險救援車的造型設計才能給人一種秩序感和豐富感。2.變化：如果駕駛者每天對著一個不能給人以精神沖動的造型設計，就會使人產生呆滯感，之前所營造的整體造型感也會隨之消失。這就需要車輛的造型設計中具有一定的變化，也就是說需要讓車體造型的各個局部細節或各個要素之間需要存在少量的差異性，使人的視覺感官上感受到一定的差異感。在救援車造型設計之中，需要把握好整體與變化的相互關系。整體性是一切造型因素和建立美感的基礎，然而這并不是要求所有的部分都千篇一律，如果僅僅是只有整體性，而缺失變化，就會使整體的造型變得單調而乏味。救援車造型獲得變化的途徑有以下幾種：（1）可以在部分細節造型形狀等方面追求一些變化，從而獲得良好的視覺變化效果。圖3以IVECOEurocargo為底盤所改裝救援車的造型設計為例，其主要采用直線的設計作為主調，以直線為主的設計風格體現了車輛造型的力量感。車輛的前擋風玻璃、后視鏡的造型均采用了直線型的設計，給人以整體統一的感覺，但如果所有的造型要素都完全采用直線的話，則會使人感到單調和乏味，甚至呆板的感覺。因此在進氣格柵和前擋風玻璃的下沿的造型上做了一個挑處理和一些弧形的設計元素，不僅沒有削弱整車的直線造型風格，反而給造型注入了活力，使整車造型張力十足，技能達到整體統一又能實現變化的效果。（2）可以通過車身造型上的色彩對比獲得整體造型中的變化。在現代搶險救援車的造型設計中，為了使車體造型的整體色彩在整體統一中具有一定的變化，會采用在車涂上噴涂一些大型的條紋從而打破車身全部為橫線的布局，使得車體造型不至于平淡呆滯，而且更具有動感和活力，從而更具有吸引力。（如圖4所示）奧地利Rosenbauer公司生產的RLFA2000型搶險救援車主體采用的是紅色設計，在車輛的兩側的工具箱中噴涂了富有力量感的銀灰色與紅色交叉的裝飾色條，為車輛的整體造型融入了動感的變化，與此同時，因為裝飾色條的總體形狀趨勢與城市造型布局整體一致，并沒有削弱整個車身的整體性和統一性。（二）車身造型的節奏與韻律。1.節奏：在現代應急搶險救援車的過程中，有一些造型的要素需要進行有秩序而且有變化的連續重復，使車輛給人的第一感覺有一種有秩序、有層次、有節奏變化的形式美感。節奏是車輛運動的重要屬性之一，除了表現在車輛的物理運動狀態之外，還表現在救援車輛總體外觀造型的設計之中，通過車輛的外觀造型所使用的線條走勢、車體結構的凹凸有致所構成的光影變幻等因素做有規律的局部精準重復或者反復所帶來的節奏美感。2.韻律：韻律實在實現節奏感的基礎之上更為豐富的表現形式，比節奏更加富有變化，并且更為輕巧而工整。韻律的體現主要表現在車體外觀造型的各個結構形式之中，例如車輛的局部造型樣式，車輛噴涂的色彩和圖案以及每個部分的面積或者體量做到有規律的重復羅列。韻律還可以是通過以上這些表現形式的不同組合來實現的，例如局部造型樣式的由小到大排列或者由密集到疏散的排列所形成的變化規律。在應急救援車的造型設計中，有許多車輛的部分結構和造型都會呈現重復拍餓的趨勢，例如救援車輛裝備箱的卷簾門或者空調出風口，以及最有代表性的車頭部位的進氣格柵。（如圖5所示）以德國梅賽德斯奔馳成產的Atego底盤所改裝的應急搶險救援車為例，車頭部位的進氣格柵采用粗壯的線條，在排列上呈現自上而下、由寬到窄且有規律性的重復排列設計，從而達到一種很美的漸變韻律。

四、應急搶險救援車系統功能探究

（一）救援車的功能概述：為了順應當下的國際救援新準則，開發一款符合我國國情的應急救援車顯得尤為緊迫。為了保障救援工作的連續性和車輛的可靠性，車輛需要具有良好的機動和快速展開功能、動力輸出功能、溫度調控功能、照明功能、通訊功能、搜索偵測功能、破拆撐頂功能、基礎醫療以及排煙和堵漏等主要功能。由于車輛內部空間有限，每次執行任務所攜帶的設備較多，針對快速搶險救援的實際需要，盡可能采用多功能的工具和設備，擴展現有設備功能。（二）救援車的系統功能。1.應急機動和快速展開功能：救援車的設計首先應當有一個具有可以實現自主機動性的機動車底盤；可以適用于海上、陸地、航空等多種運輸方式轉換快捷，具有良好的交通適應性；所有救援工具可以直接按期、按計劃部署，并從車廂內及時取出。2.動力輸出功能：以汶川大地震中受災最嚴重的北川為例，城中百分之八十以上的基礎設施均遭到了毀滅性的破壞，包括道路、橋梁、電力、通訊等，沒有任何能源供應或補給；此外，其他極端自然條件如嚴寒、酷暑、大風、暴雨、暴雪也是不可忽視的影響。因此救援車輛必須自身擁有發電功能和能源儲備以向用電設備供電，而且還必須配備其附件。3.溫度調控功能：為了保證救援車輛內電子設備可靠運行工作，提高系統的環境適應性，有必要針對不同工作環境下溫度設計隔熱和冷卻以及加熱和保溫措施，以確保整車系統安全高效地運行。可以使用蒸汽壓縮式制冷機和發動機冷卻系統中的冷卻液為熱源，實現車輛溫度的調控。4.照明功能：大地震一旦發生，救援隊就要做好連續進行24小時以上不間斷救援工作的準備，夜晚是營救工作的一個嚴峻的挑戰，照明設備是夜間救援作業的重要保障。車輛應當設計配備有一個全面的具有旋轉、搖攝、傾斜等功能的高功率照明氙燈和氣動提升桿，以提供車輛外部強光照明。5.通信功能：搶險救援車輛必須設計配備車載電臺、對講機、揚聲器擴音系統以及呼救系統進行數據聯絡、指揮協調救援現場指揮以實現與各種和協作車輛通信的通信聯絡。6.搜索偵探功能：由于救援現場環境復雜，救援行動會消耗大量時間。出于這個原因，救援車輛需要攜帶有各種偵檢探測設備，如：先進復合式多氣體探測器、音頻生命探測器、蛇眼生命探測器、紅外熱成像儀、折疊聲波振動生命探測儀等，以便于快速完成對現場救援的快速環境監測以及被困傷員的實評估，生命探測儀的工作原理是通過感測由人的心臟發出的超低頻波產生的電場來發現幸存者的位置。7.破拆、頂升功能：為了應對救援現場可能出現的坍塌、堵塞、各種變形，救援車輛必須裝備有電動剪切鉗、電動破拆工具、混凝土切割鏈鋸、折疊升頂氣墊、液壓破拆工具等破拆撐頂工具已完成對現場廢墟如：鋼筋混凝墻、鋼板、木板、磚墻、瓦礫堆的加固。針對鋼筋混凝土的切割、擴張以及高危建筑物的撐頂、固定可以有效提升救援效率。8.防護、傷員救治功能：在進行地震救援工作時，必須配備針對各種個人防護裝備，例如：呼吸防護設備、消防頭盔等，消防車輛要有相對方便取拿的貯存空間，以方便救援人員及時取出或更換，可有效地保護救援人員的身體各個部位，不受救援現場各種突發情況的傷害。此外，為了迅速搶救被困人員，并抬起受人員，救援車還需配備高空救生工具套件、安全帶、下降制動器和各類善緣提升搬運擔架。9.堵漏功能：建筑物的倒塌會導致各種管線斷裂，氣體和液體泄漏，然而各種連接管道又不能用簡單的修復方法在很短的時間內修復。在實際的操作中，只有快速的小范圍內可以實現。出于這個原因，救援車輛需要設計配備有用于不同泄漏的容器和管道防漏裝置，主要有捆綁堵包扎帶、氣動法蘭堵漏袋、內外密封式堵漏氣袋等。10.設備附件的存放及運輸功能：救援設備和配件的主要存放及運輸都是依托在設備貯藏柜的基礎之上，一個堅實穩固的設備柜應可承受長途跋涉所帶來的顛簸，并可根據救援任務目標的不同以及設備大小的不同進行結構的調整。可以選用高強的鋁合金型材，具有結構堅固，材料輕便的特點。11.自救或他救功能：在山區或泥濘地區進行救援時，很容易出現側滑、陷車等緊急情況的發生。絞盤在這時就可以起到自我脫困或者牽引的作用。搭載絞盤的車輛在各種惡劣環境中可以實現進行自救或他救的功能，能夠自我保障完成救援任務。

五、我國應急搶險救援車輛的設計趨勢

救援車輛的設計不是設備箱和車輛之間的簡單結合，這樣會造成設備與車輛的功能分離，并不是一個有機的整體。由于存在復雜的駕駛條件，例如行駛過程中的振動，配置的相關設備容易損壞等問題，因此必須做到綜合考慮各種因素和配置進行設計。應急搶險救援車總體上呈現以下三種趨勢：（一）裝備功能集成化：如何高效利用救援裝備是地震災害應急救援的重要基礎，一個高效的專業救援隊伍必須要保證其救援裝備的先進性和數量充足。無論何種類型的災害救援任務都應當對救援車輛所裝載的裝備有著共同的要求，向著整備質量更輕、體積更小、操作更加便捷的方向發展，而且要有較高的一般通用性，適合狹小的空間使用，實現一器多能，提高應急搶險救援車輛的空間利用率。裝備的集成化必須要注意以下幾點：1.要根據救援車所搭載的救援隊人數、規模以及救援目標要求來裝備集成化的裝備。2.每車每次執行任務至少要裝備能夠滿足一個技術營救小組的裝備數量，即一名指揮人員和五名救援人員共六人連續至少7天救援工作所需要的裝備。3.裝備的集成化就要求救援人員充分了解高性能救援裝備的參數和使用方法，及時更新車載救援裝備，保證車載裝備功能的先進性。4.車載裝備應當滿足在狹小空間適用的能力，盡可能使裝備和儀器的尺寸、重量和可操作性更加符合這種條件下的使用要求。（二）設備供能一體化：基于現代應急搶險的要求，應急搶險救援車的設計車輛自身必須配備發電設備，并且車載裝備的功能需求需要同時兼容工頻交流電和車載交流發電機供能。當災害現場導致災區電力基礎設施遭受毀滅性打擊而無法正常供應工頻交流電的情況下采用車載才有發電機進行供電，以維持車上救援裝備和大型器械的正常運轉。除此之外，目前現有的應急搶險救援車由于車上裝載的大型救援設備和大型救援器械選購自不同國家的不同品牌，以及不同規格、不同功能和技術上存在著差異，這就導致了每種救援裝備所采用的供能來源也不同，除了車載發電機之外還需要配備諸如氣動或者液壓的動力供能，同時每種裝備還需要各自獨立的傳動系統和管線，這樣就會造車箱空間利用率和救援運轉效率的降低。現代搶險救援要求車輛的能源供應會向著一體化的趨勢發展，統一化的能源供應可以有效的節約車箱箱體空間，可以利用這些空間裝載大型起吊設備或者在救援裝備數量上給救援任務提供保障。展望如今，我國已經把提升綜合防災、減災、救災能力和維護社會穩定工作作為基本國策，在面對天災與人禍的時候，搶險救援車輛發揮著不可替代的作用。正因為如此，國家也越來越重視搶險救援車類的車輛的生產設計，并提供了相關的政策支持搶險救援車輛的設計與研究。近年來，國內各特種車輛生產廠家和生產部門也在不斷地設計研發新的車輛，以適應日益增長的市場需求；各種新技術、材料、工藝也被不斷地開發和應用，極大地提升了我國特種救援車輛的產品力和競爭力。但是，與世界發達國家的救援車輛生產廠家成熟的技術和生產線相比，我國救援車在產品數量和性能方面還存在一定的差距，為了滿足未來我國地震救援的需求，開發適應我國國情的救援車具有很高的實用價值與可行性。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部上海消防研究所.GB7956.1-2014消防車第1部分通用技術條件[S]//中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.中國國家標準化管理委員會[M].北京：中國標準出版社，2015.

[2]劉清河，和題，劉燕寧.搶險救援車技術現狀分析及展望[J].中國應急救援，2010（05）：16-17.

[3]吳佩英.國內外消防應急救援裝備標準現狀和發展建議研究[A].中國消防協會.2014中國消防協會科學技術年會論文集[C].中國消防協會：中國消防協會，2014：3.

[4]佘廉，郭翔.從汶川地震救援看我國應急救援產業化發展[J].華中科技大學學報（社會科學版），2008.

[5]王軍.一種新型搶險救援車結構設計[J].專用汽車，2011（08）：76-78.

[6]王偉偉，金心，余隋懷，.搶險救援車儀器布置設計與優化[J].機械設計與制造，2013（08）：51-53+56.

作者:朱斐然 單位:大連理工大學建筑與藝術學院