舉高類消防車冗余安全控制設計與預防維修研究

高春峰

摘要：舉高類消防車在高層火災撲救、搶險救援、社會救助等方面應用廣泛，發揮著及其重要的作用。國家對消防事業的資金投入逐年增多，人們對消防車性能也提出了更高的要求。首先簡述了舉高類消防車的分類和特點，設計了基于安全PLC的舉高消防車冗余安全控制系統，實現了電氣控制系統內部故障自檢測功能。與傳統消防車控制系統相比，極大的提高了舉高類消防車的可靠性與安全性。液壓系統是消防車的重要組成，對消防車的工作性能起著關鍵作用，最后總結了其預防維修策略。

Abstract： The high type of fire truck is widely used in high-rise fire fighting， rescue， social rescue and other aspects， play an important role. The national investment in fire fighting is increasing year by year， and people put forward higher requirements on the performance of fire trucks. Firstly， the classification and characteristics of the lifting fire truck are briefly described， and the redundant safety control system of the lifting fire truck based on safety PLC is designed， and the internal fault self-detection function of the electrical control system is realized. Compared with the traditional fire truck control system， it greatly improves the reliability and safety of the lift type fire truck. Hydraulic system is an important component of fire engine and plays a key role in the performance of fire engine.

關鍵詞：舉高消防車;多重故障自檢測;冗余安全控制;預防維修

Key words： lift fire truck;multiple fault self-detection;redundant safety control;preventive maintenance

中圖分類號：TU998.13+1??????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0148-02

0? 引言

隨著我國城市化進程的不斷推進，高樓大廈逐漸增多，同時為了預防和應對高層火災事故，舉高類消防車的應用也更加廣泛。舉高消防車在實際救援行動中，不僅可以對高樓進行滅火作業，也可向高層輸送消防人員和設備，救援高層被困人員，因此，對于舉高消防車的可靠性和安全性要求非常高?；诎踩玃LC設計了冗余安全控制系統，增加了對舉高消防車電氣控制系統的自身故障診斷功能，以便第一時間檢測出電氣系統的故障，總結了幾點液壓系統的預防維修建議，以綜合提高舉高類消防車的實戰效能和維護保養工作[1]。

1? 舉高類消防車簡述

1.1 舉高類消防車的定義分析

舉高類消防車作為高層建筑火災撲救期間應用的重要裝備之一，是當今一種新型的消防車。尤其是在現代城市中，舉高類消防車發揮著重要的作用。如果按照用途來劃分，具體可分為三種，分別是舉高噴射消防車、云梯消防車以及登高平臺消防車。

1.2 舉高類消防車的特點與性能分析

通過對舉高類消防車的進一步分析可知，因為舉高類消防車類型不同，所以在特點和性能上有著較大差異。首先，針對云梯消防車來說，主要是對伸縮式臂架結構進行高效利用，整體的重量比較輕便，動作很快，操作起來簡單便利，能夠直接達到目標。但是，該類消防車的作業高度不高，平臺沒有太大的承重，工作臂的伸展度不大。同時，在應用期間，為了可以最大限度地減少車輛伸縮臂重量，有時還會應用固定管路，平臺承載最多可以容納兩個人。然后，針對登高平臺類消防車，其機動靈活性很高，工作十分平穩，跨度很大，范圍很廣，工作平臺的面積比較大，平臺的承重要優于云梯消防車，能為滅火救援工作的開展提供非常多的便利。最后，對于舉高噴射類消防車，舉高噴射消防車主要是利用曲臂結構，在頂端位置，裝有消防炮，其液控炮不僅能噴射出水，也可以噴射出泡沫，整體的射程非常遠，流量很大，很容易占據高空并向下噴射滅火劑。但是，也有一定的缺點，由于會消耗非常多的滅火劑，在現代高噴車中，沒有設置水箱，如果地表有水，能單獨地進行使用。如果沒有水源作為支撐，那么借助大型供水車才能發揮其強大功能[2]。

2? 冗余安全系統功能設計

2.1 多重檢測輸入設計

冗余安全理念簡單理解就是通過雙重甚至多重的分析、管理以及控制措施，有效降低錯誤檢測的幾率。為提升各控制器中檢測元器件對信號檢測的精確性，可結合冗余安全的設計理念以及冗余控制器應用到實際的安全生產事業中，在一些至關重要的信號信息收集與檢測環節采用冗余控制器安全信號檢測功能，主要通過以下兩種方式實現：

①對于一個關鍵信號的檢測，采用兩個相同的檢測元件對其進行信號采集，相當于將信號的檢測進行了兩次，此時得到的檢測結果就具有非常高的可靠性，有效避免了單個檢測元件對信號的誤檢測風險。在此系統中開關量的設計上，會得到來自相同檢測元件對于信號的雙重檢測，通過對比兩路傳感器分別將檢測結果傳遞給控制器的時間，來判斷該檢測信號是否可取，需要對此設定一個范圍，假如傳遞超時，就判定該路信號檢測存在故障。類似地，對于模擬量的判斷，則通過對這兩路傳感器分別輸出的模擬量數據之間的誤差度，來判斷控制器接收的信號是否有效。

②上車臂架重心在規定的區域內才能確保消防車的安全，需要對消防車臂架長度和角度進行實時的測量，在上述方法的基礎上，還有對油缸縮回位置設計行程開關，以檢測油缸是否收回到位。將冗余安全控制系統下相應的傳感器和油缸收回狀態信息進行綜合分析，并采集實時運動速度，將速度與對應臂架動作電控比例閥門開口進行比對。通過冗余安全控制系統的設計，可將傳感器采集信息進行對比，提高檢測可靠性，也可以實現系統自身故障的快速檢測和定位，有效提高了舉高消防車安全控制系統的可靠性、實用性[3]。

2.2 冗余輸出設計

在此系統中，安全可編程控制器模塊擁有自帶的兩個獨立中央處理，共同參與到判斷輸出邏輯是否允許的過程，在沒有出現故障的情況下，經過相同的判定條件，得到兩個相同的結果，此兩路輸出信號才能視為有效信號，之后就可傳遞給下一步的安全繼電器。由于冗余安全系統的設計，安全繼電器與普通繼電器的區別在于，只有在設定的時間范圍內安全繼電器同時收到來自兩路的輸出信號才能吸合線圈，改變觸點的狀態，其他情況判定為非正常狀態，則會鎖死輸出，有效地避免了普通繼電器短路或系統線路短路的安全隱患。

2.3 安全PLC

普通的可編程控制器通常會存在多種故障，例如，處理器的不規則、硬件設備和功能模塊的損壞以及傳輸線路的故障等，在實際的應用中，具有較大的安全風險。此舉高類消防車冗余安全控制系統在控制器選擇上，采用德國IFM公司的CR7201型號安全控制器，此型號控制器符合舉高消防車安全控制系統的冗余設計理念，因其內核控制方式為雙獨立CPU，這樣可滿足系統雙重、多樣性的控制要求。在自身故障檢測方面，加入其中一個處理器出現了故障，系統會立即進入故障安全狀態。當數據信號進入安全PLC后，在冗余設計理念下，會有多個輸入寄存器參與工作，再經多個核心處理器進行分析、計算、處理，最后輸出給多個輸出寄存器。此過程，在安全PLC模塊下，構建了多個信號傳輸通道。安全PLC模塊的暫存裝置，會對來自不同處理器的眾多信號狀態和處理結果進行對比，如果對比數據不相同，則進入故障安全狀態，在眾多傳感器和傳輸通道的檢測下很容易將故障檢測出來。安全PLC模塊的內部電路也可采用了冗余的設計方式，安全PLC通過切斷集電極電源或者切斷基極信號兩種不同的方式，將輸出信號由1轉變為0。因此，即使其中一種出現故障，另外一種方式擁有能力獨立完成安全功能[4]。

3? 舉高消防車液壓系統預防維修策略

液壓系統在舉高消防車結構中發揮著重要作用，主要是為該車輛提供控制機器動作和動力。若液壓系統出現故障時，嚴重影響了該車輛的搶險作業效果和運行可靠性。在工程機械相關領域，經過調查研究顯示，液壓系統故障的發生率普遍升高，占據所有故障的70%左右。因此，優化舉高消防車液壓及安全系統的維修策略，具有積極的現實理論意義。

3.1 正確應用清潔液壓油

為了保證舉高消防車啦液壓系統和液壓軸正常作業，必須對其進行定期清潔，防止油液中混入雜質，影響元件運動及堵塞元件小孔等。舉高消防車輛清潔重點需要對其系統、管路、元件、液壓缸、閥以及泵等重要組件進行清潔，尤其是封閉郵箱入口處的過濾器，若發現液壓油有異味且顏色變深時，說明已經混入了雜質，導致其氧化，需要立即更換。

3.2 防止空氣進入液壓系統

當舉高消防車輛作業出現顫抖，且元件執行緩慢時，需對液壓系統進行檢查。當空氣進入液壓系統時，不但會影響液壓油的運行，還會出現氣泡，導致油液不連續，從而出現故障。為了有效防止空氣進入作業中的消防車輛，需時常關注液壓存油量，防止缺油和通氣孔堵塞。

加注液壓油后，需要將液壓機構升降幾次，這樣可以使整個系統充滿油液，系統內可能積存的空氣也會被排出。裝配液壓油泵時，應先注入適量的液壓油到液壓泵進油口，以達到密封和潤滑的效果。安裝好柱塞泵后，應給泵體加滿液壓油，以消除空氣彈簧現象。液壓系統的密封圈要確保性能良好，強化液壓系統橡膠油封的檢查和維護[5]。

3.3 定期對液壓系統進行維修養護

舉高消防車輛使用壽命的長短，與其工作狀態有密切關系，尤其是舉高消防車輛在進行搶險工作時，運行動作不能過快、過猛，一定要保持平穩，準確，嚴禁避免執行機構出現突然關閉或打開等情況的發生。同時，還要時刻關注液壓泵和溢流閥的聲音，若出現噪聲時，應立即停止作業，查明原因并排除故障。

4? 結語

全文通過對舉高消防車安全系統分析、設計及維修的主要原因是保證該車輛在搶險工作中能夠充分發揮自身的作用，嚴禁避免冗余安全系統在輸入、輸出時出現故障，這也是為了促使舉高消防車的可靠性得以有效提升。安全系統的設計與優化除了提升自身品牌影響力外，也需要滿足舉高消防車輛的工作需求。液壓系統是舉高消防車輛重要的組成部分，車輛運行的優良情況，充分體現了消防隊員對該車輛液壓系統的日常預防維護。

參考文獻：

[1]韓淞宇.分析舉高消防車的結構、性能及使用維護[J].低碳世界，2017（35）：358-359.

[2]孫占瑞，張勇，張鑫，等.舉高消防車支腿反力及安全作業范圍計算[J].工程機械，2018，49（11）：36-39，8.

[3]鄧鵬飛，蘇亮.基于安全PLC的舉高消防車冗余安全控制系統設計[J].電氣自動化，2014，36（02）：95-98.

[4]蓋春林.舉高消防車液壓系統預防維修策略[J].中國科技信息，2019（15）：65-66.

[5]葉金輝.舉高消防車日常維護和保養分析關鍵[J].建設科技，2017（05）：87.