導語：公交車內部消防裝置優化設計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：目的從備受關注的消防問題著手，結合嚴峻形勢，為提升交通安全，在現有公交車內部基礎上進行有關消防裝置的優化設計。方法首先通過用戶體驗的調查研究、市場調查及數據分析等方式，調查現有公交車的消防措施和消防方式，分析并初步了解大眾的消防意識、與消防有關的自救措施的認知程度，以及在災難來臨時是否能夠做出良好的反應等；然后針對公交車的內部結構做初步分析，利用TRIZ的系統沖突理論，查找發明原理，以此提出對現有公交車的消防裝置系統的優化設計。結論以真實案例為背景分析，實地調研為設計基礎，TRIZ為設計手段，提出有一定合理性及可行性的公交車消防裝置設計，從身體、心理層面考慮安全性設計，為大眾的公共交通安全問題更添一份保障。

關鍵詞：產品設計；消防裝置；安全；TRIZ

2016年初在銀川發生了一起轟動一時的公交車燃燒事故，事故造成了嚴重的人員死傷。這次事故將公交系統的消防安全推入了人們的視線范圍；如何加強城市公交的消防安全工作、保護人民的生命財產安全，成為城市公交消防工作亟待解決的嚴峻課題。提升交通安全，逐漸受到全社會的矚目。由于現代交通工具大部分由易燃體柴油、汽油、天然氣或電力等燃料驅動，均存在火災隱患。并且公交車內部的消防設施大多只有滅火器、安全錘及逃生窗，相關設施的不完善也是擴大災害影響的重要原因之一。現有的公交車的消防改造方案也只停留在增設急救箱、自動爆破器、阻燃材料內飾等方面，這些也不能在火災及爆炸危險來臨之際進行最直接的撲救。因此公交車內部消防系統的優化設計極富意義。

1熱點事件的調研與分析

1.1公交車火災原因調查及應對措施。首先汽車起火的三要素有：可燃物、助燃物及火源；車上的可燃物包括：樹脂部件、橡膠制品、紡織物及油品（汽油、潤滑油）等。如今引發公交車或汽車類火災的主要原因有電路系統故障、燃油系統故障、機械摩擦引起故障、高溫表面、遺留火種、人為放火等[1]。因此公交車的消防逃生方式也亟待科普。第一，遇突發火災要保持頭腦冷靜，公交車都有滅火器，應迅速尋找火源，噴射滅火器，控制火勢蔓延。第二，當公交車開始發生燃燒，車門和車窗就是最重要的逃生出路，出于行車安全考慮，公交車車窗大都很封閉，不能迅速開啟，緊急情況下，要利用安全錘擊破車窗進行逃生。需要注意的是，正確的破窗點一般車窗上都會標明；如果沒有，則需用力砸擊車窗四個邊角。第三，兩個緊急逃生出口位于公交車頂部，人們經常錯認為是通風口。在緊急情況下旋轉應急開關，打開窗口逃生。第四，車門頂部設有緊急開關，若車門無法正常打開，按照開關提示語操作（旋轉或者拉出開關）即可開門，有序下車，切不可慌亂擁擠，提高逃生效率。第五，司機應當在火災發生時盡量將車輛駛到人煙稀少處，并將乘客疏散至安全地點。若在加油站等易發生爆炸的場所附近，應立即將車駛離，否則后果不堪設想[2]。公交車逃生指南見圖1。1.2研究現狀與發展趨勢。銀川消防總隊官方消息顯示，消防總隊先后派七十名指戰員趕赴現場，并于當日7時13分將火撲滅。事故造成十四人死亡，三十二人受傷。現如今許多人都接受過消防安全教育，有關安全逃生的知識也知道不少。可見傷亡慘重的原因大多與人在火災來臨時不當的應急反應有關，包括極度緊張慌亂引起的騷動、未經過專業的逃生培訓、僥幸心理引起的消防意識淡薄，這些種種因素都是影響安全逃生的關鍵，尤其是在公交車這一相對密閉的易燃易爆的空間中更加明顯。嚴峻的形勢必將加速推動公交汽車消防新技術、新工藝的發展。目前，有較多的消防裝置可用于處置公交車發動機艙火災，但在公交車客艙消防方面還有很多工作要做。現許多公交車都采用瓶裝滅火器，破窗器等傳統的裝置，可這些并不能很好地起到作用。因此，提出對于現有公交車的消防裝置系統的優化設計，希望保障人們身體安全的同時也能夠對心理產生一定的安全感。

2目前消防現狀分析研究

2.1現有公交車的內部結構及消防措施。公交車內部除了最基本的儀表臺、方向盤、座椅、扶手等功能設施，隨著客流量的增加、客車技術的進步及乘客要求的提高，現公交車內部都加裝了老弱病殘孕專席、GPS定位系統、拉環、電子報站器、電子顯示屏、刷卡機、垃圾桶、滅火器、破窗器、下線和電子呼叫按鈕等設施[3]。現有公交車內部的消防措施少之又少，大多是靠人工來觸發的，比如車門口放置的滅火器、車頂的安全逃生窗口、車門口的應急開關；還有最近強制在公交車上普及安裝的改良安全錘。公交車上的安全設備見圖2。綜上所述，有關公交車的內部消防措施的研究，仍需努力。2.2公交車內消防隱患。有關公交車內部安全設備的調查顯示，以上列舉僅是滅火手段，并未建立滅火系統，智能化的消防裝置也尚未完善，并且單純依靠智能化也難免會出現紕漏。高峰時期的公交車上乘客密度高，又是密閉空間，火源一旦出現，蔓延速度會很快，同時熱量也會迅速增大，溫度很快便能達到900℃，不同類型車輛發生火災時的最高溫度見表1[4]。濃煙和高溫通常是致命的，加之車內設施大多為易燃的塑料制品或皮質座椅，車體中大量的鋼結構在引燃時溫度會迅速升高，增加危險系數。逃生時被高溫車體燙傷造成二次傷害，也是公交車火災中最主要的受傷方式之一。車廂內起火后，門口極易造成擁堵，很難打開，安裝的應急出口開關也容易被大火損壞。這些因素都會加劇事故的傷亡。2.3大眾的消防意識及自救知識的調查。大眾對消防認識多半是一知半解，心存僥幸。有以下幾個現象。第一，違反消防規章制度亂丟煙頭，或無意識攜帶易燃易爆物品上車。據了解，煙頭的表面溫度為200℃~300℃，中心溫度可達700℃~800℃，超過了棉、麻、毛線、紙張等可燃物的燃點[5]。第二，消防基本知識的匱乏。不懂得滅火器的規范使用，以及逃生錘的使用技巧。缺乏安全的逃生和自防自救能力。相關調查發現只有3.80%人員完全掌握滅火器的用法，剩下的96.20%對于滅火器的使用都有問題[6]。作為目前公交車內部唯一能使用的滅火裝置，人們對其的掌握存在嚴峻問題。第三，大多數人的現狀就是消防意識的嚴重淡薄，他們普遍了解消防知識，可是認為火災離自己很遠，不會在自己身上發生，心存僥幸。對于有關部門舉行的消防安全知識教育和培訓活動沒有足夠重視。調查顯示有98.10%的人知道在火場中如何逃生，83.87%的人知道火災時應向安全出口方向逃疏散，89.08%的人知道身上著火時不能迎風快跑[3]；這些調查證明了大部分人還是具備一定消防自救知識的。2.4大眾在災情來臨時的反應。可是光有理論支撐沒有實踐操作還是一紙空談。消防部門做了一個實驗，以一輛裝載三十六人的大巴車為對象，模擬從危險發生至最后一位乘客安全撤離，最快也需要42s。如果著火燃料是車頭部分的汽油，前排乘客逃生機會很小，那逃生機會較大的是后排乘客，時間大約為30s。然而要考慮到實驗現場是有武警和消防員提醒的，因此實驗員有心理準備，但現實中的普通乘客肯定做不到如此快速。實際情況是，車頭著火時，前排乘客會拼命擠到后方，這就需要后排乘客以最快速度擊碎車窗幫助逃生，但是也可能在慌亂中找不到安全錘，或者不能正確使用。車廂空間密閉狹小容易造成恐慌，擁堵逃生出口，這些都會增加傷亡[7]。同時數據也表明了，不同年齡段人員的反應速度都有很大的區別，具體反應時間[4]，見表2。

3TRIZ理論指導下的問題分析

3.1身體上、心理上感到危險的原理分析。當危險真的來臨，人員的逃生移動受到溫度、熱輻射、煙氣、情緒等影響，每個人的個體運動也都會受到影響，大眾在災情來臨時的反應普遍不樂觀。在燃燒起火的公交車內，人們的視覺及觸覺都會受到極大的沖擊。皮膚作為觸覺最龐大的感受界面，是最直接能感受到危險的器官，同樣也可以是優化設計的切入點。研究表明，皮膚的所有區域由快速和慢速兩種疼痛纖維支配，第一波疼痛快速、準確，提供了直接威脅的信號；第二波疼痛有彌散性、持久性，并能激發相應的行為或情緒[8]。在燃燒的車輛中，無意間抓到滾燙的扶手，第一波疼痛讓你立刻松開，隨后甩手釋放第一波疼痛時，強烈的灼熱感甚至會產生焦灼不安的情緒，這就是第二波疼痛了。總之感知和情緒相互之間高度依賴，疼痛喚起的或戰或逃的反應，促進了焦慮的產生，同時焦慮也反過來增強了疼痛[8]。3.2問題分析及問題解決。根據訪問及數據研究，由于公交車的車體和扶手桿都是金屬制品，在火災發生時會迅速升溫，因其并不像火苗那樣肉眼可見，反而成為逃生過程中給人造成燒燙傷的直接威脅因素。針對以上問題的提煉，利用矛盾矩陣，尋求解決方法，定義問題沖突，矛盾矩陣歸納見表3：物體產生的有害因素（31）——期望改善的參數；溫度（17）——導致惡化的參數；發明原理（22，35，2，24）——查找矛盾矩陣可得出[9]。發明原理22——變有害為有益原理。將系統中的有害因素加以利用，獲得有益結果。由此可以想到，車廂內部的扶手橫桿雖然高溫會有燙傷威脅，但是它貫穿車廂內部前后，也許可以變為有益因素。發明原理35——參數變化原理。改變物體的物理狀態。由此原理來改變車體或扶手，采用耐高溫且不導熱的材質，可能導致車體結構的強度減弱或成本提高。發明原理2——隔離原理。將物體中有害因素隔離出去。由此可得，水的隔離降溫作用，在火場中無疑是最直接高效的手段。然而要考慮公交車內部的儲水設施及噴水裝置的安裝使用問題。發明原理24——中介物原理。利用中介物傳遞某一物體或某一種過程。由此可得，可以利用公交車內部的扶手桿作為輸送消防用水的中介物，覆蓋車頭至車尾，全面有效，可以快速地噴灑，給車體、扶手管材甚至是驚慌失措的人們，起到直接的降溫、隔火、鎮靜的作用。3.3設計方案的提出。針對上述分析，據發明原理2得出，水在火災，尤其在公交車這樣封閉狹小的空間中是最直接有效的隔離物。水能最直接地將人的身體與火隔離，更重要是能最直接地將人的心理與緊張的情緒隔離，從而在身體與心理上獲得雙重安全保證。根據發明原理24得出，公交車內部扶手橫豎桿作為傳遞消防用水的中介物，這不僅充分利用了公交車原有的基礎設施，又增加了它的消防功能；不光瞬時對火勢的控制做出反應，還降低了在火災時管材高溫對人的傷害。綜上，此次公交車改良設計的方案更多從發明原理2和發明原理24中受啟發。裝置細節見圖3。根據以上的數據分析，以及利用TRIZ發明原理的查找，提出了可以在現有公交車結構上進行改造的方案——利用公交車上連接扶手的橫向或縱向的鐵管為媒介，在車的后部凸起處或司機座椅后方加裝消防專用氣體箱與加壓裝置，當應急消防裝置啟動后，鐵管內會充滿消防用水并從小孔處噴出。公交車消防系統簡單示意（前方視角）見圖4。因為管道貫穿全車，所以噴灑的面積大、覆蓋全面、效果好，可以第一時間抑制火災的蔓延，第一時間增強乘客的身體、心理上的安全感，為逃生贏得時間，為生命財產安全提供保障，消防裝置理念見圖5。

4優化設計后可行性分析及展望

4.1裝置的創新點與各層次的可行性分析。此消防裝置的創新點在于：（1）利用連接扶手的鐵管的中空結構為噴灑消防用水的媒介，可對現有的公交車直接進行優化改造，節約成本，也不占用額外空間；（2）利用其貫穿車體前后的結構特征，噴水時保證涉及到全車范圍；（3）考慮到當火災來臨時車體溫度過高，導致管體自身溫度升高，噴淋系統開啟后對車廂內部尤其是鐵管本身起到一定的降溫作用，避免了對乘客造成第二次傷害，安全有效，具有合理性。公交車消防栓水管分布見圖6，系統噴淋效果演示見圖7。從現代人普遍掌握的消防自救知識及其應激反應情況來看，將觸發按鈕設置在司機駕駛座位旁有一定的科學性。一是可以防止乘客因好奇或是失誤而造成的觸發，因而造成不必要的損失；二來是駕駛員的職責，即司機在公交車火災事故處置中居于十分重要的地位[10]，平時除了檢查與維護消防設施，更重要的是熟練掌握對有關設施的操作，以及具備良好的心理素質。從實際情況方面保證了在危急時刻裝置能有效啟動，具有可行性。從產品構造學原理角度分析，此裝置也具有可行性。考慮到了有限的公交車空間，以及最大限度地利用車輛上的現有裝置并加以改造。在車上加裝一個小型的加壓泵，當緊急裝置啟動后，加壓泵立即展開運作，隨后壓力使得消防用水瞬間充滿連通全車的所有管道。壓力的大小是可控的，壓力大則水珠細噴灑范圍廣，適用于火災面積已經過大，局面難以控制的情況；壓力小則流體可能為柱形，適用于局部可控的失火情況。理論上簡單易行而且造價成本低。從人機工程學的角度來考慮，此裝置也有許多細節值得分析。管道上小孔的位置也需要考量，可從滅火的全面性、有效性進行考慮，小孔的方向決定了噴射的角度。因此同一邊管道的小孔在方向上應有左右的轉換，兩邊的小孔在同一水平位置上也應有前后的交錯。角度問題的解決保證了滅火的質量，也一定程度上防止對乘客的直接噴射。在數量上也應考量，根據液體的密度及特性，研究出它有效的噴灑范圍，這樣也就大致估算出小孔的數量。小孔的不同噴射方向和數量分布就保證了水的全面噴灑。全面噴灑的目的不僅是為了滅火，另一原因是降低車體的溫度；管道中充滿水，管體的溫度就不會受大火的影響而迅速升高。這樣以來，在滅火的同時，一旦車門被損壞無法打開，可以減緩對與跳窗逃生乘客的被高溫車體燙傷的危險。從心理安全的角度考慮，安全的內涵及外延內容表明，安全不僅指人的身心健康、軀體不傷、不死，而且還要保障人的心理安全與健康[11]。安全感作為情感需求的一種，在馬斯洛模型中得出，它是人類基本的情感需求，現階段的產品設計或系統設計多從外觀或功能角度考慮，往往忽略其實心理層面的安全感設計也是優化設計的切入點。在災情來臨時，噴淋系統瞬間啟動，瞬時間對火情起到控制作用，乘客瞬時得到心理上的安全反饋，從一定程度上緩解焦慮情緒，增加逃生幾率[12]。裝置簡單、易行、可靠，噴灑的面積大、覆蓋全面、效果顯著。在第一時間抑制了火災的蔓延，延長了火災中乘客的自救時間，不再是令人無法及時反應的“黃金42s”，贏得了寶貴的逃生時間；保證了等待救援時車內人員的暫時安全，也為救援贏得寶貴時間；也解決了當車內人員都安全逃離后，公交車仍然熊熊大火甚至爆炸，對周邊的人或建筑物造成的二次傷害。4.2裝置優化設計展望。根據輸送消防用品管道的巧妙特性，一般的移動公共乘車系統中都會有這種管道裝置。例如在地鐵中用于連接扶手的管道，高鐵及火車中，頭頂上行李架用于支撐的管道結構。當然針對地鐵、火車這種分節式的公共交通工具而言，就要在每一節都加裝壓力泵，或者是在總開關的交互界面上設定分車廂開啟的消防裝置，從而實現定點消防。這一裝置理念在移動公共交通設施中的利用，也許可以改善以往在車廂內僅憑滅火器滅火的單一消防方式。甚至可以利用“心境誘導”的手法，乘客在乘坐公共交通時，就可以在車廂內的移動電視上，通過觀看消防安全的宣傳短片，了解車內消防設施及使用方法，讓大眾時刻處于安全的正性情緒之中[13]。

5結語

基于公交車現有的車體結構而改造的車內消防系統，只需要對車體進行簡單的加工改造，結構簡單易行、成本低。裝置的應用也許可以填補現階段車內消防裝置的空白，在車內客艙消防方面踏出探索性的一步。消防安全的保障永遠是人類需要研究的課題，有關移動交通的消防問題及消防設施的設計與改造，仍需大量考察研究。當然在改造設施的同時，更重要的是再次加強消防安全知識的普及，真正把消防安全演練落到實處。找到可以將大眾把目光注視到消防方面的關鍵點，抓住大眾對于消防問題的興趣點或是痛點，從而真正將消防意識植入到人們潛意識中。由于人的認知和情緒之間的高度依賴，產品的設計優化要從身體甚至心理安全的角度考慮，增強使用者的安全感，在一定程度上彌補產品在功能上的不足，多考慮人的心理安全與健康，為生命安全更添一分保障。

作者:李稼楨 林鴻  單位:蘇州大學