基于汽車構(gòu)造的汽車火災(zāi)事故原因分析

李 洋,趙雪琪

(1.武警學(xué)院研究生部，河北 廊坊 065000；2.呼倫貝爾市消防支隊(duì)，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008)

經(jīng)過改革開放，我國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)取得了極大的進(jìn)步，人們的生活水平也不斷提高，使得汽車行業(yè)高速發(fā)展。作為一種十分便捷的交通工具，汽車已經(jīng)普及到大多數(shù)家庭中。截至2017年3月，我國汽車產(chǎn)銷環(huán)比均呈較快增長，3月份汽車產(chǎn)銷分別完成260.4萬輛和254.3萬輛，產(chǎn)銷量比上月分別增長20.6%和31.1%，比上年同期分別增長3%和4%[1]。從這些數(shù)據(jù)可以看出，我國汽車的發(fā)展已經(jīng)勢不可擋，在不久的將來，汽車產(chǎn)量還會繼續(xù)增長。

然而，汽車在給人們的生活帶來便捷的同時(shí)，也帶來了許多問題，如汽車火災(zāi)事故。根據(jù)消防部門公布的數(shù)據(jù)顯示，我國每年發(fā)生的汽車火災(zāi)事故數(shù)量呈上升趨勢。針對汽車火災(zāi)事故，國內(nèi)學(xué)者的研究主要是從汽車火災(zāi)事故的原因展開調(diào)查，其研究重點(diǎn)放在如何找到起火部位或起火點(diǎn)，并通過事故調(diào)查來總結(jié)預(yù)防汽車火災(zāi)事故的方法[2-4]；而國外學(xué)者主要是針對汽車火災(zāi)安全的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)進(jìn)行研究[5-6]。本文將通過闡述汽車的構(gòu)造，分析其中存在危險(xiǎn)性的部位，進(jìn)而找出引發(fā)汽車火災(zāi)的原因，并提出有針對性的預(yù)防與控制措施，以減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 汽車火災(zāi)事故的特點(diǎn)

汽車火災(zāi)事故具有突發(fā)性強(qiáng)、起火原因復(fù)雜多樣、損失大及撲救困難等特點(diǎn)。

1.1 突發(fā)性強(qiáng)

汽車火災(zāi)的起火源頭都具有一定的潛伏期，往往是在駕駛員或乘車人員的不經(jīng)意間就引發(fā)了火災(zāi)。

1.2 起火原因復(fù)雜多樣

汽車易引發(fā)火災(zāi)的部位及起火原因有很多，且引發(fā)火災(zāi)的時(shí)間、過程也不盡相同，如果不經(jīng)過調(diào)查、勘驗(yàn)很難直接確定起火原因。

1.3 損失大及撲救困難

由于汽車空間相對封閉，駕駛艙內(nèi)可燃物較多，且存在電氣系統(tǒng)、油路系統(tǒng)等具有危險(xiǎn)性的汽車構(gòu)件,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰會迅速蔓延至整個(gè)車體，從發(fā)生火災(zāi)至結(jié)束也不過短短十幾分鐘，留給駕駛員和乘車人員的反應(yīng)時(shí)間很短，因此撲救困難。

2 從汽車的構(gòu)造分析汽車火災(zāi)的原因

汽車是由成千上萬個(gè)零部件組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的交通工具，但其總體結(jié)構(gòu)通常由發(fā)動機(jī)、底盤、車身和電氣系統(tǒng)四大部分組成。

2.1 汽車的發(fā)動機(jī)

汽車發(fā)動機(jī)(燃料供給系統(tǒng))是為汽車行駛提供動力的裝置，其作用是使燃料燃燒產(chǎn)生動力，然后通過底盤的傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪使汽車行駛[7]。汽車發(fā)動機(jī)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)兩大機(jī)構(gòu)以及燃料供給系統(tǒng)、汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)五大系統(tǒng)組成(見圖1)。在這兩大機(jī)構(gòu)、五大系統(tǒng)中，燃料供給系統(tǒng)、汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)均具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性，其原因如下：

圖1 汽車發(fā)動機(jī)的組成Fig.1 Fuel supply system of automobiles

(1) 在汽車油路系統(tǒng)中，當(dāng)輸油管發(fā)生松動、老化、破損或腐蝕等情況時(shí)，會發(fā)生漏油的現(xiàn)象。泄漏的汽油屬于輕質(zhì)油品，揮發(fā)性很強(qiáng)，易與空氣混合形成爆炸性混合氣體，當(dāng)汽車啟動、發(fā)動機(jī)工作或遇到火源時(shí)就可能引發(fā)火災(zāi)，而且在這種環(huán)境下電弧火花、煙頭等弱火源的能量就足以引發(fā)汽車火災(zāi)或者爆炸。汽車油路系統(tǒng)引發(fā)火災(zāi)的另一種情況是混合氣體濃度過高，或者是氣缸發(fā)生竄油現(xiàn)象時(shí)，由于汽油在氣缸內(nèi)不能充分發(fā)生燃燒，導(dǎo)致排氣管處排出了火星，如果排出的火星遇到地面、排氣管外壁上的油污或者其他能夠被弱火源引燃的可燃物就會引發(fā)汽車火災(zāi)。

(2) 當(dāng)汽車在行駛過程中或啟動時(shí)，化油器發(fā)生故障可能會出現(xiàn)回火現(xiàn)象。氣缸內(nèi)猛烈燃燒的可燃混合氣體從化油器管噴出時(shí)，會引起勾油用的汽油發(fā)生燃燒，遂即引發(fā)汽車火災(zāi)。

(3) 潤滑系統(tǒng)失效也會引發(fā)汽車火災(zāi)。汽車行駛中發(fā)動機(jī)持續(xù)工作，潤滑油消耗完后，零部件的表面相互摩擦做相對運(yùn)動，放出大量的熱量，若碰到可燃物就會引發(fā)汽車火災(zāi)。

(4) 冷卻系統(tǒng)損壞時(shí)，受熱零部件吸收的熱量不能及時(shí)散出從而導(dǎo)致零部件過熱，進(jìn)而使得汽車發(fā)動機(jī)的熱量積聚，若可燃物接觸到高溫的發(fā)動機(jī)，則有可能引發(fā)汽車火災(zāi)。

(5) 在發(fā)生意外情況時(shí)，也會引發(fā)汽車火災(zāi)，如交通事故、違章操作。當(dāng)汽車發(fā)生交通事故時(shí)，因?yàn)檐圀w發(fā)生劇烈的碰撞，導(dǎo)致油箱、油管或者油泵破裂損傷，造成噴油現(xiàn)象，此時(shí)遇到火源即可引發(fā)汽車火災(zāi)；當(dāng)高速行駛的汽車發(fā)生撞擊時(shí)，若直接碰觸到供油管道，易發(fā)生燃燒或爆炸；汽車內(nèi)部鋪設(shè)的電氣線路因?yàn)榘l(fā)生交通事故導(dǎo)致破損、短路時(shí)，可引發(fā)汽車火災(zāi)；如果發(fā)生車禍的車輛是運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品的，有些危險(xiǎn)化學(xué)品的化學(xué)性質(zhì)極活潑，發(fā)生碰撞或者撞擊會導(dǎo)致危險(xiǎn)化學(xué)品四處飄散，遇到引火源時(shí)也會發(fā)生燃燒或爆炸，從而引發(fā)汽車火災(zāi)。

2.2 汽車的底盤

汽車底盤的作用是支撐、安裝汽車發(fā)動機(jī)及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動機(jī)的動力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動，保證正常行駛[8]。汽車底盤由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)組成(見圖2)。在這四大系統(tǒng)中，制動系統(tǒng)相對而言具有一定的危險(xiǎn)性，其原因如下：

圖2 汽車底盤的組成Fig.2 Structure of the automobile chassis

(1) 當(dāng)制動系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械故障時(shí)，摩擦片與制動盤或者制動鼓之間由于發(fā)生摩擦作用而釋放出大量的能量，如果這種能量不能依靠機(jī)動車的自然行駛散失掉或者制動盤、制動鼓經(jīng)過空氣流通后熱量無法散失掉，就會累聚熱量，產(chǎn)生高溫，進(jìn)而加熱制動液，使得制動液的溫度迅速增加，引起壓力的變化，如果造成了制動油路發(fā)生故障，制動液將會被噴射到高溫的制動盤或制動鼓上被引燃，從而引發(fā)汽車火災(zāi)。

(2) 當(dāng)汽車輪胎的氣量不足或者汽車超載時(shí)均會引發(fā)火災(zāi)。當(dāng)汽車輪胎的充氣量不足、汽車超載或者兩者綜合作用時(shí)，因輪轂側(cè)壁彎曲產(chǎn)生熱量的速度超過了汽車行駛中散發(fā)的熱量，如果此時(shí)汽車停止制動，導(dǎo)致熱量不能散失掉，累聚的熱量將會很快使得輪轂側(cè)壁的溫度升高，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

2.3 汽車的車身

汽車車身容納駕駛員、乘客和貨物，并構(gòu)成汽車的外殼。載重的汽車車身由駕駛室和貨廂組成，而轎車車身由車身本體和車身結(jié)構(gòu)件組成，見圖3。

圖3 轎車車身的組成Fig.3 Structure of the automobile body

汽車的車身結(jié)構(gòu)件包括車身可開啟、關(guān)閉的各類艙門結(jié)構(gòu)件，主要有發(fā)動機(jī)罩、車窗、車門、背門和行李箱蓋，而火災(zāi)危險(xiǎn)性就在車艙內(nèi)部。很多車主購買機(jī)動車后會進(jìn)行裝潢，比如：配置精美坐罩、坐墊，改裝音響，噴灑香水，鋪設(shè)腳墊、地膠,等等。這類裝潢物質(zhì)都具有可燃性，且多數(shù)為化學(xué)合成物質(zhì)、高分子材料，這些高聚物燃燒具有發(fā)熱量較高、燃燒速度快、發(fā)煙量大、影響能見度、燃燒(或分解)產(chǎn)物的危害性大[9]等特點(diǎn)。如果這些物質(zhì)遇到明火火源，短時(shí)間內(nèi)即可引起火災(zāi)，而駕駛艙與發(fā)動機(jī)艙之間設(shè)有鋪設(shè)電線的管道，火焰可通過這些管道蔓延至發(fā)動機(jī)艙，加大火勢,同時(shí)這些高聚物燃燒還會放出大量的熱量、有毒氣體，對搶救傷員和財(cái)產(chǎn)都會帶來很大的困難。

另外，很多車主都有吸煙、喜歡改裝車輛的習(xí)慣。煙頭屬于弱火源，具有高能量、低溫度的特點(diǎn)，可引燃疏松纖維物質(zhì)，而車內(nèi)剛好存在這類物質(zhì)。若出現(xiàn)煙頭未熄滅遺留在車內(nèi)的情況，疏松的纖維物質(zhì)會被引燃，產(chǎn)生大量的可燃揮發(fā)份，當(dāng)車主打開車門撲滅火災(zāi)時(shí)，大量的空氣涌入會導(dǎo)致陰燃向有焰燃燒轉(zhuǎn)變，造成不可挽回的后果。還有一種情況是在汽車行駛過程中，因?yàn)樨?fù)壓的作用，氣流流動的慣性使得駕駛艙后部形成渦流，駕駛員拋出的煙頭很容易被卷入汽車槽廂內(nèi)，引燃槽廂內(nèi)的可燃物，從而引發(fā)汽車火災(zāi)。而改裝車輛通常會出現(xiàn)私拉電線的情況，如果車主貪圖小便宜，在一些技術(shù)手段較為落后的汽車修理廠進(jìn)行改造，則極有可能導(dǎo)致私拉的電線存在安全隱患，若出現(xiàn)電路故障發(fā)生短路，就會引發(fā)汽車火災(zāi)。

2.4 汽車的電氣系統(tǒng)

汽車電氣系統(tǒng)具有低壓、直流、單線制、負(fù)極搭鐵等特點(diǎn)[10]，主要由發(fā)電機(jī)、蓄電池、輔助電氣系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、照明與信號系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)等組成，其具體分類及各部分所包含的電氣設(shè)備詳見圖4。

圖4 汽車電氣系統(tǒng)的組成Fig.4 Structure of the automobile electrical system

汽車的電氣系統(tǒng)是其重要結(jié)構(gòu)之一，又是最為頻繁引起汽車火災(zāi)的主要火源。由于發(fā)生在電氣系統(tǒng)各種電氣設(shè)備上的不同故障原因，導(dǎo)致電氣線路連接處電流突然增大而產(chǎn)生大量熱量，造成電氣線路故障或引燃電線絕緣層，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

一般引發(fā)汽車火災(zāi)電氣故障的原因主要有：

(1) 汽車行駛過久，車內(nèi)的電氣線路老化、磨損出現(xiàn)絕緣層破損的情況，從而與金屬構(gòu)件打鐵發(fā)生短路；此外，液體泄漏導(dǎo)致接插孔外絕緣材料性能降低，或接插孔處受到壓力作用致使接插構(gòu)件松動，從而導(dǎo)致電氣線路短路。尤其是蓄電池引出線等未經(jīng)線路保護(hù)裝置保護(hù)的線路，因?yàn)橥ㄟ^的電流很大，容易產(chǎn)生電弧，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

(2) 汽車時(shí)常通過凹凸不平的地面，長時(shí)間的震動致使電氣線路與電氣設(shè)備之間的接頭松動，造成接觸不良。若接頭處長時(shí)間接觸不良不僅會放出熱量，還會導(dǎo)致接觸電阻增大，形成惡性循環(huán)。而嚴(yán)重的接觸不良則會引發(fā)線路接觸打火和過負(fù)荷等故障，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

(3) 汽車上的各類電氣線路都是按照各自的用途來選擇導(dǎo)線尺寸的，若私自接入其他的電氣設(shè)備，尤其是工作功率很大的設(shè)備，如在電氣線路中增設(shè)報(bào)警器、防盜器、音響等設(shè)備，將會使得電氣線路長時(shí)間過負(fù)荷工作，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。此外，在散熱條件較差的環(huán)境中發(fā)生電氣故障時(shí)，電氣線路保護(hù)裝置并不會工作即切斷線路，而有的車輛配置了自動調(diào)節(jié)的座椅加熱器，當(dāng)電氣線路發(fā)生故障時(shí)，加熱元件可能會繼續(xù)工作積聚熱量，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

(4) 汽車調(diào)節(jié)器中的逆流切換器失靈，導(dǎo)致切斷逆向電流的作用失效，致使蓄電池流出的電流回流到發(fā)電機(jī)，從而使發(fā)電機(jī)的線圈發(fā)熱并放出熱量，進(jìn)而引發(fā)汽車火災(zāi)。

(5) 蓄電池是汽車電氣系統(tǒng)的能量源，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，蓄電池將提供高達(dá)200～600 A的起動電流，假若蓄電池發(fā)生故障將極有可能引發(fā)汽車火災(zāi)。蓄電池的壽命一般為2年，假若行駛的路況、駕駛員的習(xí)慣不好，可能還會降低它的壽命。當(dāng)蓄電池電極板上部及下部的沉積污染長期未被清理時(shí)，將會發(fā)生短路；另一種情況是蓄電池電極板發(fā)生變形，致使負(fù)極板與正極板相互接觸而引起短路。

通過上述對汽車結(jié)構(gòu)件與系統(tǒng)的分析，可得出可能引發(fā)汽車火災(zāi)事故的原因，主要?dú)w納為：電氣故障引發(fā)火災(zāi)；供油系統(tǒng)故障引發(fā)火災(zāi)；機(jī)械故障引發(fā)火災(zāi)和其他因素引發(fā)火災(zāi)。因此，可針對上述原因，采取相應(yīng)的預(yù)防與控制措施，以減少汽車火災(zāi)事故的發(fā)生。

3 汽車火災(zāi)事故的預(yù)防與控制措施

3.1 電氣系統(tǒng)引發(fā)汽車火災(zāi)的預(yù)防與控制措施

電氣系統(tǒng)具有自身帶電性、線路繁多、導(dǎo)線絕緣易損等特點(diǎn)。汽車未制動時(shí)，啟動系統(tǒng)的線路仍處于通電狀態(tài)，因此即使汽車處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電氣線路發(fā)生打鐵、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧很容易引燃附近的可燃物質(zhì)，具有很大的火災(zāi)危險(xiǎn)性。可見，電氣系統(tǒng)是引發(fā)汽車火災(zāi)的重要原因。對此，提出如下預(yù)防與控制措施：

(1) 時(shí)常檢查汽車的電氣線路，發(fā)現(xiàn)絕緣破損、老化等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)更換電線；定期檢查電氣線路接插部位，防止因松動而發(fā)生的接觸不良；杜絕私拉電線、胡亂改造車輛的現(xiàn)象，確實(shí)有需要時(shí)應(yīng)去技術(shù)嫻熟、安全有保障的場所修理；要將電氣線路整理整齊，并使用電纜穿管保護(hù)且固定，遠(yuǎn)離高溫構(gòu)件。

(2) 汽車的蓄電池長時(shí)間未使用時(shí)自身會慢慢放電直到報(bào)廢，因此要定期啟動汽車或直接給蓄電池充電；蓄電池中的電解液損耗完后，要及時(shí)補(bǔ)充蒸餾水或?qū)Ｓ靡后w，盡量不使用純凈水，這是因?yàn)榧儍羲泻幸恍┪⒘吭兀瑫p壞蓄電池；用車時(shí)要時(shí)常檢查蓄電池蓋子上的排氣孔是否通氣，若排氣孔被封堵，汽車產(chǎn)生的氧氣、氫氣不能及時(shí)排出，會造成電解液膨脹把蓄電池外殼撐破，產(chǎn)生火災(zāi)隱患。

(3) 電氣線路的電線要選擇具有耐熱、耐腐蝕、耐磨以及阻燃性能優(yōu)良的材料，并整理成束、穿管保護(hù)。

(4) 汽車的重要線路要安裝線路保護(hù)裝置，以便在發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)切斷線路。

3.2 油路系統(tǒng)引發(fā)火災(zāi)的預(yù)防與控制措施

汽車油路系統(tǒng)是引發(fā)汽車火災(zāi)概率最高的系統(tǒng)，由于油品自身的化學(xué)物理特性，當(dāng)其發(fā)生泄漏時(shí)，接觸到火源就會引發(fā)汽車火災(zāi)，且撲救困難，所以保障油路系統(tǒng)的正常工作尤為重要。對此，提出如下預(yù)防與控制措施：

(1) 汽車油路系統(tǒng)要使用質(zhì)量較好的油品，并時(shí)常檢查油路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏油、輸油管破裂及老化等現(xiàn)象時(shí)要及時(shí)修理。

(2) 定期清理汽車排氣管上的油污，防止其被排氣管排出的火花引燃。

(3) 汽車燃油管道的布置要避免彎曲、打折，且金屬部件與橡膠管連接處不要過于用力固定，以免橡膠管開裂。

(4) 要時(shí)常添加潤滑油，防止?jié)櫥到y(tǒng)失效。

3.3 車身引發(fā)汽車火災(zāi)的預(yù)防與控制措施

由于駕駛員的安全意識淡薄、駕車習(xí)慣較差引發(fā)汽車火災(zāi)的案例屢見不鮮，因此提高駕駛?cè)藛T的安全意識、培養(yǎng)良好的駕駛習(xí)慣是避免駕駛艙內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)隱患的最好方法。對此，提出如下預(yù)防與控制措施：

(1) 駕駛艙內(nèi)的裝潢要盡量選用阻燃性能良好的材質(zhì)，不要放置易燃易爆物質(zhì)，打火機(jī)、空氣清新劑這類引火源要擱置在保險(xiǎn)、安全的部位。

(2) 汽車車內(nèi)要配置滅火器，一般可配置干粉滅火器，但要定期檢查，以保證功能完好，同時(shí)駕駛員要熟練掌握其使用方法。

(3) 時(shí)常檢查汽車輪胎的氣量，不能充氣不足或充氣過量，并且要避免超載行駛。

(4) 有關(guān)部門可將預(yù)防汽車火災(zāi)的宣傳冊或小工具直接發(fā)放給廣大駕駛員，也可與加油站合作，讓其幫助宣傳，以提高駕駛員的安全意識。

3.4 其他原因引發(fā)汽車火災(zāi)的預(yù)防與控制措施

駕駛員、維修人員的違規(guī)操作也是引發(fā)汽車火災(zāi)的重要原因之一，因此駕駛員要培養(yǎng)安全意識，避免犯動火動焊對油路管道進(jìn)行切割、修補(bǔ)這類錯誤，而維修人員要嚴(yán)格按規(guī)定作業(yè)，禁止違規(guī)作業(yè)。此外，駕駛員要培養(yǎng)良好的駕駛習(xí)慣，吸煙后的煙頭要妥善處理，避免未熄滅就遺留在車內(nèi)或未熄滅就拋出窗外；當(dāng)發(fā)生交通事故，出現(xiàn)漏油現(xiàn)象時(shí)，要避免出現(xiàn)明火，如果出現(xiàn)明火要及時(shí)用沙土掩埋，并立即撥打119報(bào)警。

4 結(jié) 語

汽車火災(zāi)具有一定的可控性和預(yù)防性，而培養(yǎng)駕駛員良好的安全意識和駕駛習(xí)慣，對車輛進(jìn)行定期保養(yǎng)，且不私自亂改裝車輛，即可有效地預(yù)防與控制汽車火災(zāi)事故的發(fā)生。但是，一旦發(fā)生了汽車火災(zāi)，要冷靜處理，并用科學(xué)的方法進(jìn)行撲救，以將損失降至最低。