基于汽车构造的汽车火灾事故原因分析

2018-08-08赵雪琪

安全与环境工程 2018年4期

李洋,赵雪琪

(1.武警学院研究生部，河北廊坊 065000；2.呼伦贝尔市消防支队，内蒙古呼伦贝尔 021008)

经过改革开放，我国的经济飞速发展，科学技术取得了极大的进步，人们的生活水平也不断提高，使得汽车行业高速发展。作为一种十分便捷的交通工具，汽车已经普及到大多数家庭中。截至2017年3月，我国汽车产销环比均呈较快增长，3月份汽车产销分别完成260.4万辆和254.3万辆，产销量比上月分别增长20.6%和31.1%，比上年同期分别增长3%和4%[1]。从这些数据可以看出，我国汽车的发展已经势不可挡，在不久的将来，汽车产量还会继续增长。

然而，汽车在给人们的生活带来便捷的同时，也带来了许多问题，如汽车火灾事故。根据消防部门公布的数据显示，我国每年发生的汽车火灾事故数量呈上升趋势。针对汽车火灾事故，国内学者的研究主要是从汽车火灾事故的原因展开调查，其研究重点放在如何找到起火部位或起火点，并通过事故调查来总结预防汽车火灾事故的方法[2-4]；而国外学者主要是针对汽车火灾安全的行业标准或法规进行研究[5-6]。本文将通过阐述汽车的构造，分析其中存在危险性的部位，进而找出引发汽车火灾的原因，并提出有针对性的预防与控制措施，以减少人员伤亡和财产损失。

1 汽车火灾事故的特点

汽车火灾事故具有突发性强、起火原因复杂多样、损失大及扑救困难等特点。

1.1 突发性强

汽车火灾的起火源头都具有一定的潜伏期，往往是在驾驶员或乘车人员的不经意间就引发了火灾。

1.2 起火原因复杂多样

汽车易引发火灾的部位及起火原因有很多，且引发火灾的时间、过程也不尽相同，如果不经过调查、勘验很难直接确定起火原因。

1.3 损失大及扑救困难

由于汽车空间相对封闭，驾驶舱内可燃物较多，且存在电气系统、油路系统等具有危险性的汽车构件,当发生火灾时，火焰会迅速蔓延至整个车体，从发生火灾至结束也不过短短十几分钟，留给驾驶员和乘车人员的反应时间很短，因此扑救困难。

2 从汽车的构造分析汽车火灾的原因

汽车是由成千上万个零部件组成的结构复杂的交通工具，但其总体结构通常由发动机、底盘、车身和电气系统四大部分组成。

2.1 汽车的发动机

汽车发动机(燃料供给系统)是为汽车行驶提供动力的装置，其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系统驱动车轮使汽车行驶[7]。汽车发动机由曲柄连杆机构和配气机构两大机构以及燃料供给系统、汽油机点火系统、润滑系统、冷却系统和启动系统五大系统组成(见图1)。在这两大机构、五大系统中，燃料供给系统、汽油机点火系统、润滑系统、冷却系统和启动系统均具有一定的火灾危险性，其原因如下：

图1 汽车发动机的组成Fig.1 Fuel supply system of automobiles

(1) 在汽车油路系统中，当输油管发生松动、老化、破损或腐蚀等情况时，会发生漏油的现象。泄漏的汽油属于轻质油品，挥发性很强，易与空气混合形成爆炸性混合气体，当汽车启动、发动机工作或遇到火源时就可能引发火灾，而且在这种环境下电弧火花、烟头等弱火源的能量就足以引发汽车火灾或者爆炸。汽车油路系统引发火灾的另一种情况是混合气体浓度过高，或者是气缸发生窜油现象时，由于汽油在气缸内不能充分发生燃烧，导致排气管处排出了火星，如果排出的火星遇到地面、排气管外壁上的油污或者其他能够被弱火源引燃的可燃物就会引发汽车火灾。

(2) 当汽车在行驶过程中或启动时，化油器发生故障可能会出现回火现象。气缸内猛烈燃烧的可燃混合气体从化油器管喷出时，会引起勾油用的汽油发生燃烧，遂即引发汽车火灾。

(3) 润滑系统失效也会引发汽车火灾。汽车行驶中发动机持续工作，润滑油消耗完后，零部件的表面相互摩擦做相对运动，放出大量的热量，若碰到可燃物就会引发汽车火灾。

(4) 冷却系统损坏时，受热零部件吸收的热量不能及时散出从而导致零部件过热，进而使得汽车发动机的热量积聚，若可燃物接触到高温的发动机，则有可能引发汽车火灾。

(5) 在发生意外情况时，也会引发汽车火灾，如交通事故、违章操作。当汽车发生交通事故时，因为车体发生剧烈的碰撞，导致油箱、油管或者油泵破裂损伤，造成喷油现象，此时遇到火源即可引发汽车火灾；当高速行驶的汽车发生撞击时，若直接碰触到供油管道，易发生燃烧或爆炸；汽车内部铺设的电气线路因为发生交通事故导致破损、短路时，可引发汽车火灾；如果发生车祸的车辆是运输危险化学品的，有些危险化学品的化学性质极活泼，发生碰撞或者撞击会导致危险化学品四处飘散，遇到引火源时也会发生燃烧或爆炸，从而引发汽车火灾。

2.2 汽车的底盘

汽车底盘的作用是支撑、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶[8]。汽车底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统组成(见图2)。在这四大系统中，制动系统相对而言具有一定的危险性，其原因如下：

图2 汽车底盘的组成Fig.2 Structure of the automobile chassis

(1) 当制动系统发生机械故障时，摩擦片与制动盘或者制动鼓之间由于发生摩擦作用而释放出大量的能量，如果这种能量不能依靠机动车的自然行驶散失掉或者制动盘、制动鼓经过空气流通后热量无法散失掉，就会累聚热量，产生高温，进而加热制动液，使得制动液的温度迅速增加，引起压力的变化，如果造成了制动油路发生故障，制动液将会被喷射到高温的制动盘或制动鼓上被引燃，从而引发汽车火灾。

(2) 当汽车轮胎的气量不足或者汽车超载时均会引发火灾。当汽车轮胎的充气量不足、汽车超载或者两者综合作用时，因轮毂侧壁弯曲产生热量的速度超过了汽车行驶中散发的热量，如果此时汽车停止制动，导致热量不能散失掉，累聚的热量将会很快使得轮毂侧壁的温度升高，进而引发汽车火灾。

2.3 汽车的车身

汽车车身容纳驾驶员、乘客和货物，并构成汽车的外壳。载重的汽车车身由驾驶室和货厢组成，而轿车车身由车身本体和车身结构件组成，见图3。

图3 轿车车身的组成Fig.3 Structure of the automobile body

汽车的车身结构件包括车身可开启、关闭的各类舱门结构件，主要有发动机罩、车窗、车门、背门和行李箱盖，而火灾危险性就在车舱内部。很多车主购买机动车后会进行装潢，比如：配置精美坐罩、坐垫，改装音响，喷洒香水，铺设脚垫、地胶,等等。这类装潢物质都具有可燃性，且多数为化学合成物质、高分子材料，这些高聚物燃烧具有发热量较高、燃烧速度快、发烟量大、影响能见度、燃烧(或分解)产物的危害性大[9]等特点。如果这些物质遇到明火火源，短时间内即可引起火灾，而驾驶舱与发动机舱之间设有铺设电线的管道，火焰可通过这些管道蔓延至发动机舱，加大火势,同时这些高聚物燃烧还会放出大量的热量、有毒气体，对抢救伤员和财产都会带来很大的困难。

另外，很多车主都有吸烟、喜欢改装车辆的习惯。烟头属于弱火源，具有高能量、低温度的特点，可引燃疏松纤维物质，而车内刚好存在这类物质。若出现烟头未熄灭遗留在车内的情况，疏松的纤维物质会被引燃，产生大量的可燃挥发份，当车主打开车门扑灭火灾时，大量的空气涌入会导致阴燃向有焰燃烧转变，造成不可挽回的后果。还有一种情况是在汽车行驶过程中，因为负压的作用，气流流动的惯性使得驾驶舱后部形成涡流，驾驶员抛出的烟头很容易被卷入汽车槽厢内，引燃槽厢内的可燃物，从而引发汽车火灾。而改装车辆通常会出现私拉电线的情况，如果车主贪图小便宜，在一些技术手段较为落后的汽车修理厂进行改造，则极有可能导致私拉的电线存在安全隐患，若出现电路故障发生短路，就会引发汽车火灾。

2.4 汽车的电气系统

汽车电气系统具有低压、直流、单线制、负极搭铁等特点[10]，主要由发电机、蓄电池、辅助电气系统、充电系统、照明与信号系统、空调系统、点火系统和启动系统等组成，其具体分类及各部分所包含的电气设备详见图4。

图4 汽车电气系统的组成Fig.4 Structure of the automobile electrical system

汽车的电气系统是其重要结构之一，又是最为频繁引起汽车火灾的主要火源。由于发生在电气系统各种电气设备上的不同故障原因，导致电气线路连接处电流突然增大而产生大量热量，造成电气线路故障或引燃电线绝缘层，进而引发汽车火灾。

一般引发汽车火灾电气故障的原因主要有：

(1) 汽车行驶过久，车内的电气线路老化、磨损出现绝缘层破损的情况，从而与金属构件打铁发生短路；此外，液体泄漏导致接插孔外绝缘材料性能降低，或接插孔处受到压力作用致使接插构件松动，从而导致电气线路短路。尤其是蓄电池引出线等未经线路保护装置保护的线路，因为通过的电流很大，容易产生电弧，进而引发汽车火灾。

(2) 汽车时常通过凹凸不平的地面，长时间的震动致使电气线路与电气设备之间的接头松动，造成接触不良。若接头处长时间接触不良不仅会放出热量，还会导致接触电阻增大，形成恶性循环。而严重的接触不良则会引发线路接触打火和过负荷等故障，进而引发汽车火灾。

(3) 汽车上的各类电气线路都是按照各自的用途来选择导线尺寸的，若私自接入其他的电气设备，尤其是工作功率很大的设备，如在电气线路中增设报警器、防盗器、音响等设备，将会使得电气线路长时间过负荷工作，进而引发汽车火灾。此外，在散热条件较差的环境中发生电气故障时，电气线路保护装置并不会工作即切断线路，而有的车辆配置了自动调节的座椅加热器，当电气线路发生故障时，加热元件可能会继续工作积聚热量，进而引发汽车火灾。

(4) 汽车调节器中的逆流切换器失灵，导致切断逆向电流的作用失效，致使蓄电池流出的电流回流到发电机，从而使发电机的线圈发热并放出热量，进而引发汽车火灾。

(5) 蓄电池是汽车电气系统的能量源，当发动机启动时，蓄电池将提供高达200～600 A的起动电流，假若蓄电池发生故障将极有可能引发汽车火灾。蓄电池的寿命一般为2年，假若行驶的路况、驾驶员的习惯不好，可能还会降低它的寿命。当蓄电池电极板上部及下部的沉积污染长期未被清理时，将会发生短路；另一种情况是蓄电池电极板发生变形，致使负极板与正极板相互接触而引起短路。

通过上述对汽车结构件与系统的分析，可得出可能引发汽车火灾事故的原因，主要归纳为：电气故障引发火灾；供油系统故障引发火灾；机械故障引发火灾和其他因素引发火灾。因此，可针对上述原因，采取相应的预防与控制措施，以减少汽车火灾事故的发生。

3 汽车火灾事故的预防与控制措施

3.1 电气系统引发汽车火灾的预防与控制措施

电气系统具有自身带电性、线路繁多、导线绝缘易损等特点。汽车未制动时，启动系统的线路仍处于通电状态，因此即使汽车处于停止状态时，电气线路发生打铁、短路时产生的电弧很容易引燃附近的可燃物质，具有很大的火灾危险性。可见，电气系统是引发汽车火灾的重要原因。对此，提出如下预防与控制措施：

(1) 时常检查汽车的电气线路，发现绝缘破损、老化等现象时，及时更换电线；定期检查电气线路接插部位，防止因松动而发生的接触不良；杜绝私拉电线、胡乱改造车辆的现象，确实有需要时应去技术娴熟、安全有保障的场所修理；要将电气线路整理整齐，并使用电缆穿管保护且固定，远离高温构件。

(2) 汽车的蓄电池长时间未使用时自身会慢慢放电直到报废，因此要定期启动汽车或直接给蓄电池充电；蓄电池中的电解液损耗完后，要及时补充蒸馏水或专用液体，尽量不使用纯净水，这是因为纯净水中含有一些微量元素，会损坏蓄电池；用车时要时常检查蓄电池盖子上的排气孔是否通气，若排气孔被封堵，汽车产生的氧气、氢气不能及时排出，会造成电解液膨胀把蓄电池外壳撑破，产生火灾隐患。

(3) 电气线路的电线要选择具有耐热、耐腐蚀、耐磨以及阻燃性能优良的材料，并整理成束、穿管保护。

(4) 汽车的重要线路要安装线路保护装置，以便在发生故障时能够及时切断线路。

3.2 油路系统引发火灾的预防与控制措施

汽车油路系统是引发汽车火灾概率最高的系统，由于油品自身的化学物理特性，当其发生泄漏时，接触到火源就会引发汽车火灾，且扑救困难，所以保障油路系统的正常工作尤为重要。对此，提出如下预防与控制措施：

(1) 汽车油路系统要使用质量较好的油品，并时常检查油路，当发现漏油、输油管破裂及老化等现象时要及时修理。

(2) 定期清理汽车排气管上的油污，防止其被排气管排出的火花引燃。

(3) 汽车燃油管道的布置要避免弯曲、打折，且金属部件与橡胶管连接处不要过于用力固定，以免橡胶管开裂。

(4) 要时常添加润滑油，防止润滑系统失效。

3.3 车身引发汽车火灾的预防与控制措施

由于驾驶员的安全意识淡薄、驾车习惯较差引发汽车火灾的案例屡见不鲜，因此提高驾驶人员的安全意识、培养良好的驾驶习惯是避免驾驶舱内出现火灾隐患的最好方法。对此，提出如下预防与控制措施：

(1) 驾驶舱内的装潢要尽量选用阻燃性能良好的材质，不要放置易燃易爆物质，打火机、空气清新剂这类引火源要搁置在保险、安全的部位。

(2) 汽车车内要配置灭火器，一般可配置干粉灭火器，但要定期检查，以保证功能完好，同时驾驶员要熟练掌握其使用方法。

(3) 时常检查汽车轮胎的气量，不能充气不足或充气过量，并且要避免超载行驶。

(4) 有关部门可将预防汽车火灾的宣传册或小工具直接发放给广大驾驶员，也可与加油站合作，让其帮助宣传，以提高驾驶员的安全意识。

3.4 其他原因引发汽车火灾的预防与控制措施

驾驶员、维修人员的违规操作也是引发汽车火灾的重要原因之一，因此驾驶员要培养安全意识，避免犯动火动焊对油路管道进行切割、修补这类错误，而维修人员要严格按规定作业，禁止违规作业。此外，驾驶员要培养良好的驾驶习惯，吸烟后的烟头要妥善处理，避免未熄灭就遗留在车内或未熄灭就抛出窗外；当发生交通事故，出现漏油现象时，要避免出现明火，如果出现明火要及时用沙土掩埋，并立即拨打119报警。