高樓火災逃生裝置的研究和分析

尼姝麗　趙利銘　王述洋　薛國磊

摘 要： 對高樓火災發生頻率和危害程度進行統計分析，闡述火災發生后受災居民心理狀況，同時提出在沒有配置高樓火災逃生裝置情況下，居民可選擇的合適逃生途徑，引出配置高樓火災逃生用品的必要性.結合國內外高樓火災逃生用品設計和配置現狀，指出該系列用品存在的問題，運用現有科技提出一個嶄新的高樓火災逃生裝置設計方向，以保證更多用戶及時高效地進行逃生.

關鍵詞：高樓； 火災； 逃生裝置

中圖分類號： TH 112 文獻標志碼： A

近年來高層建筑成為我國主要發展的建筑群，但隨之而來的高樓火災亦成為國內乃至全世界極難攻克的問題.因為高樓結構復雜、人員密集，同時樓梯、豎井等會產生煙囪效應，致使煙霧彌漫，助長火勢蔓延，造成嚴重傷亡.因此，降低我國高樓火災發生率，更好地保護居民的生命財產安全，成為我國保障人民安居樂業，創建和諧社會需解決的最迫切的問題.為了緩解這一狀況，一方面政府可采取相應措施提高人們的防火防患意識，另一方面可號召人們配置消防用品，保證發生火災后能夠及時撲滅火災或逃生.根據中國統計年鑒[1]可知，我國高樓火災發生頻率高居不下，2009—2011年高樓火災發生情況如表1所示.消防設備可救援高度遠低于高層建筑的高度：消防水罐車噴水滅火高度為8層樓，最高云梯車舉高能力僅僅15層樓.15層以上高層建筑失火，該類救援裝置無用武之地，同時消防隊即使第一時間接受報警，但因救援設備機動性差、體積龐大、道路交通阻塞等問題延誤救援時機，而且該類裝置救援能力有限，發生特大火災時所起作用有限.居民能否進行有效自救成為社會關注的焦點，因此高樓火災逃生裝置的研究與設計逐漸成為業界研究的熱點.

1 火災發生時居民心理狀況分析

近些年我國火災發生率高，傷亡大.經過分析發現一個重要因素：建筑的疏散通道和安全出口被堵或被鎖住，使得火災中居民產生驚慌失措的心理，從而導致踐踏、跳樓、窒息等狀況發生.因此，為保證全面研究與分析高樓逃生裝置，對火災發生時居民心理狀況的分析是必不可少的.

1.1 驚慌恐懼心理

大多數火災的發生和自然災害一樣，有突發性的特征，所以居民面對火災時一般比較恐懼，同時火災發生時一般會伴隨有濃煙、火焰、刺激性氣味等現象，這就更促使居民產生驚慌不安的心理.根據心理學家對人類緊張程度的分析可知，在某一范圍內緊張程度越高，處理事情的能力會越差，而且面對火災時多數人會處于高度緊張的狀態.突發狀況時人們的心理情況如圖1所示[2].居民心理上的恐慌會隨著環境變化轉變成更高一層的恐懼，從而降低理智思考的能力，導致悲劇的發生.

1.2 從眾型心理

從眾型行為是指面對火災，多數居民為了尋找安全的避難場所或逃生通道從不同方向集聚而來.大多數人在這樣的慌亂情況下，理智思考的能力已很低，所以會不約而同地認為聚到一個地方是安全的.但是這樣的情況容易發生踐踏、擁堵的情況.

1.3 趨光心理

向光性是人的特性，尤其是生活水平日益提高的現在，人們基本生活在明亮的環境中.當火災發生時，濃煙密布，電力系統關閉，人們處在黑暗中，變得恐懼、不安、煩躁.因此出現光亮時，人們會習慣性地向有光的方向奔去，如此才認為是安全的.但是有光的地方很可能就是火源，所以無意中就已進入危險地帶.

1.4 色彩心理

產品的顏色給人一種最先導入的感覺.一件產品的色彩是否處理妥當，不僅可彌補造型中的不足還可博得消費者青睞，減輕居民的不安和恐懼感.雖然顏色本身沒有愛憎、真假、吉兇等標識，不過由于人們具有某種心理效應，因此很多時候顏色便有了擬人化的感覺，用來表示某種特定的含義.

紅色有熱情、積極、樂觀、吉祥等效應；黃色在東方有尊貴、優雅的意味；藍色通常象征永恒、深遠和幻想；白色普遍被認為是圣潔的顏色等.因此，高樓逃生裝置的設計應合理運用色彩心理學，保證設計的裝置安全適用的同時能夠有效地減緩居民的心理壓力.

2 國內外高樓火災逃生裝置現狀

專家提示，若家中沒有配置有效的高樓逃生裝置，發生火災后應冷靜沉著，選擇正確的逃生途徑：盡快離開房間，盡量暴露，保證搜救人員容易發現，從樓梯逃跑，撲滅火苗，靠墻躲避，合理跳樓，管道逃生.綜上所述，沒有有效的高樓逃生裝置，人們的逃生方法、途徑異常被動.因此國內外應加緊對高樓逃生裝置的研究步伐.

2.1 國內高樓火災逃生裝置現狀

2010年11月15日14時，上海余姚路膠州路一棟高層公寓的大火引起社會對高樓逃生裝置的關注.目前國內比較成熟的高樓火災逃生裝置主要有：

（1） 奧勃龍高樓火災逃生裝置[2].該裝置巧妙地運用了地球引力、杠桿原理、重量與杠桿翹動的偏心輪產生的摩擦系數成正比的原理，解決了一直以來困擾人們高樓救援和下降的問題，同時幾乎可適用于包括婦孺老幼在內的所有人群.

（2） 基于彈簧的高樓逃生器.該裝置是通過對螺旋彈簧施加扭矩，增大或減小螺旋彈簧和鋼絲繩之間的摩擦力，最終可自由控制降落速度.

（3） 逃生電梯.該裝置使用專用電源供給能量，電梯轎廂和纜繩通過特殊設計，能夠保證火災發生后電梯依然可正常工作，且極其牢固，可為用戶提供一個安全通道.

另外還有離心摩擦式高樓安全逃生器、流動液體阻尼式高樓逃生器[3]以及以巧力夾高樓自救逃生裝置等.

2.2 國外高樓火災逃生裝置現狀

（1） 德國發明的新型逃生電梯——折疊式可充氣逃生艙.該裝置提前以5個為單位被安置于高樓樓頂.火災發生時，救援人員開啟激活按鈕，該裝置將自動充氣，之后沿著建筑邊緣下降.用戶可及時乘坐“電梯”逃生.

（2） 阿根廷設計外掛逃生電梯[4].該裝置由嵌齒輪和單軌道兩部分組成，每個軌道上安裝有載人電梯.火災發生后，運用緊急專門供電裝置，對用戶進行救援和疏散，降低傷亡和經濟損失.

（3） 電磁逃生系統[4].該系統由美國研究人員開發，其核心是在建筑的每個轉角處設置一個升降豎井，內部安裝電磁片，每戶居民家中配置與電磁片相關的金屬救生衣.電磁片對金屬救生衣有一定排斥力，一旦發生火災，用戶穿上金屬救生衣跳入救生井中，排斥力與用戶重力相反，可保證用戶低速安全著陸.

（4） 摩天大樓逃生輪.Kevin Stone受漁線輪啟發，設計出該套救生裝置，如圖2所示.其設計創新點在于內部設置一套離心式制動系統，用戶可自行控制下降速度，巧妙結合線軸、制動塊、制動盒之間的連接，保證使用者平穩安全著陸.測試顯示，百層高大樓逃生只需花費4 min.

（5） 設計師Sin Sun Ho的高樓繩降逃生裝

置如圖3所示.該裝置如同鋼鐵俠的手套，其內部配置有鋼繩和緩降裝置.使用時將手伸進“手套”，握住把手即可解鎖，通過自身重力安全達到地面.

2.3 國內外高樓火災逃生裝置分析

綜上所述，國內外高樓火災逃生裝置存在的問題有：

（1） 大部分裝置是緩降類的設計，且均需有一個固定點.若是火勢已蔓延至全棟樓，使用這類緩降裝置，將會有墜落、灼傷的危險.

（2） 這類裝置造型冰冷，沒有親和力.用戶一般將其放置于家中不起眼的地方.突發火災時會無法及時找到，所以有其局限性.

（3） 有一部分是救援系統，與建筑融為一體，科技含量較高，成本也較大.這類系統在美國、英國、德國等發達國家可得到一定發展；在我國由于自身的經濟實力不能保證這類系統的普及，因此在國內高科技救援系統可行性不大.

3 解決思路

目前國內外高樓火災逃生裝置均存在一定的局限性.這類裝置基本需要依附高樓才可進行工作，沒有獨立性，如若火災引起建筑倒塌、建筑附屬物墜落，則這類裝置將不能起到救援作用.針對以上問題，筆者認為可對高樓火災逃生裝置作以下設想：

（1） 若救援裝置可載使用者飛離火災現場并至安全地帶，救援效果將會更好.其飛行功能可借鑒直升機飛行原理：直升機發動機驅動旋翼提供升力，把直升機舉托在空中，單旋翼直升機的主發動機同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機載陀螺儀能偵測直升機回轉角度并反饋至尾槳，通過調整小螺旋槳的螺距可抵消大螺旋槳產生的不同轉速下的反作用力.

（2） 使用者乘坐救援裝置時，可自行控制飛行速度和方向，保證乘坐時的舒適性和安全性，以及到達目的地的準確性.

（3） 裝置造型應美觀大方，與用戶家居環境相適應，以便不使用時，可放在家中顯而易見位置，猶如家具一樣，以保證使用者自愿購買，增加普及程度以及發生火災時可在第一時間發揮救援作用.

（4） 嚴格控制裝置成本，以使更多的中國居民能購買使用.適當簡化裝置設計，使用輕量化材料，減輕發動機負重.

（5） 該類裝置設計應符合用戶的心理需求，以保證用戶使用時沒有恐懼感，反而有安全感.

4 可行性分析

（1） 技術方面.國內外飛行技術已非常成熟.目前墨西哥一家公司嘗試設計一種新型背負式“直升機”Libelula[5]，如圖4所示.人們可將它穿在背上升至空中，整個裝置在氫燃料筒的驅動下運作.該公司表示，Libelula將是世界上最輕的直升機，可通過碳素纖維胸衣綁在人身上.運用類似技術，使用防高溫防火材料進行輔助設計，成功研制飛行式逃生裝置將不是問題.

（2） 市場方面.根據最新的“高樓趨勢報告”可知，2011年全世界建成的200 m以上高層建筑有81座，2013年建成73座.2000—2013年全世

界高層建筑增長率達318%[6].根據我國公安部消防局統計，截至2009年底，大陸高層建筑約有19萬座，其中：居住高層12.5萬座，辦公樓、酒店、學校等公共建筑7萬座，近1 699座的高度超過100 m[7].因此該救援裝置有較大的市場.

5 結 語

世界經濟的發展，帶給人們更多的物質享受和精神慰藉，應運而生的高層建筑在給予人們心理和生理上優越感、自豪感、舒適感的同時，也在悄無聲息地威脅著人們的生命和財產安全.高樓火災發生頻率隨著高層建筑的數量增加而增加，消防設備的發展速度遠比不上高層建筑發展的速度，這一矛盾促進了高樓火災救援裝置的發展.經過不懈努力，救援裝置的設計日趨成熟，但仍存在局限性.為進一步保證人民生命財產安全，社會和諧穩定，國家繁榮發展，設計先進的、高效的高樓火災逃生裝置是眾望所歸的.

參考文獻：

[1] 公安部消防局.2012中國火災統計年鑒[M].北京：中國人事出版社，2012.

[2] 陳士俊.安全心理學[M].天津：天津大學出版社，1999.

[3] 金來興.奧勃龍高樓火災逃生裝置：中國，ZL 201020248718.4[P].2012-02-01.

[4] 葉強，楊宜昌，張國欣，等.液體流動阻尼式高樓逃生器的創新設計[J].消防科學與技術，2005，24（2）：210-212.

[5] 楊先碧.六大發明與創新：綜合科技，創意新技術：高樓火災逃生保護傘[J].發明與創新：綜合科技，2011（1）：38-39.

[6] 筑龍網.亞洲統領2013年世界最高建筑[EB/OL].[2014-01-20].http：∥news.zhulong.com/

[7] 公安部消防局.2009 中國消防年鑒[M].北京：中國人事出版社，2009.