國內消防用安全繩的發(fā)展趨勢

林建波 殷海波

摘 要：消防安全繩是指消防部隊在滅火救援、搶險救災或日常訓練中用于承載人的繩子。其廣泛應用于城市救援、山岳救援、橫渡救援等領域，號稱消防員的第二生命，國內消防現(xiàn)用安全繩包括應急逃生自救安全繩、輕型安全繩、通用型安全繩，其應用場景和技術要求均不相同。本文針對國內消防用安全繩進行系統(tǒng)調研，根據(jù)國內消防部隊的實踐需求，探討國內消防安全繩的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：消防;安全繩;救援

中圖分類號：TS156 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0181-04

0 引言

消防安全繩是指消防部隊在滅火救援、搶險救災或日常訓練中用于承載人的繩子。消防安全繩（現(xiàn)包括應急逃生自救安全繩、輕型安全繩、通用型安全繩）廣泛應用于城市救援、山岳救援、橫渡救援、火場逃生自救等領域。消防安全繩在繩索救援過程中作為主繩（Main Line）和確保繩（belay Line），需要承受系統(tǒng)負荷的重量（救援人員、被困人員、擔架等救援器材及繩索、配件的重量）以及在操作過程中因加速而產(chǎn)生的不可預知的力，因此，三類繩索因應用領域不同產(chǎn)生不同的技術要求，自救安全繩（7.5-9.5mm）、輕型安全繩（9.5-12.5mm）的最低破斷強度應不小于20kN，僅適用于救援人員個人的逃生自救、技術下降或上升;通用型安全繩（12.5-16mm）的最低破斷強度應不小于40kN，可承載兩個人，用于救援傷員或受困人員[1，3]。

本文針對制繩用纖維材料進行簡要介紹，并對國內消防用安全繩進行系統(tǒng)調研，根據(jù)國內消防部隊的實踐需求，探討國內消防安全繩的發(fā)展趨勢。

1 安全繩的分類

早期的繩索是由棉線、生皮、麻類、龍舌蘭或者其他的纖維材料制成的。合成纖維作為第二次世界大戰(zhàn)的副產(chǎn)品得到了快速發(fā)展，它的出現(xiàn)解決了自然纖維自采摘以后就存在的降解問題，這是一個非常有意義的改進。繩索在救援應用上能夠得到持續(xù)的發(fā)展得益于休閑攀巖和洞穴探險活動的開展。早期的繩子是具有伸縮性的登山繩或是非常僵硬的洞穴用繩。在過去30年里，救援繩索產(chǎn)品得到了大大的改善，制造商們開發(fā)了各種各樣、性能各異的纖維產(chǎn)品（如表1所示）。

1.1 尼龍繩

顧名思義，尼龍繩就是由尼龍材料制成的繩子。尼龍（Nylon）化學名稱叫聚酰胺，英文名稱Polyamide（簡稱PA）。尼龍的用途廣泛，可制成性質各異的硬性及柔性產(chǎn)品。其特性和命名各由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。尼龍具有較好的柔韌性和伸長率，被廣泛使用于啟動拉繩，登山繩等與人體接觸較平凡的場所，它不受油脂、石油的影響，而且對強堿、醚和醛有較強的化學抵抗力，但不適合使用在酸性、漂白劑和-40℃～100℃以外的溫度范圍使用，尼龍在安全工作力下，延伸度約為6～8%，并且假如受潮，強力將損失超過10%。

尼龍纖維粗略的分有兩種，尼龍6和尼龍66，俗稱單6和雙6絲。單6絲國內生產(chǎn)廠家比較多，用途也比較廣泛，價格也比較便宜，尼龍66絲由于原材料中一種主要成份在國內還是空白，所以成本較高，價格便高。單6跟雙6的區(qū)別是主要在于66材料有相對具有較高的耐熱特性和耐磨特性。拉力強度方面兩者并無太大差別。所以雙6材料一般用于技術要求較高的繩子，如啟動拉繩（一種供小型通用機械起動用的拉繩），登山繩、安全繩、牽引繩、工業(yè)吊裝繩等等。由于尼龍纖維比較柔軟、光滑所制成的繩子也比較柔順，手感特別好，拉力強度也比較高，一般用于比較高端的場所，其各方面的技術參數(shù)是普通繩子不能相比的。尼龍繩的制作工藝粗略分為兩種，即編織和絞制。絞制的方法比較單一，外型跟常用的三股繩差異較小。編織的方式就有好多了，根據(jù)機型的不同就可分為八股、十二股、十六股、十八股、二十四股、三十二股、四十八股等，還有單層、雙層、多層等，可編織出不同形狀的彩色紋絡。總體來說，在使用方面是屬于比較人性化的一種繩子了。

1.2 滌綸繩

滌綸繩具有經(jīng)濟實惠、輕便、易操作、易保養(yǎng)的顯著特點，在化纖吊索具里面有著絕對的優(yōu)越性。在酸性環(huán)境或要求有較小延伸率時，主要使用的產(chǎn)品，一般的酸和熱的漂白劑對它幾乎沒有影響，但不適合在濃硫酸、堿和-40℃～100℃以外的溫度范圍使用，聚酯在安全工作力下，延伸度約為3%（未處理過的）。

1.3 丙綸繩

幾乎任何酸、堿對丙綸都沒有影響，它具有高強的抵抗化學環(huán)境的能力，在化學環(huán)境中首選產(chǎn)品，使用溫度范圍-40℃～80℃。在水中具有一定的懸浮能力，在船用纜繩領域以及酸洗行業(yè)應用廣泛。

1.4 迪尼瑪

具有優(yōu)異的綜合性能，其密度小于1，強度是目前世界上最高的，是優(yōu)質鋼材的15倍。迪尼瑪是一種耐水、耐濕、耐大多數(shù)化學品侵蝕，具有高結晶度的化學纖維，在淡水、海水或濕氣中都不會溶脹或水解。具有優(yōu)異的耐疲勞和耐磨性，使用溫度-150℃～70℃，短時間暴露在高溫環(huán)境下不會造成嚴重的性能降低。

根據(jù)編織方式，纖維繩可分為螺旋繩和夾芯繩。

（1）螺旋繩系傳統(tǒng)類高彈力繩索，制造簡單，由三股繩旋轉而成（圖1所示）生產(chǎn)成本較低。螺旋繩延展性較大，延伸率通常大于30%，不適合于繩索救援，尤其是在高空救援。三股繩外部沒有繩皮保護，容易磨損，破損、老化，使用壽命低，在惡劣的環(huán)境下更容易崩潰，安全性較低。

（2）夾芯繩（Kernmantel Rope），是由繩芯（Core）和繩皮（Sheath）組成的纖維繩（圖2所示）。不論繩芯、繩皮，其繩纖維應該一線到底，不可有打結連接的情況，繩索的材質必須是強化尼龍或強化特多龍（耐酸堿性較好）。繩芯是平行并列或編成辮狀的尼龍絲，占全繩重量的大約40%，是繩索的主要受力部位。繩皮則是交錯編織而成，用以保護繩芯及提供咬齒式上升器咬合，并且具備足夠的摩擦力供下降器通過及制停。夾芯繩索（Kernmantle rope）是目前國際上最為通用的安全防護使用繩索，其結構分為繩芯與繩皮，繩芯可以是平行紡織用紗，多股S捻或Z捻紗，多股S或Z捻繩或多股長節(jié)距編繩，但最為普遍結構為多股S或Z捻繩，該繩索由德國公司Edelrid于1953年發(fā)明。并于1964年開發(fā)了可防止高空墜落的夾芯繩索，即動力繩。

歐洲標準化委員會（Committee of European Normalization，CEN）、美國消防協(xié)會（National Fire Protection Association，NFPA）、我國全國消防標準化委員會均規(guī)定救援機構在繩索救援過程中一律使用夾芯繩。

使用夾芯繩工作之前，必須先了解這條繩的性質。制造商通常在繩頭上標明幾點信息：1）繩的屬性：靜力繩或動力繩。2）繩長：繩長必須長于救援區(qū)域錨點至地面的距離，并預留3m以上的余繩。3）直徑：繩的直徑。通常情況下同類夾芯繩的直徑越大，設置負荷越大。4）出廠日期：強化尼龍會隨著時間老化，經(jīng)常使用的救援繩，1年之內必須淘汰。即使從未使用過繩索，在保存良好的情況下，出廠超過10年以上也應與更換。

2 安全繩的維保與評估

2.1 安全繩的清洗與晾干

通常安全繩應定期清洗，特別是當它用于溯溪、冰雪地攀登或山岳救援后。安全繩可以用冷水或溫水與溫和的肥皂清洗，不要用清潔劑來清洗防水繩索，也可以把繩子放在澡缸里用手洗，或者用滾筒洗衣機洗。用冷水洗滌繩子的目的是使繩子的縮水程度降到低，如果繩子非常臟就可以用溫水清洗，繩子清洗之前把繩子打成鍍形繩盤，以防止繩子混亂，然后把繩子放進一個網(wǎng)狀的袋子里以防止繩子纏繞在滾筒洗衣機里面。后要把繩子放在干凈的水中漂洗幾次后散開，置于陰涼通風處自然干燥、千萬不可在陽光下直接曝曬或使用烘干機、吹風機烘吹干。

2.2 安全繩的評估

如果繩子在承受較大的沖擊力后，就必須通過加壓或全程觸摸的方式進行仔細檢查。發(fā)現(xiàn)任何可疑的結塊、撞擊或是繩芯抽空的繩索都必須停正使用，因為繩芯可能糾結或斷掉。繩芯僵硬的地方意味著因為吸收墜落的能量而熔化因結在一起。對繩子狀態(tài)評估時要對繩皮纖維進行仔細檢查。繩皮切割的數(shù)量和繩子性能的降低有著必然的聯(lián)系。如果一半繩皮的紡絲都磨損了，那就必須更換新的繩子。競技攀巖使用的繩子的繩皮兩端大約2米的繩頭是主要磨損的地方。因為攀巖者在按照線路攀爬時常常會墜落下來。在處置戶外突發(fā)事故過程中，以繩索和繩索系統(tǒng)作為搶險救援主體，這樣的救援我們稱之為戶外繩索救援。戶外救援繩索在戶外救援體系中占據(jù)及其重要的地位，幾乎每一次戶外救援都需要繩索和繩索系統(tǒng)進行輔助和保護。戶外救援繩無論在歷史上還是在現(xiàn)代都是戶外救援中最重要的裝備，上升、下降和保護等各項戶外救援都是以戶外救援繩為中心展開的，安全鉤、安全帶等眾多用品也只是和戶外救援繩聯(lián)系在一起時才能發(fā)揮作用。在墜落系數(shù)大于0.3的戶外救援過程中，如果使用常規(guī)戶外救援繩索產(chǎn)品進行救援，繩索對人體的沖擊力大于12kN，會對救援人員產(chǎn)生極大的損傷（人體能承受的最大沖擊力為12kN）。因此，在墜落系數(shù)大于0.3的戶外救援過程中，必須使用符合CE和UIAA標準要求的救援繩索。進入21世紀后，我國也逐步采用夾芯繩索作為安全防護繩索。

3 安全繩的應用

3.1 消防安全繩的應用

如圖3所示，通常消防安全繩要求其為靜力繩，在我國，救援類繩索需通過中國強制性產(chǎn)品認證，簡稱“3C認證”。產(chǎn)品需遵循GA494《消防用防墜落裝備》標準。標準中規(guī)定消防安全繩是指消防隊伍在滅火救援、搶險救災或日常訓練中僅用于承載人的繩子，GA494-2004《消防用防墜落裝備》標準中消防安全繩按直徑分類分為輕型安全繩與通用型安全繩，輕型安全繩最小破斷強度應不小于20kN，通用型安全繩的最小破斷強度應不小于40kN。

GA494《消防用防墜落裝備》標準新修訂版本中有該類逃生自救安全繩，主要用于國內外消防員的逃生自救套裝。比較有代表性的公司是美國Sterling公司、法國Petzl公司、國內的南京坤寶安全防護設備有限公司、樂清盛邦安防有限公司有限公司、江蘇曼杰克有限公司等企業(yè)均生產(chǎn)了類似逃生自救套裝。

如圖4所示Sterling公司逃生套裝，重量共計1380克。繩索為芳綸皮/尼龍芯復合結構，直徑8.0mm，破斷強度19.5kN（樣繩實測為23.07kN），負載136kg下延伸率6.8%;錨點鉤一側可鑿擊和鉤掛，另一側保險扣打開后可迅速進行繩索繞柱綁扎，破斷強度13.5kN;F4下降器可用于緊急情況下垂降逃生，破斷強度13.5kN;安全鉤破斷強度30kN;繩包為多袋結構并防水，器材可分開存放，繩包蓋可以當繩索護套使用。

如圖5所示，國產(chǎn)比較有代表性的逃生自救套裝：南京坤寶安防設備有限公司的8毫米自救安全繩套裝，該套裝由兼具離手制停與防慌亂功能的下降器、2個D型鉤、Nomex繩包、凱夫拉耐高溫安全繩、凱夫拉扁帶等組成，繩索的耐高溫性能更加穩(wěn)定，繩包的耐高溫、抗撕裂性能更佳，下降器的輕量化和操作性更佳適用。

3.2 動力繩的應用

如圖6所示，動力繩主要用于戶外領域（消防救援中主要用作牛尾繩），主要用于攀巖、蹦極以及救援中的牛尾等，動力繩是整個攀巖保護系統(tǒng)的核心，UIAA標準的動力繩設計標準：是一個80kg的攀爬者在沖墜系數(shù)為2時墜落，對自身所產(chǎn)生的沖擊力不超過12kN（人體的受力極限，實驗表明人體可以在短時間內承受12kN的沖擊力），而實現(xiàn)這個目的是靠動力繩的彈性來完成的，象蹦極繩一樣的動力繩能夠吸收突然的沖力，以減少對人體的損傷。

4 結語

通過深入調研分析了國內外消安全繩分類和使用情況，發(fā)現(xiàn)目前消防隊伍安全繩使用過程主要存在以下幾個方面問題：

（1）保護、維護手段能力不足，部分消防隊伍繩索為裸露攜帶，未使用繩包進行保護，平時訓練使用均可能對繩索造成損傷，另外，安全繩生產(chǎn)企業(yè)未對消防隊伍使用管理進行指導，也未針對生產(chǎn)安全繩開發(fā)清洗、檢查、維護的設施設備;（2）由于國內中小企業(yè)編織設備和工藝、以及使用原材料較國外有一定差距，部分繩索偏硬造成打結困難;（3）部分消防隊伍配備輕型安全繩各地長度標準不一，在10-20米之間，不僅用于消防員緊急情況下的逃生自救，還經(jīng)常作為通用安全繩使用，錯誤配備使用形成了佩戴不統(tǒng)一、作用定位不清晰的現(xiàn)象，導致出現(xiàn)輕型消防安全繩使用率低，單兵負荷大，影響行動，造成“平時用不上、用時不夠長”的尷尬局面。

通過調研內外消安全繩分技術標準，在防墜落裝備標準建設方面，國內在參考美系標準NFPA1983-2001制訂GA494-2004《消防用防墜落裝備》，隨著防墜落裝備的日新月異發(fā)展，2018年修訂后的GA494對于安全繩的直徑、高溫環(huán)境承載性能、防水性能、繩皮繩芯滑動率的技術要求和試驗方法等技術指標進行了補充，但一些技術指標如直徑受力測試方法、打結參數(shù)、8字結破斷拉力、墜落系數(shù)為0.3時首次沖擊力、墜落系數(shù)為1時墜落次數(shù)（100kg）、延展率（50-100kg拉力）、外皮百分率、內芯百分率、每米重量、材質等性能要求方面都缺乏細則，在國內現(xiàn)行市場監(jiān)督管理條件下，亟待完善。

綜上所述：一方面，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的各規(guī)格安全繩裝備，并提高安全繩裝備的檢驗技術水平，提高國內消防隊伍的安全繩裝備質量，保障使用安全;另一方面，針對消防隊伍當前的實際需求，扎實開展適合目前消防隊伍實際需求的繩索救援技術以及配套繩索救援技術裝備配備標準的研究，通過借鑒、引入國際知名繩索技術組織的培訓內容以及方式，建立繩索救援專業(yè)隊伍的考核制度，切實提高消防員的繩索救援技術水平，解決隊伍的實際需求，促進國內消防隊伍的專業(yè)化水平。

參考文獻

[1] GA 621-2006.消防員個人防護裝備配備標準[S].

[2] GA 494-2004.消防用墜落防護裝備標準[S].

[3] NFPA 1983-2006、NFPA 1983-2012、NFPA 1983-2017， Standard on Life Safety Rope and Equipment for Emergency Services[S].

The Development Trend of ?Life Safety Rope for Fire Service in Domestic

LIN Jian-bo，YIN Hai-bo

（Emergency Management Department Shanghai Fire Research Institute， Shanghai ?200438）

Abstract：The life safety rope for fire service refers to the rope used for carrying people in fire rescue and disaster relief or daily training. It is widely used in urban rescue， mountain rescue， crossing rescue and other fields， known as the second life of firefighters. The domestic life safety rope for fire service includes fire escape rope， technical use life safety rope， general use life safety rope，and its application scenarios and technical requirements are not the same. In this paper， the development trend of life safety rope for fire service in domestic is discussed according to the practice demand of life safety rope for fire service in domestic.

Key words：fire; safety rope; rescue