國(guó)內(nèi)消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩研究＊

（上海市消防救援總隊(duì)特勤支隊(duì)，上海 200127）

0.引言

國(guó)家綜合性消防救援隊(duì)和專職消防救援隊(duì)接到火警后，必須立即趕赴火場(chǎng)，救助遇險(xiǎn)人員，排除險(xiǎn)情，撲滅火災(zāi)，這是消防隊(duì)的義務(wù)。消防部隊(duì)轉(zhuǎn)制后成為應(yīng)急救援主力軍和國(guó)家隊(duì)，責(zé)任更大、任務(wù)更重、要求更嚴(yán)、標(biāo)準(zhǔn)更高。長(zhǎng)期以來，消防部隊(duì)基本實(shí)行“單災(zāi)種”型應(yīng)急管理模式，改革轉(zhuǎn)隸后，消防救援隊(duì)伍作為應(yīng)急救援的主力軍、國(guó)家隊(duì)，不僅要參與火災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、地震、山體滑坡等救援，還要參與各行業(yè)安全生產(chǎn)事故、危化品事故、公共衛(wèi)生事件等救援。在執(zhí)行任務(wù)時(shí)如何有效保障消防員的生命安全以及幫忙消防員如何高效的逃生自救一直是消防科研的焦點(diǎn)，消防員進(jìn)入火場(chǎng)或事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火救災(zāi)和搶險(xiǎn)救援等消防作業(yè)，遇到緊急情況時(shí)進(jìn)行逃生自救主要依靠隨身攜帶的消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)（包括消防員逃生繩、2個(gè)安全鉤、下降器、耐高溫阻燃繩包及消防員逃生腰帶等裝備）[1-4]，其中逃生安全繩是該消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，堪稱消防員的“第二生命”。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)外消防逃生系統(tǒng)用安全繩用纖維材料進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研和分類比較，并根據(jù)國(guó)內(nèi)消防隊(duì)伍的實(shí)踐需求，探討國(guó)內(nèi)消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩的發(fā)展趨勢(shì)。

1.消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩

根據(jù)繩索的材質(zhì)分類，消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩可以分為丙綸逃生繩、尼龍?zhí)由K、芳綸逃生繩和尼龍繩芯芳綸繩皮逃生繩4種類型，原材料的特性決定了繩索破斷強(qiáng)力、伸縮率、耐高溫性能等。下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1.1 丙綸逃生繩

丙綸學(xué)名聚丙烯纖維，具有高強(qiáng)的抵抗化學(xué)環(huán)境的能力，在任何酸、堿下丙綸都幾乎沒有影響，為在化學(xué)環(huán)境應(yīng)用中的首選產(chǎn)品，熔點(diǎn)168℃～174℃，熱分解溫度350℃～380℃，常規(guī)使用溫度范圍-40℃～80℃，近火焰即熔縮，易燃，離火燃燒緩慢并冒黑煙，火焰上端黃色，下端藍(lán)色，散發(fā)出石油味，燒后灰燼為硬圓淺黃褐色顆粒，手捻易碎。一般該類繩索較為柔軟，打結(jié)方便，但通常情況下該繩索不得在100℃以上的溫度使用。消防隊(duì)伍通常使用的丙綸逃生繩直徑9.5mm、長(zhǎng)度20m，破斷強(qiáng)度15kN左右，通常做成繩棒結(jié)構(gòu)或放置于簡(jiǎn)易繩包中，在消防隊(duì)伍的常用的四種逃生繩索中占有率不高，用于日常訓(xùn)練較多。丙綸逃生繩圖1所示。

圖1 丙綸逃生繩

1.2 尼龍?zhí)由K

GA494-2004《消防用防墜落裝備》[5]制定實(shí)施后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求:輕型安全繩最小破斷強(qiáng)度應(yīng)不低于20kN；延伸率應(yīng)大于1%且不大于10%（承重達(dá)到最小破斷強(qiáng)度的10%時(shí)）；經(jīng)204（±5）℃的耐高溫性能試驗(yàn)后，不應(yīng)出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象。因此丙綸繩索因耐高溫、破斷強(qiáng)力等問題極少再被采購(gòu)使用。

2016年之前，消防隊(duì)伍日常訓(xùn)練或者實(shí)戰(zhàn)中基本都采用尼龍?zhí)由K，通常用繩棒方式攜帶（如圖2左圖所示），尼龍化學(xué)名稱叫聚酰胺，尼龍繩索通常具有較好的打結(jié)性能和延伸率，不受油脂、石油的影響，而且對(duì)強(qiáng)堿、醚和醛有較強(qiáng)的化學(xué)抵抗力，但其不適合在酸性、漂白劑中使用。尼龍?zhí)由K的編織的方式多樣化，根據(jù)機(jī)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(luò)（如圖2右圖所示）。

圖2 尼龍?zhí)由K

1.3 芳綸逃生繩

消防領(lǐng)域大量使用芳綸逃生繩始于2005年。2005年的一天，紐約消防局接到火警電話，紐約市內(nèi)一座高層建筑燃起熊熊大火。消防員在接到電話后，立即全副武裝出動(dòng)。在到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，消防員分成2個(gè)小組，一組留在外面利用高壓水槍噴射，另一組進(jìn)入起火建筑內(nèi)部進(jìn)行滅火。隨著消防員不斷深入，他們發(fā)現(xiàn)火勢(shì)突然變大而無法控制。不斷蔓延的火勢(shì)將6名消防員逼到4樓的陽臺(tái)上。由于火勢(shì)蔓延速度太快，而同時(shí)他們沒有任何個(gè)人逃生裝備，因此他們最后只能作出跳樓的決定，結(jié)果非常慘烈，有4名消防員當(dāng)場(chǎng)遇難，另外2名消防員摔成重傷下半生只能坐在輪椅上度日。正如你所看到的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)隨時(shí)有可能在毫無預(yù)兆的情況下發(fā)生，但當(dāng)時(shí)世界上沒有一款用于消防員個(gè)人從多層起火建筑內(nèi)迅速逃生的專用輕型可靠的標(biāo)準(zhǔn)裝備。為了解決這一問題，紐約消防局與PETZL公司自2005年開始啟動(dòng)對(duì)個(gè)人安全系統(tǒng)進(jìn)行有史以來最全面的研發(fā)項(xiàng)目，經(jīng)過幾個(gè)月的通力協(xié)作和產(chǎn)品研發(fā)，PETZL的設(shè)計(jì)師最終創(chuàng)造出EXO個(gè)人逃生系統(tǒng)，該套裝用逃生下降器是自鎖式下降保護(hù)器GRIGRI的升級(jí)產(chǎn)品。在美國(guó)紐約蘭德爾島的測(cè)試中心，EXO系統(tǒng)在10000多次實(shí)際環(huán)境使用中不斷改良，測(cè)試不僅驗(yàn)證了產(chǎn)品性能同時(shí)也將正確使用的培訓(xùn)教程規(guī)范化，該款芳綸逃生繩也為該套裝中的重要組成部分。

如圖3所示，純芳綸逃生繩（即繩皮繩芯均為芳綸），NFPA1983[6]標(biāo)準(zhǔn)要求該類繩索的主要技術(shù)參數(shù)：直徑7.5mm～9.5mm；最小破斷強(qiáng)度應(yīng)不低于13.5kN；承重達(dá)到最小破斷強(qiáng)度的10%時(shí)延伸率應(yīng)大于1%且小于10%；經(jīng)204(±5)℃的耐高溫性能試驗(yàn)后，不應(yīng)出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象；在600(±5)℃、1.33kN負(fù)荷環(huán)境下的承載45s，在400(±5)℃、1.33kN負(fù)荷環(huán)境下承載300s，不應(yīng)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。圖3的該款繩索直徑7.5mm，長(zhǎng)度一般15m，實(shí)測(cè)破斷強(qiáng)度20kN以上，其他延伸率、耐高溫等均高于標(biāo)準(zhǔn)要求。純芳綸繩或織帶（如圖3右圖所示）在400℃、600℃的輻射熱高溫下具有極好的穩(wěn)定性（不應(yīng)接觸明火使用），可以保持較好的強(qiáng)度，適合火場(chǎng)逃生自救。

圖3 芳綸逃生繩

1.4 尼龍繩芯芳綸繩皮逃生繩

如圖4所示，美國(guó)Sterling公司的FCX Escape Systems逃生套裝。繩索為芳綸皮/尼龍芯復(fù)合結(jié)構(gòu)，φ7.5mm或8.0 mm等多種款式，標(biāo)稱破斷強(qiáng)度19.5kN（符合NFPA 1983-2017中逃生繩索要求：最小破斷強(qiáng)度應(yīng)不低于13.5kN；承重達(dá)到最小破斷強(qiáng)度的10%時(shí)延伸率應(yīng)大于1%且不大于10%；經(jīng)204(±5)℃的耐高溫性能試驗(yàn)后，不應(yīng)出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象；在600(±5)℃、1.33kN負(fù)荷環(huán)境下的承載4s，在400(±5)℃、1.33kN負(fù)荷環(huán)境下承載300s，不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象）。該類逃生繩性價(jià)比較高，在保持了強(qiáng)度的基礎(chǔ)上具有較高的耐高溫性，但繩索不應(yīng)接觸火焰使用，芳綸繩皮可以使得繩索短時(shí)間可耐輻射熱高溫，一般繩索15m～20m的長(zhǎng)度，按照逃生自救時(shí)1m/s～2m/s的下降速度，另加錨點(diǎn)安裝、破窗翻越窗口的時(shí)間，在十幾秒的時(shí)間內(nèi)在高達(dá)600℃的輻射熱高溫下（400℃、600℃下熱穩(wěn)定性稍遜于純芳綸繩索），可有效保障消防員的人身安全，安全完成逃生自救到安全地面或者越過危險(xiǎn)樓層進(jìn)入安全樓層。

圖4 美國(guó)Sterling公司的FCX Escape Systems逃生套裝

1.5 小結(jié)

以上簡(jiǎn)要介紹了丙綸逃生繩、尼龍?zhí)由K、芳綸逃生繩和尼龍繩芯芳綸繩皮混紡逃生繩4種逃生繩并進(jìn)行簡(jiǎn)單試驗(yàn)測(cè)試比較（國(guó)外基本未使用丙綸繩索作為逃生繩，因此測(cè)試數(shù)據(jù)中未列入進(jìn)口的丙綸逃生繩索），結(jié)果如表1所示。

表1 四種繩索試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表1可以看出，繩索直徑相差無幾的情況下，純芳綸繩索的破斷強(qiáng)力明顯優(yōu)于其他3種繩索，GA494《消防用防墜落裝備》修訂后要求消防逃生自救繩最低破斷強(qiáng)力不低于20kN，正常情況下消防員穿戴消防員滅火防護(hù)服、頭盔、空呼器等裝備不總重量不超過135kg，20kN約相當(dāng)于15倍的安全系數(shù)，遠(yuǎn)高于NFPA1983要求的13.5kN（10倍的安全系數(shù)），在不增加消防員攜帶負(fù)擔(dān)的情況下最大限度的保障消防員逃生自救國(guó)產(chǎn)的人身安全。

通過深入調(diào)研分析了丙綸逃生繩、尼龍?zhí)由K、芳綸逃生繩和尼龍繩芯芳綸繩皮混紡逃生繩4種逃生繩，同時(shí)針對(duì)四種逃生繩進(jìn)行試制打樣，然后進(jìn)行了線密度、繩皮繩芯重量、直徑、破斷強(qiáng)力、延伸率等基本性能的對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)目前消防隊(duì)伍安全繩主要存在以下幾個(gè)方面問題：

（1）消防員逃生繩配備不足，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不全面。目前該逃生繩索尚未列入消防站配備標(biāo)準(zhǔn)，消防隊(duì)伍采購(gòu)該類個(gè)體防護(hù)裝備或者特種防護(hù)裝備多數(shù)通常依據(jù)配備標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)，因配備標(biāo)準(zhǔn)中暫時(shí)沒列入該裝備，導(dǎo)致消防隊(duì)伍采購(gòu)中無據(jù)可依，因此，消防隊(duì)伍實(shí)際采購(gòu)和實(shí)踐應(yīng)用中缺乏理論性參考。另外，針對(duì)該逃生繩索的長(zhǎng)度未見官方規(guī)定，且相關(guān)機(jī)構(gòu)未針對(duì)該繩索進(jìn)行長(zhǎng)度的可行性論證，造成“平時(shí)用不上、用時(shí)不夠長(zhǎng)”的尷尬局面。（2）逃生繩的制造質(zhì)量不足，部分消防隊(duì)伍維保不到位。由于國(guó)內(nèi)中小企業(yè)編織設(shè)備和工藝、以及使用原材料較國(guó)外有一定差距，部分繩索偏硬造成打結(jié)困難。另外，安全繩生產(chǎn)企業(yè)未對(duì)消防隊(duì)伍使用管理進(jìn)行指導(dǎo)，也未針對(duì)生產(chǎn)安全繩開發(fā)清洗、檢查、維護(hù)的設(shè)施設(shè)備。（3）配套繩索逃生技術(shù)操法空白。國(guó)內(nèi)消防隊(duì)伍尚無制式逃生技術(shù)操法。缺乏基礎(chǔ)訓(xùn)練、初級(jí)訓(xùn)練、中級(jí)訓(xùn)練。進(jìn)行逃生錨點(diǎn)的選擇與應(yīng)用，循序漸進(jìn)地開展消防訓(xùn)練塔低層和多層窗口逃生訓(xùn)練、高級(jí)訓(xùn)練等配套逃生訓(xùn)練操法。

2.結(jié)語

通過對(duì)丙綸逃生繩、尼龍?zhí)由K、芳綸逃生繩、尼龍繩芯芳綸繩皮混紡逃生繩等四種逃生繩技術(shù)調(diào)研和部分性能比較測(cè)試，同時(shí)對(duì)安全繩配備標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、操法訓(xùn)練等問題進(jìn)行剖析。扎實(shí)的開展國(guó)內(nèi)消防員個(gè)人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，通過借鑒、引入國(guó)外隊(duì)伍的逃生自救操法，或與國(guó)內(nèi)外知名繩索技術(shù)培訓(xùn)組織制定消防員繩索逃生自救培訓(xùn)，可以有效提高我國(guó)的消防科技水平，保障消防員的人身安全。