高樓輕生事故索降強制救援的實驗研究

趙晨惠，姜連瑞，胡緒鑫，許沈杰，吳一參

(1.中國人民警察大學(xué)，河北 廊坊 065000；2.蘇州市消防支隊，江蘇 蘇州 215000)

輕生自殺現(xiàn)象在社會發(fā)展過程中頻繁出現(xiàn)，而跳樓是輕生者所選取的主要自殺方式之一[1]。以我國江蘇省南京市為例，2017年南京市消防局全年接警8 582起，其中跳樓自殺警情513起，占比高達6%。

現(xiàn)階段高樓輕生事故處置一般由公安民警和消防員配合實施[2]，若事故現(xiàn)場針對輕生者開展的心理疏導(dǎo)和談判無果，而輕生者又面臨隨時墜落的風(fēng)險，消防部門一般會采取強制救援措施[3]。在強制救援階段，消防員往往使用繩索從上一樓層下降，以蹬踹的方式控制輕生者[4-5]。盡管在實踐中，消防部門多次成功采用索降蹬踹強制救援的方法化解了輕生危機，但此類救援方式仍存在較大爭議：其一，輕生者主觀上并不愿意獲得救助，因而索降準(zhǔn)備過程必須不被輕生者察覺，救援人員無法預(yù)先施放引導(dǎo)繩，利用引導(dǎo)繩實現(xiàn)可控下降，因而消防員需預(yù)留從下降初始位置至輕生者所處位置距離的繩長，沖墜下降，展開救援，而沖墜過程除對救援器材裝備造成損傷外，沖墜瞬間產(chǎn)生的減速度極易對施救消防員自身產(chǎn)生傷害[6-7]；其二，為確保一次性將輕生者救入樓內(nèi)，索降救援人員一般以蹬踹的方式營救輕生者，當(dāng)輕生者被蹬踹進入樓內(nèi)時，極易因撞向堅硬地面受到傷害。因此，本文設(shè)計了全尺寸實驗，用來量化研究高樓輕生事故索降強制救援過程中索降沖墜對施救者的影響以及索降蹬踹對輕生者的影響，為消防部門處置此類事故提供一定的參考依據(jù)。

1 全尺寸實驗設(shè)計方案

1.1 實驗器材

本次全尺寸實驗所用器材包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、繩索下降系統(tǒng)和消防假人。

(1) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組件包括筆記本電腦、九軸藍牙帶電池姿態(tài)角度傳感器(以下簡稱姿態(tài)傳感器)、USB-HID模塊等，見圖1。其中，主元件為姿態(tài)傳感器，可實時測量三軸加速度，見圖2。該姿態(tài)傳感器型號為BWT901CL，內(nèi)置模塊芯片JY901，具有藍牙連接傳輸功能，可將USB-HID模塊接入筆記本電腦，利用藍牙實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸[8]。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組件構(gòu)成Fig.1 Data acquisition system component

圖2 九軸藍牙帶電池姿態(tài)角度傳感器Fig.2 Nine-shaft buletooth attitude angle sensor

(2) 繩索下降系統(tǒng):繩索下降系統(tǒng)組件包括D型主鎖、通用型安全繩(見圖3)、8字環(huán)(見圖4)、半身安全吊帶(見圖5)等[9]，各組件均符合《消防用防墜落裝備》(GA 494—2004)標(biāo)準(zhǔn)的要求[10]，其基本參數(shù)見表1。目前，國內(nèi)少數(shù)專業(yè)山岳救援消防隊配備的安全繩為動力繩，而一般普通消防站僅配備靜力繩，因此本實驗所用通用型安全繩為靜力繩，其型號為FZL-S-T16。

圖3 D型主鎖和通用型安全繩Fig.3 D type safety lock and common safety rope

圖4 8字環(huán)Fig.4 8-type ring

圖5 半身安全吊帶Fig.5 Half -body safety harness

組件名稱基本性能參數(shù)D型主鎖縱向破斷強度30 kN(開口閉合),9 kN(開口打開)通用型安全繩直徑16 mm,破斷強度40 kN8字環(huán)破斷強度35 kN半身安全吊帶重1 100 g,附帶鋼制掛鉤縱向破斷強度25 kN

(3) 消防假人：本實驗所用的消防假人為按照真人比例制作的消防專用假人，該消防假人身高為170 cm，體重為60 kg，外皮為紅色PU皮質(zhì)，內(nèi)里填充無污染碎布和沙子承重包，見圖6。

圖6 實驗用消防假人Fig.6 Experimental fire dummy

1.2 實驗內(nèi)容

1.2.1 具體操作

索降沖墜實驗以某消防中隊訓(xùn)練塔為依托，使用通用型安全繩，在二樓平臺與窗口高度相同處設(shè)立錨點，制作坐席結(jié)捆綁固定消防假人，并將姿態(tài)傳感器固定于消防假人，設(shè)置假人初始墜落高度分別為2 m、3 m、4 m、5 m，待姿態(tài)傳感器與筆記本電腦實現(xiàn)藍牙數(shù)據(jù)傳輸后，將消防假人從三樓窗口平臺推下，模擬沖墜過程，記錄不同高度沖墜下消防假人承受的加速度。

索降蹬踹實驗以真人模擬輕生者在二樓窗臺處分別擺出站立、正坐、側(cè)坐三種姿態(tài)，并保持放松狀態(tài)，施救者從三樓窗口坐席懸垂下降至模擬輕生者位置，以蹬踹的方式將模擬輕生者推入樓內(nèi)，同時位于二樓樓內(nèi)的救援人員迅速上前控制模擬輕生者。設(shè)置兩部攝像機位，一部從訓(xùn)練塔外部錄制施救者蹬踹的過程，一部從訓(xùn)練塔二樓內(nèi)部錄制輕生者受蹬踹后著落于緩沖軟墊的過程。

1.2.2 人員分工

索降沖墜實驗需4名實驗人員，索降蹬踹實驗需6名實驗人員，各實驗人員具體的任務(wù)分工見表2。

表2 實驗人員任務(wù)分工表

1.2.3 注意事項

(1) 索降沖墜實驗中，改變消防假人墜落高度時，須保持錨點位置不變，均位于二樓平臺與窗口同一高度處，錨點與窗口距離均為2.6 m。

(2) 索降沖墜實驗對于實驗器材具有破壞性，用于本實驗的繩索和D型主鎖不得在消防訓(xùn)練和出警救援中再次使用。

(3) 索降蹬踹屬于真人高空實驗，具有一定的危險性，所有實驗人員必須做好安全防護，現(xiàn)場安全員負責(zé)檢查全員防護措施是否到位；坐席懸垂的錨點必須使用三重保護加固[11]或可采用動態(tài)錨點[12]；當(dāng)繩索與鋒利邊緣接觸時，須設(shè)置軟墊層保護；施救者下降時，須在引導(dǎo)繩上設(shè)置普魯士結(jié)(俗稱雞爪扣)進行二重保護[13]。

1.3 實驗判據(jù)

索降沖墜實驗將利用姿態(tài)傳感器監(jiān)測不同距離沖墜中消防假人的三軸加速度，并以此計算其峰值加速度，同時依據(jù)人體短時間所能承受的加速度作用值表[14](見表3)，參考其中“人體墜落”一項可知，人體短時間內(nèi)受救生繩拉拽時，加速度不得超過8g。

表3 人體短時間內(nèi)所能承受的加速度作用值表

索降蹬踹實驗主要采集模擬輕生者的落地姿勢，分析著地部位與傷害間的關(guān)系。龐有旺等[15]使用創(chuàng)傷嚴(yán)重度改良評分法(即RISS評分法)，對2000—2011年間收治的530例高處墜落傷者進行了損傷程度分析(見表4)。RISS評分法是依照單一區(qū)域多處傷的原則，根據(jù)損傷的解剖學(xué)改變，以模糊數(shù)學(xué)方法量化評價損傷程度的一種方法。本次實驗結(jié)果將以此為參照進行評價，高處墜落傷者的RISS值與損傷程度的對應(yīng)關(guān)系見表5。

表4 各墜落高度下不同落地姿勢530例高處墜落傷者的平均RISS值評分結(jié)果

表5 高處墜落傷者的RISS值與損傷程度的對應(yīng)關(guān)系

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 索降沖墜實驗結(jié)果與分析

索降沖墜實驗分別設(shè)置2 m、3 m、4 m、5 m共4個初始墜落高度，每個墜落高度各開展3次沖墜實驗，以墜落高度為3 m的實驗為例，消防假人沖墜過程的實驗場景見圖7，消防假人沖墜過程中三軸加速度的變化曲線見圖8，不同墜落高度的索降沖墜實驗過程中消防假人的加速度數(shù)據(jù)見表6。

圖7 墜落高度為3 m時消防假人沖墜過程的實驗場景Fig.7 Experimental scene of crashing process of fire dummy with falling height of 3 m

圖8 墜落高度為3 m時消防假人沖墜過程中三軸加速 度的變化曲線Fig.8 Change curves of triaxial acceleration of fire dummy in the crashing process of fire dummy with falling height of 3 m

由表6可知：當(dāng)墜落高度為3 m時，3次沖墜實驗過程中消防假人的峰值加速度平均值為6.01g；當(dāng)墜落高度為4 m時，3次沖墜實驗過程中消防假人的峰值加速度平均值約為8.84g。為了確定當(dāng)消防假人峰值加速度為8g時的墜落高度，在墜落高度3～4 m之間取不同的高度值開展實驗，最終確定當(dāng)消防假人墜落高度為3.7 m、有效繩長為6.3 m、墜落系數(shù)為0.59時，消防假人沖墜實驗過程中的峰值加速度達到8g，即達到人體所能承受的最大加速度。

表6 索降沖墜實驗過程中消防假人的加速度數(shù)據(jù)(單位：g)

在高樓輕生事故處置現(xiàn)場，一般輕生者所選取的普通居民樓層高為3 m左右，消防員實施索降沖墜強制救援，若不采取任何緩沖保護措施，其沖墜過程所承受的峰值加速度已接近人體所能承受的最大加速度；若事發(fā)樓層高度超過3.7 m，實施索降沖墜強制救援極易對施救者產(chǎn)生傷害。因此，在采取此類救援方式時，必須考慮下降高度，并采取合適的緩沖保護措施，確保消防員自身不受傷害。

2.2 索降蹬踹實驗結(jié)果與分析

索降蹬踹實驗共模擬了站姿、正坐、側(cè)坐3種姿態(tài)的輕生者被索降施救者蹬踹后摔入樓內(nèi)的情景，從建筑外部取景拍攝的各種姿態(tài)輕生者被索降消防員蹬踹的場景實驗見圖9，站立姿態(tài)、正坐姿態(tài)、側(cè)坐姿態(tài)的輕生者被索降消防員蹬踹后摔落過程的實驗場景分別見圖10至圖12。

圖9 各種姿態(tài)輕生者被索降消防員蹬踹的實驗 場景圖Fig.9 Experimental scene map of light-hearted people being kicked by fire fighters

3種不同姿態(tài)的索降蹬踹實驗中，處于站立姿態(tài)的輕生者被蹬踹后，3次均以后臀部位先著地；處于正坐姿態(tài)的輕生者被蹬踹后，2次以軀干背部先著地，1次以頭頸部先著地；處于側(cè)坐姿態(tài)的輕生者被蹬踹后，3次均以側(cè)臀部位先著地。

圖10 站立姿態(tài)輕生者被索降消防員蹬踹后摔落過程的 實驗場景Fig.10 Experimental scene of a standing light-hearted person being kicked and fallen by a landing

圖11 正坐姿態(tài)輕生者被索降消防員蹬踹摔落過程的 實驗場景Fig.11 Experimental scene of a sitting light-hearted person being kicked down by a landing firefighter

圖12 側(cè)坐姿態(tài)輕生者被索降消防員蹬踹摔落過程的 實驗場景Fig.12 Experimental scene of a side-sitting light-hearted person being kicked and fallen by a landing firefighter

輕生者所處窗臺距樓內(nèi)地面的高度小于3 m,依據(jù)表4可知：輕生者臀部先著地后的RISS均值為13.75，峰值為15.18，小于16，一般情況下受傷程度不會超過中度傷；輕生者軀干先著地后的RISS均值為14.72，峰值為15.53，小于16，受傷程度略高于臀部先著地，但仍不會超過中度傷；輕生者頭部先著地后的RISS均值為14.83，峰值為16.06，略高于16，存在受重傷的風(fēng)險。因此，根據(jù)模擬輕生者的落地姿勢分析，當(dāng)輕生者正坐于窗臺時，遭受索降施救者蹬踹后，存在頭部先著地的可能，并且若輕生者頭部先著地，存在受重傷的風(fēng)險，消防員采取此類救援方式前必須慎重評估。

3 結(jié)論與建議

(1)高樓輕生事故處置過程中，若使用通用型靜力安全繩采取索降沖墜方式救援，當(dāng)沖墜距離超過3.7 m，索降救援人員在沖墜過程中承受的峰值加速度可能超過8g，即超過人體所能承受的最大加速度。因此，建議在實施索降救援前，須評估沖墜高度，并使用緩沖保護套等緩沖器材，或由下降施救者隊友協(xié)力拉拽，實現(xiàn)可控下降，以降低對索降消防員的傷害。

(2)站立姿態(tài)和側(cè)坐姿態(tài)的輕生者遭受索降施救者蹬踹后，3次均以臀部先著地，而正坐姿態(tài)的輕生者遭受索降施救者蹬踹后，2次軀干先著地、1次頭部先著地，頭部先著地的輕生者RISS值略高于16，存在受重傷的風(fēng)險。因此，建議消防員采取索降蹬踹方式救援前，要充分考慮輕生者的姿態(tài)，并評估其安全風(fēng)險。