國內(nèi)消防員個人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩研究＊

（上海市消防救援總隊特勤支隊，上海 200127）

0.引言

國家綜合性消防救援隊和專職消防救援隊接到火警后，必須立即趕赴火場，救助遇險人員，排除險情，撲滅火災，這是消防隊的義務。消防部隊轉制后成為應急救援主力軍和國家隊，責任更大、任務更重、要求更嚴、標準更高。長期以來，消防部隊基本實行“單災種”型應急管理模式，改革轉隸后，消防救援隊伍作為應急救援的主力軍、國家隊，不僅要參與火災、水災、風災、地震、山體滑坡等救援，還要參與各行業(yè)安全生產(chǎn)事故、?；肥鹿?、公共衛(wèi)生事件等救援。在執(zhí)行任務時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，消防員進入火場或事故現(xiàn)場進行滅火救災和搶險救援等消防作業(yè)，遇到緊急情況時進行逃生自救主要依靠隨身攜帶的消防員個人繩索逃生系統(tǒng)（包括消防員逃生繩、2個安全鉤、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人繩索逃生系統(tǒng)的關鍵組件，堪稱消防員的“第二生命”。本文針對國內(nèi)外消防逃生系統(tǒng)用安全繩用纖維材料進行系統(tǒng)調(diào)研和分類比較，并根據(jù)國內(nèi)消防隊伍的實踐需求，探討國內(nèi)消防員個人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩的發(fā)展趨勢。

1.消防員個人繩索逃生系統(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力、伸縮率、耐高溫性能等。下面對其進行簡要介紹。

1.1 丙綸逃生繩

丙綸學名聚丙烯纖維，具有高強的抵抗化學環(huán)境的能力，在任何酸、堿下丙綸都幾乎沒有影響，為在化學環(huán)境應用中的首選產(chǎn)品，熔點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。消防隊伍通常使用的丙綸逃生繩直徑9.5mm、長度20m，破斷強度15kN左右，通常做成繩棒結構或放置于簡易繩包中，在消防隊伍的常用的四種逃生繩索中占有率不高，用于日常訓練較多。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]制定實施后，按照標準要求:輕型安全繩最小破斷強度應不低于20kN；延伸率應大于1%且不大于10%（承重達到最小破斷強度的10%時）；經(jīng)204（±5）℃的耐高溫性能試驗后，不應出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象。因此丙綸繩索因耐高溫、破斷強力等問題極少再被采購使用。

2016年之前，消防隊伍日常訓練或者實戰(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），尼龍化學名稱叫聚酰胺，尼龍繩索通常具有較好的打結性能和延伸率，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（如圖2右圖所示）。

圖2 尼龍?zhí)由K

1.3 芳綸逃生繩

消防領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。在到達火災現(xiàn)場后，消防員分成2個小組，一組留在外面利用高壓水槍噴射，另一組進入起火建筑內(nèi)部進行滅火。隨著消防員不斷深入，他們發(fā)現(xiàn)火勢突然變大而無法控制。不斷蔓延的火勢將6名消防員逼到4樓的陽臺上。由于火勢蔓延速度太快，而同時他們沒有任何個人逃生裝備，因此他們最后只能作出跳樓的決定，結果非常慘烈，有4名消防員當場遇難，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現(xiàn)場，危險隨時有可能在毫無預兆的情況下發(fā)生，但當時世界上沒有一款用于消防員個人從多層起火建筑內(nèi)迅速逃生的專用輕型可靠的標準裝備。為了解決這一問題，紐約消防局與PETZL公司自2005年開始啟動對個人安全系統(tǒng)進行有史以來最全面的研發(fā)項目，經(jīng)過幾個月的通力協(xié)作和產(chǎn)品研發(fā)，PETZL的設計師最終創(chuàng)造出EXO個人逃生系統(tǒng)，該套裝用逃生下降器是自鎖式下降保護器GRIGRI的升級產(chǎn)品。在美國紐約蘭德爾島的測試中心，EXO系統(tǒng)在10000多次實際環(huán)境使用中不斷改良，測試不僅驗證了產(chǎn)品性能同時也將正確使用的培訓教程規(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]標準要求該類繩索的主要技術參數(shù)：直徑7.5mm～9.5mm；最小破斷強度應不低于13.5kN；承重達到最小破斷強度的10%時延伸率應大于1%且小于10%；經(jīng)204(±5)℃的耐高溫性能試驗后，不應出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象；在600(±5)℃、1.33kN負荷環(huán)境下的承載45s，在400(±5)℃、1.33kN負荷環(huán)境下承載300s，不應出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。圖3的該款繩索直徑7.5mm，長度一般15m，實測破斷強度20kN以上，其他延伸率、耐高溫等均高于標準要求。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（不應接觸明火使用），可以保持較好的強度，適合火場逃生自救。

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Sterling公司的FCX Escape Systems逃生套裝。繩索為芳綸皮/尼龍芯復合結構，φ7.5mm或8.0 mm等多種款式，標稱破斷強度19.5kN（符合NFPA 1983-2017中逃生繩索要求：最小破斷強度應不低于13.5kN；承重達到最小破斷強度的10%時延伸率應大于1%且不大于10%；經(jīng)204(±5)℃的耐高溫性能試驗后，不應出現(xiàn)融熔、焦化現(xiàn)象；在600(±5)℃、1.33kN負荷環(huán)境下的承載4s，在400(±5)℃、1.33kN負荷環(huán)境下承載300s，不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象）。該類逃生繩性價比較高，在保持了強度的基礎上具有較高的耐高溫性，但繩索不應接觸火焰使用，芳綸繩皮可以使得繩索短時間可耐輻射熱高溫，一般繩索15m～20m的長度，按照逃生自救時1m/s～2m/s的下降速度，另加錨點安裝、破窗翻越窗口的時間，在十幾秒的時間內(nèi)在高達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樓層進入安全樓層。

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

1.5 小結

以上簡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種逃生繩并進行簡單試驗測試比較（國外基本未使用丙綸繩索作為逃生繩，因此測試數(shù)據(jù)中未列入進口的丙綸逃生繩索），結果如表1所示。

表1 四種繩索試驗數(shù)據(jù)對比

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力不低于20kN，正常情況下消防員穿戴消防員滅火防護服、頭盔、空呼器等裝備不總重量不超過135kg，20kN約相當于15倍的安全系數(shù)，遠高于NFPA1983要求的13.5kN（10倍的安全系數(shù)），在不增加消防員攜帶負擔的情況下最大限度的保障消防員逃生自救國產(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，同時針對四種逃生繩進行試制打樣，然后進行了線密度、繩皮繩芯重量、直徑、破斷強力、延伸率等基本性能的對比測試，發(fā)現(xiàn)目前消防隊伍安全繩主要存在以下幾個方面問題：

（1）消防員逃生繩配備不足，相關行業(yè)標準不全面。目前該逃生繩索尚未列入消防站配備標準，消防隊伍采購該類個體防護裝備或者特種防護裝備多數(shù)通常依據(jù)配備標準采購，因配備標準中暫時沒列入該裝備，導致消防隊伍采購中無據(jù)可依，因此，消防隊伍實際采購和實踐應用中缺乏理論性參考。另外，針對該逃生繩索的長度未見官方規(guī)定，且相關機構未針對該繩索進行長度的可行性論證，造成“平時用不上、用時不夠長”的尷尬局面。（2）逃生繩的制造質(zhì)量不足，部分消防隊伍維保不到位。由于國內(nèi)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。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。（3）配套繩索逃生技術操法空白。國內(nèi)消防隊伍尚無制式逃生技術操法。缺乏基礎訓練、初級訓練、中級訓練。進行逃生錨點的選擇與應用，循序漸進地開展消防訓練塔低層和多層窗口逃生訓練、高級訓練等配套逃生訓練操法。

2.結語

通過對丙綸逃生繩、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調(diào)研和部分性能比較測試，同時對安全繩配備標準、產(chǎn)品標準化、操法訓練等問題進行剖析。扎實的開展國內(nèi)消防員個人繩索逃生系統(tǒng)用安全繩進行產(chǎn)品研發(fā)，通過借鑒、引入國外隊伍的逃生自救操法，或與國內(nèi)外知名繩索技術培訓組織制定消防員繩索逃生自救培訓，可以有效提高我國的消防科技水平，保障消防員的人身安全。