新型消防灭火防护服的设计与评价

杨子田，宁 玲，王 丽

新型消防灭火防护服的设计与评价

杨子田，宁 玲，王 丽

（东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051）

根据调研，针对现役消防灭火防护服活动舒适性方面的不足，应用人体工效学的活动适应性分割设计开发出2套新型消防灭火防护服。通过对消防作业常见动作进行针对性模拟，对新设计消防灭火防护服与现役消防灭火防护服进行人体穿着对比实验。根据实验主观舒适性评价结果，发现两款新设计消防灭火防护服的运动灵活性和活动舒适性整体均优于现役消防灭火防护服，其细节和规格设计总体是合理的。

消防灭火防护服；运动适应性；主观评价

消防灭火防护服[1]是为消防人员在火场灭火战斗中为保护自身生命安全而设计的具有功能性热防护作用的专用防护服装。在设计时，不仅应注重服装的防护安全性，其活动灵活性和穿着舒适性也尤为重要[2]。服装运动适应性[3]不好，会限制消防员的正常作业与训练，影响作业效率，严重的可能导致事故的发生[4]。因此，消防灭火防护服在结构设计时，应从人体工效学出发，充分考虑消防作业时的运动特征及相应活动部位的人体皮肤伸展规律，以满足消防作业的基本活动需求[5]。

本文基于劳动防护U公司的企业需求，针对现役消防灭火防护服的不足，新设计出2款消防灭火防护服；并通过人体工效学着装实验和舒适性主观评价对新设计的2款消防灭火防护服与现役消防灭火防护服进行对比验证，研发出既满足防护需求，又提高肢体运动适应性和穿着舒适性的消防灭火防护服。

一、新型消防灭火防护服的设计

（一）款式和结构设计

通过对U公司相关技术人员的访谈以及对现役消防灭火防护服装的调研，发现现役消防灭火防护服主要存在以下问题：（1）现有消防灭火防护服规格尺寸设置不合理，服装偏肥大，松量多集中在两侧；（2）上衣多采用圆装袖，运动功能性较差，手臂抬起及向前伸时，会引起绷扯、牵拉衣身下摆；（3）裤子立裆过大，蹲下起立时会引起裤腿的牵扯，对运动造成阻碍；（4）膝部结构不够合理，不能满足膝部运动松量。

为解决以上部位结构和规格设计的不合理，新设计消防灭火防护服将在现役消防灭火防护服的基础上，应用人体工效学的活动适应性分割设计，使服装结构与人体结构一致，既能满足静态适体，又能满足动态舒适。以膝部为例，考虑消防员作业习惯和膝关节的运动特点，将膝盖处设计成前拱宽松的立体结构较为合适。通过切割裤片的方法，在前片膝盖处切开、加入运动松量，在后片膝盖处切开、减量，收掉部分余量，以形成膝盖弯曲的形状，可达到屈膝合体便于膝部活动的效果。当消防队员穿上这种消防灭火防护服之后，可以方便的进行卧倒、匍匐前行、下蹲以及轻松的站立，而且可以有效减少运动时膝盖处所受的压力。

同样地，新设计消防灭火防护服肘部和臀部也按消防作业常见肢体形态进行了创新设计，以满足消防作业肘部和臀部的活动舒适量。同时，为改善肩部舒适性，采用面料和松紧带相结合的设计以分担肩部所受压力。口袋采用立体口袋设计，袋位要求符合人体工效学。新设计消防灭火防护服款式1和款式2，如图1所示。并对新设计消防灭火防护服与现役消防灭火防护服（款式3）具体部位结构特征说明如表1所示。

图1 消防灭火防护服款式图

表1 消防灭火防护服具体部位特征说明

（二）规格设计

基于国家号型标准中对170cm男性的人体测量数据及消防常见动作试验动态尺寸变化量[6-9]的分析，参考现有服装尺寸，新设计消防灭火防护服（款式1、款式2）和现役消防灭火防护服（款式3）L码的主要规格设计如表2所示，新设计消防灭火防护服的细部放松量及细部规格尺寸如表3所示。

表2 消防灭火防护服主要规格尺寸 单位：cm

表3 消防灭火防护服细部放松量及细部规格尺寸 单位：cm

（三）面料选择

目前，消防灭火防护服多借助多层织物系统来达到其多重防护性能的要求。根据GA10-2014《消防员灭火防护服标准》规定，新型消防灭火防护服采用三层织物结构，从内至外分别为隔热舒适层、防水透气层和阻燃层。具体地，上衣和裤子阻燃外层分别使用藏青色NOMEX IIIA面料和藏青色芳纶3A阻燃面料，防水透气层使用SPF70阻燃PTFE防水透湿面料，隔热舒适层使用芳纶粘胶阻燃面料+芳纶水刺隔热毡。

二、消防灭火防护服舒适性主观评价

为确定两款新设计消防灭火防护服的结构是否合理，对新设计消防灭火防护服进行穿着试验，通过对消防作业常见动作[10]进行针对性模拟，主要从走路、跑步、爬梯时的运动灵活性，以及皮肤伸展较大部位的活动舒适性方面做出评价[11]。

（一）试验设计

选取4名青年男性，身高区间为170~175cm，胸围区间为88~95cm，体重区间为59~72kg，该体型的人通常穿L码的衣服。实验时，要求受试者统一穿着短衣短裤，按如图2所示实验流程对3款消防灭火防护服进行模拟消防员动作的样衣试验。评价时，采用5级评价标尺[12]对试验服装进行运动灵活性和活动舒适性评价，具体评价项目及标准如表4所示。

图2 试验流程

表4 试验消防灭火防护服主观评价项目及标准

表5 消防灭火防护服主观评价得分结果

（二）试验结果及分析

综合4名受试者的主观评价结果，得出如表5所示的3款消防灭火防护服运动灵活性和活动舒适性的主观评价结果。在进行主观评价分析时，先用Kendall’s协同系数检验法[13]为各个受试者对各套服装的主观感觉评分的一致性进行验证；再用独立样本T检验[14]对3款消防灭火防护服进行两两比较，对各款服装是否存在显著性差别进行判别，并根据描述性统计结果对消防灭火防护服的活动舒适性进行评价。

1. 运动灵活性评价

根据如表6所示的运动灵活性评价Kendall’s协同系数检验结果汇总，表中渐进显著性水平检验结果均不大于α（α=0.05），说明各受试者的评价标准一致，运动灵活性评价的主观试验数据有可比性。同时根据Kendall’s W值可以看出，各受试者的评分一致性良好。

表6 运动灵活性评价Kendall’s W检验结果汇总

表7 运动灵活性主观感觉评分独立样本T检验结果

表8 运动灵活性主观感觉评分描述统计均值表

表7为运动灵活性主观感觉评分的独立样本T检验结果，其中组别A、B、C分别表示消防灭火防护服款式1和款式2、款式1和款式3以及款式2和款式3进行独立样本T检验。由表7结果显示，两款新设计消防灭火防护服与现役消防灭火防护服两两之间方差相等的双尾T检验的显著性概率均大于0.05的显著性水平，说明3款消防灭火防护服运动灵活性的感觉评价在统计学概念上不存在显著差异。进一步地，对3款消防灭火防护服运动灵活性感觉评分进行均值统计，结果如表8所示。根据均值分析，发现两款优化后消防灭火防护服的运动灵活性均优于现役消防灭火防护服，且新设计消防灭火防护服的运动灵活性评分均值均在3.25~4.75之间，处于中等以上舒适等级。综合消防灭火防护服在常速走路灵活性、常速跑步灵活性和爬梯灵活性方面的得分，款式1表现最优。

2. 活动舒适性评价

根据如表9所示的活动舒适性评价Kendall’s W检验结果汇总，表中渐进显著性水平检验结果均小于α（α=0.05），认为各试验者的评价标准一致，主观试验数据有可比性。

然后根据如表10所示的活动舒适性主观感觉评分独立T检验结果，表中组别A腋下活动舒适性的双尾sig值小于0.05显著水平，因此可认为消防灭火防护服款式1和款式2的腋下活动舒适性存在显著差异。并根据如表11所示的描述统计均值表，发现款式2的腋下活动舒适性感觉评分为4.5，处于较优舒适性等级，其感觉评分优于另两款消防灭火防护服，说明消防灭火防护服腋下设计时需加一定的松量，但腋下加量的多少可进行进一步探讨。另外，组别B和组别C膝部活动舒适性感觉评分双尾T检验的显著性概率均小于0.05，结合3款消防灭火防护服膝部活动舒适性感觉评分均值，说明与现役消防灭火防护服相比，新设计消防灭火防护服的膝部活动舒适性显著优于现役消防灭火防护服，膝盖处利用人体工效学的分割设计是合理的。

综合如表11所示的活动舒适性主观感觉评分均值结果，发现优化后消防灭火防护服各部位的活动舒适性表现整体优于现役消防灭火防护服，两款新设计消防灭火防护服的结构和规格设计总体是合理的。具体地，在肘部活动舒适性和裤子背带舒适性方面，款式1的舒适性最好，主要归因于肘部褶量的设计和背带的特殊处理；裆部舒适性方面，新设计消防灭火防护服裆部设计较为合理，这与立裆深参数的设置以及后上档的设计有关，但仍需改进，要注意立裆深参数设置的大小。

表9 活动舒适性评价Kendall’s W检验结果汇总

表10 活动舒适性主观感觉评分独立样本T检验结果

表11 活动舒适性主观感觉评分描述统计均值表

三、结论

针对现役消防灭火防护服衣袖、裆部、膝部等处款式结构和规格设计的不合理，应用人体工效学的活动适应性分割设计对现役消防灭火防护服进行结构优化，为消防作业时肘部、臀部、膝部等部位提供足够的运动量。通过消防灭火防护服运动适应性主观评价结果对比，发现优化后消防灭火防护服运动舒适性评价值在3.25～4.75间，处于中等以上舒适性等级。优化后消防灭火防护服的运动灵活性和活动舒适性均整体优于现役消防灭火防护服，两款新设计消防灭火防护服的结构和规格设计总体是合理的，但需注意加量的大小，腋下、膝盖加量及立裆深等参数设置的大小仍需进一步探讨。总体来说，应用人体工效学的活动适应性分割设计是可行的，作为一种设计方法可有效满足防护服装运动舒适性方面的需求，可在其他防护服中加以应用与拓展。

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Development and Evaluation of Fire-Fighting Protective Clothing

YANG Zi-tian, NING Ling, WANG Li

( College of Fashion and Art Design, Donghua University, Shanghai 200051, China )

Based on the survey, we found that current fire-fighting protective clothing is lack of flexibility. To improve the situation, two sets of fire-fighting protective clothing were developed using segmented design based on ergonomics and wearing mobility. Then, through simulating common actions of fire-fighting operation, a wear trial was conducted between the new firefighter’s clothing and current one. According to subjective comfort evaluation, the study demonstrated that better movement flexibility and activity comfort were provided by the new firefighter’s clothing compared with current clothing. Furthermore, it is proved that their design of details and specification is generally reasonable.

fire-fighting protective clothing; wearing mobility; structure optimization; subjective evaluation

杨子田（1971-），男，副教授，博士，研究方向：服装结构设计、人体工学等.

基于人体工学消防灭火防护服创新设计项目（10714475）.

TS 941.731

A

2095－414X(2018)01－0003－06