国内消防员个人绳索逃生系统用安全绳研究＊

（上海市消防救援总队特勤支队，上海 200127）

0.引言

国家综合性消防救援队和专职消防救援队接到火警后，必须立即赶赴火场，救助遇险人员，排除险情，扑灭火灾，这是消防队的义务。消防部队转制后成为应急救援主力军和国家队，责任更大、任务更重、要求更严、标准更高。长期以来，消防部队基本实行“单灾种”型应急管理模式，改革转隶后，消防救援队伍作为应急救援的主力军、国家队，不仅要参与火灾、水灾、风灾、地震、山体滑坡等救援，还要参与各行业安全生产事故、危化品事故、公共卫生事件等救援。在执行任务时如何有效保障消防员的生命安全以及帮忙消防员如何高效的逃生自救一直是消防科研的焦点，消防员进入火场或事故现场进行灭火救灾和抢险救援等消防作业，遇到紧急情况时进行逃生自救主要依靠随身携带的消防员个人绳索逃生系统（包括消防员逃生绳、2个安全钩、下降器、耐高温阻燃绳包及消防员逃生腰带等装备）[1-4]，其中逃生安全绳是该消防员个人绳索逃生系统的关键组件，堪称消防员的“第二生命”。本文针对国内外消防逃生系统用安全绳用纤维材料进行系统调研和分类比较，并根据国内消防队伍的实践需求，探讨国内消防员个人绳索逃生系统用安全绳的发展趋势。

1.消防员个人绳索逃生系统用安全绳

根据绳索的材质分类，消防员个人绳索逃生系统用安全绳可以分为丙纶逃生绳、尼龙逃生绳、芳纶逃生绳和尼龙绳芯芳纶绳皮逃生绳4种类型，原材料的特性决定了绳索破断强力、伸缩率、耐高温性能等。下面对其进行简要介绍。

1.1 丙纶逃生绳

丙纶学名聚丙烯纤维，具有高强的抵抗化学环境的能力，在任何酸、碱下丙纶都几乎没有影响，为在化学环境应用中的首选产品，熔点168℃～174℃，热分解温度350℃～380℃，常规使用温度范围-40℃～80℃，近火焰即熔缩，易燃，离火燃烧缓慢并冒黑烟，火焰上端黄色，下端蓝色，散发出石油味，烧后灰烬为硬圆浅黄褐色颗粒，手捻易碎。一般该类绳索较为柔软，打结方便，但通常情况下该绳索不得在100℃以上的温度使用。消防队伍通常使用的丙纶逃生绳直径9.5mm、长度20m，破断强度15kN左右，通常做成绳棒结构或放置于简易绳包中，在消防队伍的常用的四种逃生绳索中占有率不高，用于日常训练较多。丙纶逃生绳图1所示。

图1 丙纶逃生绳

1.2 尼龙逃生绳

GA494-2004《消防用防坠落装备》[5]制定实施后，按照标准要求:轻型安全绳最小破断强度应不低于20kN；延伸率应大于1%且不大于10%（承重达到最小破断强度的10%时）；经204（±5）℃的耐高温性能试验后，不应出现融熔、焦化现象。因此丙纶绳索因耐高温、破断强力等问题极少再被采购使用。

2016年之前，消防队伍日常训练或者实战中基本都采用尼龙逃生绳，通常用绳棒方式携带（如图2左图所示），尼龙化学名称叫聚酰胺，尼龙绳索通常具有较好的打结性能和延伸率，不受油脂、石油的影响，而且对强碱、醚和醛有较强的化学抵抗力，但其不适合在酸性、漂白剂中使用。尼龙逃生绳的编织的方式多样化，根据机型的不同就可分为八股、十二股、十六股、十八股、二十四股、三十二股、四十八股等，还有单层、双层、多层等，可编织出不同形状的彩色纹络（如图2右图所示）。

图2 尼龙逃生绳

1.3 芳纶逃生绳

消防领域大量使用芳纶逃生绳始于2005年。2005年的一天，纽约消防局接到火警电话，纽约市内一座高层建筑燃起熊熊大火。消防员在接到电话后，立即全副武装出动。在到达火灾现场后，消防员分成2个小组，一组留在外面利用高压水枪喷射，另一组进入起火建筑内部进行灭火。随着消防员不断深入，他们发现火势突然变大而无法控制。不断蔓延的火势将6名消防员逼到4楼的阳台上。由于火势蔓延速度太快，而同时他们没有任何个人逃生装备，因此他们最后只能作出跳楼的决定，结果非常惨烈，有4名消防员当场遇难，另外2名消防员摔成重伤下半生只能坐在轮椅上度日。正如你所看到的火灾现场，危险随时有可能在毫无预兆的情况下发生，但当时世界上没有一款用于消防员个人从多层起火建筑内迅速逃生的专用轻型可靠的标准装备。为了解决这一问题，纽约消防局与PETZL公司自2005年开始启动对个人安全系统进行有史以来最全面的研发项目，经过几个月的通力协作和产品研发，PETZL的设计师最终创造出EXO个人逃生系统，该套装用逃生下降器是自锁式下降保护器GRIGRI的升级产品。在美国纽约兰德尔岛的测试中心，EXO系统在10000多次实际环境使用中不断改良，测试不仅验证了产品性能同时也将正确使用的培训教程规范化，该款芳纶逃生绳也为该套装中的重要组成部分。

如图3所示，纯芳纶逃生绳（即绳皮绳芯均为芳纶），NFPA1983[6]标准要求该类绳索的主要技术参数：直径7.5mm～9.5mm；最小破断强度应不低于13.5kN；承重达到最小破断强度的10%时延伸率应大于1%且小于10%；经204(±5)℃的耐高温性能试验后，不应出现融熔、焦化现象；在600(±5)℃、1.33kN负荷环境下的承载45s，在400(±5)℃、1.33kN负荷环境下承载300s，不应出现断裂现象。图3的该款绳索直径7.5mm，长度一般15m，实测破断强度20kN以上，其他延伸率、耐高温等均高于标准要求。纯芳纶绳或织带（如图3右图所示）在400℃、600℃的辐射热高温下具有极好的稳定性（不应接触明火使用），可以保持较好的强度，适合火场逃生自救。

图3 芳纶逃生绳

1.4 尼龙绳芯芳纶绳皮逃生绳

如图4所示，美国Sterling公司的FCX Escape Systems逃生套装。绳索为芳纶皮/尼龙芯复合结构，φ7.5mm或8.0 mm等多种款式，标称破断强度19.5kN（符合NFPA 1983-2017中逃生绳索要求：最小破断强度应不低于13.5kN；承重达到最小破断强度的10%时延伸率应大于1%且不大于10%；经204(±5)℃的耐高温性能试验后，不应出现融熔、焦化现象；在600(±5)℃、1.33kN负荷环境下的承载4s，在400(±5)℃、1.33kN负荷环境下承载300s，不出现断裂现象）。该类逃生绳性价比较高，在保持了强度的基础上具有较高的耐高温性，但绳索不应接触火焰使用，芳纶绳皮可以使得绳索短时间可耐辐射热高温，一般绳索15m～20m的长度，按照逃生自救时1m/s～2m/s的下降速度，另加锚点安装、破窗翻越窗口的时间，在十几秒的时间内在高达600℃的辐射热高温下（400℃、600℃下热稳定性稍逊于纯芳纶绳索），可有效保障消防员的人身安全，安全完成逃生自救到安全地面或者越过危险楼层进入安全楼层。

图4 美国Sterling公司的FCX Escape Systems逃生套装

1.5 小结

以上简要介绍了丙纶逃生绳、尼龙逃生绳、芳纶逃生绳和尼龙绳芯芳纶绳皮混纺逃生绳4种逃生绳并进行简单试验测试比较（国外基本未使用丙纶绳索作为逃生绳，因此测试数据中未列入进口的丙纶逃生绳索），结果如表1所示。

表1 四种绳索试验数据对比

由表1可以看出，绳索直径相差无几的情况下，纯芳纶绳索的破断强力明显优于其他3种绳索，GA494《消防用防坠落装备》修订后要求消防逃生自救绳最低破断强力不低于20kN，正常情况下消防员穿戴消防员灭火防护服、头盔、空呼器等装备不总重量不超过135kg，20kN约相当于15倍的安全系数，远高于NFPA1983要求的13.5kN（10倍的安全系数），在不增加消防员携带负担的情况下最大限度的保障消防员逃生自救国产的人身安全。

通过深入调研分析了丙纶逃生绳、尼龙逃生绳、芳纶逃生绳和尼龙绳芯芳纶绳皮混纺逃生绳4种逃生绳，同时针对四种逃生绳进行试制打样，然后进行了线密度、绳皮绳芯重量、直径、破断强力、延伸率等基本性能的对比测试，发现目前消防队伍安全绳主要存在以下几个方面问题：

（1）消防员逃生绳配备不足，相关行业标准不全面。目前该逃生绳索尚未列入消防站配备标准，消防队伍采购该类个体防护装备或者特种防护装备多数通常依据配备标准采购，因配备标准中暂时没列入该装备，导致消防队伍采购中无据可依，因此，消防队伍实际采购和实践应用中缺乏理论性参考。另外，针对该逃生绳索的长度未见官方规定，且相关机构未针对该绳索进行长度的可行性论证，造成“平时用不上、用时不够长”的尴尬局面。（2）逃生绳的制造质量不足，部分消防队伍维保不到位。由于国内中小企业编织设备和工艺、以及使用原材料较国外有一定差距，部分绳索偏硬造成打结困难。另外，安全绳生产企业未对消防队伍使用管理进行指导，也未针对生产安全绳开发清洗、检查、维护的设施设备。（3）配套绳索逃生技术操法空白。国内消防队伍尚无制式逃生技术操法。缺乏基础训练、初级训练、中级训练。进行逃生锚点的选择与应用，循序渐进地开展消防训练塔低层和多层窗口逃生训练、高级训练等配套逃生训练操法。

2.结语

通过对丙纶逃生绳、尼龙逃生绳、芳纶逃生绳、尼龙绳芯芳纶绳皮混纺逃生绳等四种逃生绳技术调研和部分性能比较测试，同时对安全绳配备标准、产品标准化、操法训练等问题进行剖析。扎实的开展国内消防员个人绳索逃生系统用安全绳进行产品研发，通过借鉴、引入国外队伍的逃生自救操法，或与国内外知名绳索技术培训组织制定消防员绳索逃生自救培训，可以有效提高我国的消防科技水平，保障消防员的人身安全。