中国消防与欧洲、北美绳索救援技术要点比较研究[权威资料].doc
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1、中国消防与欧洲、北美绳索救援技术要点比较研究 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 【摘 要】 对国内消防与欧洲、北美绳索救援技术从绳索、绳结、抓绳器材、锚点、突然死亡原则预防、基于升降操作的绳索救援系统、综合特点和发展趋势等方面进行了系统的比较研究,阐述了国内消防螺旋绳技术、北美救援技术的不足和欧洲基于IRATA技术的绳索救援技术的优势,提出了国内消防绳索救援技术的改革方向,以及建立专业性或综合性高空救援队伍的必要性。 【关键词】 绳索救援技术 绳索 绳结 锚点 突然死亡原则 绳索救援系统 高空救援专业队 中国消防引进、普及日本绳索救助技术之后,距今已有10余年没有学习更新绳索救援技术了,该
2、技术基于螺旋绳的应用,又称为螺旋绳技术。这种原本就不系统的螺旋绳技术早已被各种“绳索救助操法”所肢解,其缺陷日益明显,与当前国际主流绳索救援技术相比,属于严重落后的绳索救援技术,螺旋绳技术属于本能的、最基本的逃生自救与救援技术,主要使用安全绳、安全吊带、安全钩、八字环、滑轮等简单装备,不使用也不能使用现代防坠落装备,已经远远不能适应绳索救援尤其是高空救援的现实需要。螺旋绳技术已经走进了发展的死胡同,成了制约国内消防绳索救援技术发展的瓶颈和绊脚石,这是有目共睹的事实,开展绳索救援技术改革已刻不容缓。目前,国内消防已经开始学习引进欧洲、北美的绳索救援技术,一场大规模的消防绳索救援技术与装备改革正在
3、酝酿,为了让人们认清螺旋绳技术的不足,坚定绳索救援技术改革的决心,同时也让人们了解北美与欧洲绳索救援技术的优劣,在学习引进时做出正确的判断和选择,防止浅尝辄止、盲目引进推广,再次延误中国消防绳索救援技术的发展进程,这里专门将国内消防螺旋绳技术与欧洲、北美绳索救援技术择其要点进行比较研究,供国内消防部队参考借鉴。 1 救援绳索应用 绳索是绳索技术最重要、最基本的支撑与载体,也是绳索技术装备发展的基础,从救援绳索的应用即可看出一个绳索救援技术体系的发展状况。欧洲、北美与国内消防救援绳索的应用有着明显的差异,直接反应了绳索救援技术体系的优劣。 1.1 夹芯绳 现代绳索技术是在夹心绳基础上发展起来的,
4、现代绳索技术装备也是基于夹芯绳的发明、发展与应用。夹心绳是由表皮和芯体组成的绳索,芯体是绳索的主要承重部件,用于承重与吸收冲击力;表皮也称护套,一般是编织而成,其作用是保护芯体免受外部摩擦与紫外线降解。这种绳索结构安全性高,能更好的配合使用各类绳索技术装备。夹心绳分动力绳和静力绳两种。动力绳是具有高延展率的绳索,其延展率40%,主要用于吸收冲坠时产生势能,通过自身延展长度来降低冲击力,又称高延展率绳,欧洲动力绳标准是EN 892。静力绳是具有低延展率的绳索,其延展率5%(悬挂50kg和150kg重量时的差值),冲击力吸收能力比动力绳要低,又称低延展率绳,欧洲动力绳标准是EN 1891。从个人升
5、降与系统拉升效率等方面因素考虑,工业作业与绳索救援都使用静力绳,静力绳的设计不用来支撑主要的动力负荷,当存在坠落系数超过1的可能情况时,不应使用静力绳;当可能存在坠落系数超过1或有实质性的动力负荷时,要使用动力绳。静力绳延展率较低,趋近于刚性,发生坠落后,会把所有的冲击力直接传给保护系统和坠落者,这种情况下即使一个很短的冲坠距离都会对系统和人体产生非常大的冲击力。在EN1891标准静力绳的性能参数中,都会标明可承受坠落系数,如一款绳索标明坠落系数为0.3时首次冲击力为5.6KN,就是说明使用这款绳索不能出现坠落系数大于0.3的情况,因为欧洲工业标准中规定的人体可以承受的最大冲击力不能大于6KN
6、(北美是8KN),人体可承受极限冲击力为12KN。 1.2 欧洲救援绳索 欧洲救援绳索使用CE标准体系(EN 1891)的静力绳,EN 1891标准要求静力绳的技术指标超过10项,如静拉力、8字结结点拉力、坠落系数为0.3时首次冲击力、坠落系数为1时坠落次数(100kg)、皮滑动率、50/100kg拉力下延展率、外皮百分率、内芯百分率、缩水率、每米重量、材质等。其绳索直径范围较大,从4mm的辅绳到16mm绳索都有,但是工业作业与救援绳索直径范围较窄。以法国BEAL品牌的绳索为例,其救援绳索直径范围为10-11mm,另有12.5mm救援绳索主要针对北美救援市场制造;工业作业直径范围为10.5-1
7、1mm;军警以及其他特殊用途的绳索直径范围为9-11mm;树上作业用绳索直径绳索范围为10-13.5mm。欧洲IRATA1工业绳索作业推荐使用CE标准体系(EN 1891)11mm直径静力绳,欧洲EN1891标准对静力绳(A类)的最低破断负荷要求为22KN,如一款11mm直径静力绳的最低破断负荷(MBL)为3000kg,按照纺织品器材安全系数1:10来计算,其工作负荷上限(WLL)为300kg,欧洲个人参考体重为100kg(包括人员80kg、装备20kg),两人体重200kg,对高空救援任务来说11mm静力绳是绰绰有余的。该11mm直径的静力绳每米重约79g,即100米是7.9kg。 IRAT
8、A推荐使用11mm直径的静力绳,这是2011年版的IRATA国际工业绳索技术作业守则(IRATA ICOP)以2010年前的绳索生产技术为依据的,由于10.5mm与11mm直径的静力绳性能相差不多,二者最低破断负荷的区别意义不大,当前欧洲工业绳索作业与绳索救援更倾向于使用较轻便的10.5mm直径的静力绳,随着生产技术的进步,绳索质量与强度会不断增强,而绳索直径自然会不断减小,现在工业作业所用绳索直径已经下降到10.3-10.8mm的主流范围,绳索轻量化是国际绳索发展的必然趋势。当前10.5-11mm直径的静力绳具有最佳的兼容性和全球通用普及性,能与欧洲CE标准体系的各种现代化装备兼容使用,各种
9、新式装备研发也充分考虑自身的绳索适应性。这体现了欧洲绳索技术与装备标准体系的整体优越性,一方面绳索技术装备标准化的发展推动了绳索技术及其装备产业的发展,另一方面工业技术的进步又促进了绳索技术与装备的进步,二者共同推动了绳索作业与救援技术体系的发展提高。 1.3 北美救援绳索 北美救援绳索使用符合NFPA 1983标准2的安全绳,NFPA 1983标准对安全绳性能要求只有最低破断负荷、延伸率、耐高温性能等3项技术指标,规定绳索直径范围从7.5-16mm,每隔0.5mm为一个绳索直径尺寸。逃生绳(用作辅绳)直径范围为7.5-9.5mm(包括下限,不包括上限),最低破断负荷应不小于13.5kN;轻型
10、安全绳直径范围为9.5-12.5mm(包括下限,不包括上限),最低破断负荷应不小于20kN;通用安全绳直径范围为12.5-16mm(包括下限与上限),最低破断负荷应不小于40kN。规定当负荷达到最小破断强度的10%时,绳索延伸率为1-10%。直径12.5mm是1/2英寸的估算值,实际确切的换算值应该是12.7mm,也就是说北美绳索救援技术体系主要使用最低12.7mm直径的静力绳作为救援主绳。12.7mm直径绳索最低破断负荷(MBL)为4000kg,按照纺织品器材安全系数1:10来计算,其工作负荷上限(WLL)为400kg,北美绳索救援技术系统使用如些粗大的绳索,是基于美国人个人参考体重140k
11、g(包括人员100kg、装备40kg),两人体重280kg的假设而决定的。绳索救援尤其是高空救援一般不会也不必随身携带较多较重的装备,由于北美的参考体重与装备负荷估计过高,使救援绳索直径加粗,导致北美走上了迥异于欧洲的救援技术体系发展道路,优劣自现,泾渭分明。 1.3.1 绳索过重,影响携带 北美12.7mm直径的静力绳每米重约115g,即100米就是11.5kg。一般救援出动,未必对现场情况有充份的了解,所以要携带充足的绳索,比如山岳救援携带6根50米、2根100米绳索,仅绳索就已达到了69公斤,还不包括其他器材。 1.3.2 绳索过粗过硬,不易打结 直径超过12.7mm绳索,其绳结灵活性系
12、数较大,加之绳索太粗太硬,不容易打结,尤其是使用过一段时间的比较老的绳索打结问题更加明显。绳结内绳索空隙较大,一方面影响绳结强度,另一方面严重影响救援工作效率。 1.3.3 绳索国际兼容性欠缺 北美绳索救援技术体系使用12.7mm直径绳索,并发展了与之的配套装备,这些装备整体上具有粗大笨重的缺点,如大号的各种滑轮、安全钩、八字环、缓降和锚点装备等。北美的绳索及其配套装备决定了其技术特点主要是以各种救援系统架设为主,缺乏灵活快捷的单兵自主升降技术与装备,系统架设广泛使用普鲁氏结抓结来弥补系统与装备的不足。随着工业技术的进步,绳索救援装备的发展日新月异,从80年代开始,欧洲逐渐发展了配合与10.5
13、-11mm直径静力绳配套使用的轻量化、高效能、高安全性的现代化绳索技术装备。随着IRATA工业绳索作业技术全球化普及,北美运动与工业绳索作业领域也受到了很大影响,但是北美绳索救援技术体系无法与欧洲技术、装备兼容,其只会硬着头皮仍然以一种一条道跑到黑的趋势在自我发展,与欧洲装备市场全球化趋势抗衡,但是欧洲11mm及以下直径的绳索打败北美12.7mm直径绳索是迟早的事情。 1.4 国内消防救援绳索 1.4.1 国内消防行业标准绳索 消防用防坠落装备标准(GA494-2004)借鉴NFPA 1983标准,对安全绳性能要求也只有最低破断负荷、延伸率、耐高温性能等3项技术指标;安全绳直径范围为9.5-1
14、6.0mm,除了不含直径范围7.5-9.5mm的逃生绳之外,轻型安全绳、通用型安全绳的直径范围、最低破断负荷应、延伸率均完全相同。GA494标准规定的绳索实际上是夹芯绳中的静力绳,而标准只提到了夹芯绳,没有提策划并区分静力绳与动力绳,也没有静力绳所应具备的更多技术要素与参数性能,国内企业生产的绳索品质与欧洲CE标准体系绳索品质差距巨大,当前没有一款国产静力绳获得过欧洲CE标准体系认证,国产静力绳从来不被绳索技术界认可,在高空作业与救援当中不作为首选。不是国内绳索技术装备生产企业制造不出CE标准的绳索,恰恰有个别小企业在欧洲申报静力绳CE标准认证,只是国内的标准层次太低了,师从北美标准,直接迟滞
15、了国内绳索技术装备制造业的发展,使之延误10年之久。 欧洲EN 1891标准对静力绳的最低破断负荷要求为22KN,GA494-2004标准对直径9.5-12.5mm的轻型安全绳的要求为20KN,相差2KN,也是够用的。实际生产的绳索最低破断负荷都要比标准高出一些,比如欧洲某品牌直径10.5mm绳索的最低破断负荷为28KN,国产某品牌绳索的最低破断负荷为26KN,静拉力都是够用的,但是国产绳索的整体性能不及欧洲CE标准体系绳索,国内消防实际使用的静力绳也多为欧洲品牌。直径12.5-16.0mm的通用型安全绳,在绳索训练与救援实战当中几乎用不到,而且这个直径的绳索与欧洲CE标准体系几乎所有的具有自
16、动制停功能的主流救援下降保护器不兼容,用不上。 1.4.2 螺旋绳的应用 2000年以后,国内消防全盘引进日本螺旋绳技术与配套装备,开始使用日本12mm直径的螺旋绳。12mm直径螺旋绳最低破断负荷(MBL)为2900kg,按照纺织品器材安全系数1:10来计算,其工作负荷上限(WLL)为290kg,其使用负荷标定500 kg是按照1:6的安全系数来计算的。该绳索每米重约9.5-9.8g,即100米为9.5-9.8kg。当前螺旋绳也已国产化,根据消防部队的需求,直径以12mm为主。12mm直径螺旋绳延展率为36%,为延展率较高的绳索。具体来说螺旋绳有以下不足。 (1)螺旋绳是一种传统类高弹力绳索,
17、制造简单,常用的螺旋绳由三股绳旋转而成,成本低,适合于单纯牵引,安全性低,不符合CE标准;螺旋绳没有绳皮保护,容易老化、摩损,沙子、小石子、铁片等异物一旦掺进绳股里,拉拽时容易割断绳索纤维;不防紫外线,日光曝晒后强度降低。以上特点决定了螺旋绳使用寿命较低,直接影响了其安全性。 (2)螺旋绳延展率较大,适合于具有动力负荷的救援条件,不适合于普遍的绳索救援,尤其不适合于高空救援使用。那么普遍使用螺旋绳呢?直径12mm螺旋绳的应用,不是因为其弹性好,抗冲坠,主要是因为螺旋绳能够很好地配合最原始下降装备安全钩的使用,摩擦力适中,手感好,这实际上是一种落后。 (3)12mm直径螺旋绳与一些现代欧洲CE标
18、准体系的绳索技术装备不配套、不兼容,也就是不能适应现代绳索救援技术,使用螺旋绳,下降装备只能以安全钩、八字环为主,限制了先进绳索救援技术装备的应用普及,阻碍了国内绳索救援技术的发展进步,使国内消防绳索救援技术落后了2个技术时代,即欧洲(北美)传统绳索救援技术时代和欧洲现代IRATA绳索救援技术时代。现在消防部队虽然已经大量配备了欧式10.5mm、11mm直径静力绳,配备了欧系防坠落装备,但是由于螺旋绳技术的严重局限性,导致这些装备不能在训练与实战中广泛使用,多数都是陈放在库房里,假冒伪劣产品充斥其中。随着国内消防欧系与国产静力绳配备的增多,静力绳用于螺旋绳技术,新的问题也随之出现。静力绳表面光
19、滑,直径较细,如双平结、称人结(腰结)等一些低强度绳结已经不能使用;使用安全钩、八字环下降更加难以控制,危险性比以前明显增大。 2 绳结 2.1 欧洲技术绳结应用 以IRATA为代表的欧洲绳索救援技术所用绳结主要有双八字结、双环八字结、单结(反穿单结)、工程蝴蝶结、吊索结等5个。绳结方面更加精简实用,这是从众多救援绳结当中进行绳结强度测试,比较绳结强度损失,对绳结优化使用的结果。这几个绳结主要用于绳索锚点系统架设,在各种救援系统、省力拖拽系统、松绳系统以及止回制动当中,均使用现代化装备,不使用也不依赖于绳结,系统安全性更高,组装、拆除、调整更加方便省时。 2.2 北美技术绳结应用 北美绳索救援
20、技术常用绳结主要有双八字结、双九字结、双环八字结、单结、八字结、双渔人结、工程蝴蝶结、卷结、水结、普鲁士结、意大利半结、松绳结(水手结)、无须结、套结、吊索结等,这里仅列举使用率较高的15个绳结,如果考虑绳结的变化与传统绳索技术,要达到几十种。北美技术也力求坚持少而精和实用至上的原则,优化使用具有较高强度的绳结,绳结应用符合北美技术特点,但是北美技术依然对绳结具有较大的依赖性,用双渔人结绳圈制作普鲁士抓结在北美技术当中被广泛使用,这是其不足之处。 2.3 国内消防螺旋绳技术绳结应用 2.3.1 螺旋绳技术的绳结 国内消防螺旋绳技术有24个绳结,号称24种结绳法,实际上螺旋绳技术包括的绳结共有3
21、0个,如系扣绳结8种:单节、止结、半结、蝴蝶结、双股单结、8字结、双套腰结、三套腰结;捆绑绳结7种:腰结、卷结、双绕双结、锚结、捻结、交叉连结、纤绳连结;连接绳结3种:双平结、双重连结、床单连结;其他绳结6种:单活口连结、双活扣连结、单结结节、止结节结、输送结;身体结索6种:盘绕腰结身体结索、缚带连结身体结索、双套腰结身体结索、三套腰结身体结索、卷结身体结索、坐席身体结索。在引入日本螺旋绳技术之前,国内消防传统绳结只有梅花结和椅子结2个绳结。 2.3.2 螺旋绳技术绳结的不足 螺旋绳技术无绳结强度与绳结优化使用的概念,结绳训练往往与绳索技术及实战脱节,为结绳而结绳,甚至成了脱离实战的一种训练、
22、比武科目,绳结练的多,用的少,绳结应用技术与理念严重过时。现用绳结实战价值太低,绳结较多地用于身体结索和锚点制作,没有专用的、理想的锚点绳结,导致救援系统安全性差。消防所用绳结多为欧美很多年前就已经淘汰或禁止使用的绳结,如称人结(腰结)、双平结,其绳结强渡分别是55-74%、43-47%,称人结由于打结方法简单、受力后不会收束,强度是很弱,而我们还作为主要承重绳结使用。普鲁士结(双活扣连结)教材只教绳结制作而不教用法,多数消防员只会打绳结不会实战应用,极少用来制作抓绳,用于系统止回制动;身体结绳在现代技术装备条件下已经没有太大实用价值;捆绑类绳结在救援实战当中应用不多。现用消防绳结中的绝大多数
23、仅作为了解即可,引进全新的绳索救援技术,必须要更新绳结。 2.3.3 称人结必须淘汰 德国山岳协会安全问题研究会在其出版物生与死的分歧点中,考据过去多起山难事故案例指出,称人结是不可靠的绳结,建议所有攀岩者和野外活动者,凡是涉及人身悬挂作业的绳结,应改用双八字结。目前,在国内外攀岩和户外界都淘汰了称人结,使用双8字结或变形称人结,而双8字结应用最多。60年代以前,螺旋绳仍普遍使用,由于绳索直径较粗,且绞绳表面粗糙,称人结的问题并未凸显。尼龙编织绳普及以后,由于绳索直径较细且表面较光滑,绳索技术的层次也提升了,所以称人结的问题随之显现。以德国山岳协会安全研究机构测试现代登山绳所打的称人结绳环受力
24、,承重仅160多kg就可能滑脱。因此国内消防在当前螺旋绳向静力绳过度的时期,务必更新绳结系统,淘汰称人结,以免发生危险事故。 3 锚点 锚点(Anchor)是绳索技术系统中绳索的系缚点和承重点,是绳索技术系统架设中最重要的一个环节,欧美叫锚点,港台叫确定点,国内消防沿袭日本名称叫支点(不确切),制作绳索技术系统要保证锚点绝对安全可靠。绳索技术系统锚点固定点(锚点系缚、承载物)的选择、锚点的设置与实战应用都是专业性很强的绳索技术。锚点系统是整个绳索救援技术体系最基础、最重要的技术系统,是其他系统的基础组成部分。北美绳索救援技术体系基础理论扎实,锚点系统研究深入,欧洲绳索救援技术体系锚点系统架设更
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