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消防救援:国内消防与欧洲、北美绳索救援技术体系比较研究

发布:www.chinajyzb.com.cn | 日期:2018-05-14 | 浏览次数:    字号:
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2018512,淮安消防员高空坠楼,归根结底还是绳索救援技术体系落后。为推动这方面的学习改革,特意选编黑龙江省公安消防总队大庆支队杨汝彬的文章在2014年发表的文章《中国消防与欧洲、北美绳索救援技术体系比较研究》。供大家参考学习。

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、北美绳索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;螺旋绳技术;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

0 前言

2000年左右,北京消防通过日本国际协力机构引进日本绳索救助技术(因其主要是基于螺旋绳的应用,故称其为螺旋绳技术,下同),继而在全国消防普及,使中国消防的绳索救援技术从无到有,及时弥补了国内消防承担抢险救援任务的绳索救援技术空白。

当时引进日本螺旋绳技术是符合国情的,简单实用的螺旋绳技术与装备适合当时的国内经济条件与消防现状,开启了国内消防绳索救援技术时代,改善了消防抢险救援的局面。

然而国内消防引进、普及日本绳索救援技术之后,距今已有10余年没有学习更新绳索救援技术了。

这种原本就不系统的螺旋绳技术早已被有限的几个“绳索救助操法”所肢解,使消防绳索救援技术日益萎缩,消防绳索救援实战技术日益贫乏,消防部队所面临的高空(垂直)救援领域的纵向高度与难度都在不断增加,这种高空(垂直)领域的事故(件)救援条件与我们自身技术、装备相比,已经形成了对消防部队非常不利的“不对称救援”态势,立足现有技术与装备已经无法打赢这种“不对称救援”。

螺旋绳技术属于最基本绳索技术,利用最简单的绳索装备救人、自救是消防员必须掌握的内容,而我们却一直将这种基本技术用于各种高空救援,其实是我们错误地理解、运用甚至神话了螺旋绳技术,导致绳索救援技术长期停滞不前。

任何技术都有其时代局限性,随着世界范围内绳索技术及其装备的发展,救援理念、技术标准日益完善,在绳索救援尤其是高空救援当中,螺旋绳技术的缺点早已明显暴露,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。螺旋绳技术用于高空救援存在极大危险,在安全、效率方面不具有任何优势,用现代绳索救援技术的安全理念和原则来衡量,诸多螺旋绳技术方法与装备应用都被认为是错误的,是应该禁止的,而我们却浑然不觉,忽略于训练与实战安全工作之外。

必然要退出历史舞台,发展螺旋绳技术的日本消防在实战当中早已使用了北美绳索救援技术(特指美国消防体系的绳索救援技术,下同),而且正在学习研究欧洲现代绳索救援技术。

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酝酿,开展绳索救援技术改革已势在必行。

为了让广大消防官兵认清螺旋绳技术的不足,坚定绳索救援技术改革的信心与决心,同时也让大家了解北美与欧洲绳索救援技术的差别与优劣,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改革与发展进程,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,抛砖引玉供大家参考借鉴,并欢迎批评、讨论。

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,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,又称高延展率绳索,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%,冲击力吸收能力比动力绳要低,又称低延展率绳索,欧洲动力绳标准是EN 1891。从个人升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造成非常大的冲击力。在EN1891标准静力绳的性能参数中,都会标明坠落系数为0.3时的首次冲击力,如一款绳索标明坠落系数为0.3时首次冲击力为5.6KN,就是说明直接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(北美是8KN),人体可承受极限冲击力为12KN

1.2 欧洲救援绳索

欧洲救援绳索主要使用CE标准体系(EN 1891)的静力绳(这里不讨论EN 892标准的动力绳),

EN 1891标准要求静力绳的技术指标共有12项:

如绳索材质与耐高温性能大于195;直径(8.5-16mm);

绳结灵活性系数(不超过1.2);

绳皮滑动率;

延展率不超过5%(使用不少于3m的新绳,计算施加150kg负荷比50kg的延长比率);

缩水率(不超过5%);

每米重量;

外皮质量百分率;

内芯质量百分率;

坠落制停最大冲击力(FF=0.3时,100kg负荷首次冲击力不超过6kN);

可承受坠落次数(FF=1时,可承受100kg负荷不少于5次坠落);

静力强度(A22kN)与缝合终端静力强度(15kN)。

此外,制造商一般还会提供提供8字结(9字结)结点静力强度。

欧洲绳索直径范围较大,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,工业作业绳索常用直径范围为10.5-11mm

树上作业用绳索直径绳索范围为10-13.5mm

军警以及其他特殊用途的绳索直径范围为9-11mm

救援绳索直径范围为10.5-11mm,另有直径12.5mm救援绳索主要针对北美救援市场。欧洲IRATA①工业绳索作业推荐使用CE标准体系(EN 189111mm直径静力绳,欧洲EN1891标准对静力绳(A)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)3000kg,按照纺织品器材安全系数110来计算,其工作负荷上限(WLL)300kg,欧洲个人坠落防护装备参考体重为100kg(包括装备),两人参考体重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1007.9kg

IRATA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10.5mm11mm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,绳索质量与强度都在不断增强,而绳索直径也在不断减小,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性,能与欧洲CE标准体系的各种现代绳索技术装备兼容使用,各种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,工业制造能力、技术装备、装备标准以及绳索技术都是相互关联、互相促进,共同发展的。

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静力强度、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(包含用于制作抓绳的辅绳)直径范围为7.5-9.5mm,静力强度应不小于13.5 kN;技术型安全绳直径范围为9.5-12.5mm,静力强度应不小于20 kN;通用安全绳直径范围为12.5-16mm,静力强度应不小于40 kN。规定当负荷达到静力强度的10%时,绳索延伸率为1-10%。直径12.5mm1/2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,欧洲装备制造商向北美及其他执行北美技术体系国家和地区提供的是12.5mm直径的静力绳,本文以12.5mm直径的静力绳作为北美绳索救援技术体系应用绳索依据。12.5mm直径的静力绳最低破断负荷(MBL)4000kg,按照纺织品装备安全系数110来计算,其工作负荷上限(WLL)400kg,北美绳索救援技术系统使用如此粗大的绳索,是基于美国消防员136kg(包括装备)个人参考体重、272kg的两人参考体重而设定的。

1.2.1 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就是11.5kg。救援出动一般需要携带充足的绳索,比如山岳救援携带6502100绳索,仅绳索就已达到了69公斤,还不包括其他器材。可见粗重的绳索在高空山岳救援当中并无优势可言,绳索的轻量化才是发展的必然。

1.2.2 绳索过粗过硬,不易打结

直径超过12.7mm绳索,直径越大,其绳结灵活性系数也越大大,使绳索偏硬,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,必然会影响绳结安全性和救援工作效率。

1.2.3 绳索国际兼容性欠缺

北美绳索救援技术体系主要使用12.5mm直径绳索,并配套使用大号的滑轮、安全钩、八字环、缓降和锚点装置等。

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,欧洲逐渐发展了与10.5-11mm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,只能以一种一条道跑到黑的趋势在自我发展,无法与欧洲装备全球化市场趋势抗衡,欧系装备在北美有广阔的市场,而美系装备在欧洲却没有市场,在这种只进不出的发展态势下,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。

1.3 国内消防救援绳索

1.3.1 国内消防行业标准绳索

国内消防安全绳也属于静力绳,执行《消防用防坠落装备标准》(GA494-2004),该标准借鉴NFPA 1983标准,其安全绳性能要求与后者一致,也是静力强度、延伸率、耐高温性能等3项技术指标;安全绳直径范围为9.5-16.0mm,其中直径9.5-12.5 mm绳索为轻型安全绳(20KN),直径12.5-16.0 mm绳索为通用型安全绳(40KN),缺少直径范围为7.5-9.5mm的逃生绳。美系标准安全绳的技术性能与CE标准的静力绳有很大的差距,我们还没有静力绳国家标准,国产静力绳性能远远不如欧洲,目前还没有能通过EN 1891标准认证的国产绳索。

1.3.2 螺旋绳的应用

螺旋绳起源于欧洲,从欧洲航海时代一直到近代工业与登山时代都在使用,早在四、五十年前随着夹心绳普及,螺旋绳便被淘汰了。

2000年以后,国内消防引进日本螺旋绳技术与配套装备,开始普遍使用日本12mm直径的螺旋绳。

国内没有螺旋绳技术标准,日本进口螺旋绳标注的技术参数主要有破断负荷、延展率、每米重量和熔点等,消防队配备使用的进口和国产螺旋绳未经任何检测认证,与GA 494GA 621标准不符。

一款12mm直径螺旋绳破断负荷(MBL)2900kg,按照纺织品装备安全系数110来计算,其工作负荷上限(WLL)290kg,其使用负荷标定500 kg甚至1500kg,是按照16甚至1.9:1的安全系数来计算的,标定使用负荷过高,按照这样的标定负荷使用是有危险的。该直径螺旋绳延展率为36%,为延展率较高的绳索;绳索每米重约9.5-9.8g,即1009.5-9.8kg;绳索熔点为215。具体来说螺旋绳有以下不足:

螺旋绳制造工艺简单,常用的螺旋绳是由三股绳旋转而成,成本低,适合于单纯牵引,安全性低;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)螺旋绳是一种传统的高延展率绳索,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。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与倒退。

3)螺旋绳与一些现代欧洲CE标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。当前国内消防坠落防护装备正在向欧系装备发展,但是由于螺旋绳应用习惯难免加诸于静力绳,形成了一些新的安全隐患。如静力绳表面光滑,直径较细,如双平结、称人结(腰结)等一些低强度绳结已经不宜使用;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 绳结应用

2.1 欧洲绳索救援技术绳结应用

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(又称兔结)、反手结(即单结)、工程蝴蝶结、吊索结等5个。

绳结方面精简实用,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北美绳索救援技术绳结应用

北美绳索救援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所用绳结号称24种结绳法,实际上螺旋绳技术包括的绳结共有30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与比武科目,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,导致救援技术系统安全性差。消防所用绳结多为欧美救援很多年前就已经淘汰或禁用绳结,如称人结(腰结)、双平结,其绳结强度分别是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)教材与教学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仅作为了解即可,引进全新的绳索救援技术,必须要淘汰、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,均应改用双八字结。

目前国内外登山界都已淘汰了称人结,使用双8字结。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。夹心绳普及以后,由于绳索直径较细且表面较光滑,所以称人结的问题随之显现。德国山岳协会安全研究机构以现代登山绳进行称人结绳环受力测试,结果表明承重仅160kg就可能滑脱。

当前国内消防随着静力绳配备应用的增多,务必更新绳结系统,淘汰称人结,以免发生危险事故。

3 锚点架设

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(不确切),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,是其他系统的必要组成部分。欧、美绳索救援技术锚点系统架设均严格遵循力学原理,如12,螺旋绳技术锚点设置则非常原始落后。

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3.1 欧洲绳索救援技术锚点架设

欧洲绳索救援技术锚点系统架设科学合理、简洁实用、专业性强,使用专用锚点连接带(尼龙或钢丝绳)、扁带等锚点装置制作锚点,也根据环境情况灵活使用绳索架设锚点。

对使用巨大结构、汽车、树木制作锚点,使用自重锚点、扞杆锚点、移动便携锚点,以及对绳索偏移、绳索转向和绳索保护方法都有充足的技术标准指引。欧系技术注重对锚点装置的应用,锚点通过锚点装置与技术系统完美结合,EN795BS7883是个人坠落防护装备锚点装置及其应用标准,规定个人锚点装置的最低静力强度为12kN。在IRATA技术体系当中,规定人造纤维材质的锚点连接带的最低破断强度为22KN,钢丝制成的锚点连接带的最低破断强度为15KN;要求个人绳索行进系统的锚点系统的最低静力强度为15kN,其根据是当出现坠落时,作用在使用者身上的最大冲击力不得超过6kN,以安全系数为2.5的标准计算,即为15kN;用于偏移和变向操作的锚点系统静力强度可以低一些,但是也要有足够的负重要求。IRATA要求锚点架设坚持双重保护的原则,任何绳索技术系统至少要使用两个以上的锚点,在锚点固定点条件可靠的情况下,通常使用Y型锚点,Y型锚点架设主要有小Y型架设与大Y型架设,如3

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3.2 北美绳索救援技术锚点架设

北美绳索救援技术基础理论扎实,锚点系统研究深入,架设方法灵活,因地制宜,使用绳索直接系缚,或者使用扁带、专用锚点连接带等锚点装置制作锚点,擅长实战锚点架设,使用单锚点、Y型锚点、星型锚点等多种锚点制作方法。

3.3 螺旋绳技术锚点架设

锚点架设是国内消防绳索救援尤其高空救援的薄弱环节,存在很大的潜在危险。一个合格的绳索救援技术人员,首先是一个锚点架设能手,而我们的绳索训练并没有培养这种技术,螺旋绳技术当中本来就没有合格的锚点架设技术。对于仅仅依靠消防训练塔进行绳索训练,没有系统的专业绳索救援技术培训和实战训练,是不可能掌握锚点系统制作技术的。训练塔简单的锚点设置方式使人的思维僵化,遇到救援实战则不知所措,锚点架设环节已经成为我们绳索救援尤其是高空救援的严重问题。

3.3.1 锚点架设缺乏锚点装置应用或用法不正确

GA 494-2004标准规定了便携锚点装置,但只是一种三脚架类的锚点装置,没有常用的如扁带等吊索类锚点装置,给国内消防锚点装置的应用和锚点技术发展造成了缺失。扁带是最常用、最方便的便携锚点装置,其静力强度一般为22kN,扁带对折使用的静力强度可达到44kN;如果使用长扁带打三折或四折制作锚点,那么可以达到66kN88kN的强度效果;如果使用双锚点,则可以达到132kN176kN的强度效果,看来只要锚点固定点足够安全,锚点强度问题是无需担心的。使用扁带制作锚点,稍不注意就发生错误,导致原本22kN的扁带作出了8kN16kN的强度效果,这是十分危险的,如4

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3.3.2 单绳单锚点安全性差

我们没有锚点系统、双保护点或双绳双锚点的概念,也很少有意识地使用Y型锚点架设,螺旋绳技术就是使用单绳单锚点或单绳串联锚点,这在欧洲现代绳索技术当中是被禁止的。

如一款11mm静力绳,其破断负荷(MBL)2880kg,安全系数取1:10,该绳索工作负荷上限(WLL)288kg,系统工作负荷应在此288kg之内并假设为288kg。使用双绳双锚点,Y型锚点夹角在0°到90°之间,2个锚点均分负荷在144kg204kg之间变化,绳索还是承担这288kg负荷,但是多了一根绳索作为备份保护,而锚点的负荷已被均分,最低为144kg。可见Y型锚点架设具有很好的分力效果,减少了每个锚点的受力,大大增强了锚点系统的安全性。如果一个锚点损坏,或一根绳索损坏,那么第二锚点与绳索仍然可以确保系统安全。使用单绳单锚点,该锚点及绳索要独自承担这288kg负荷,既无绳索备份,又无锚点备份,无论锚点或绳索损坏,都将导致系统崩溃。螺旋绳技术常常使用串联锚点,一个锚点系好之后,再用余绳在别处重复捆绑一下,这没有什么科学道理和增益效果,只是增加心理安慰而已。因此国内消防螺旋绳技术锚点制作不但安全性较差,而且以国际现代绳索救援技术来衡量,属于违背了双绳双锚点的技术原则。

3.3.3 实战锚点尤其是楼层锚点制作能力较差

欧洲绳索救援技术使人能够根据地形地物、建筑结构等因地制宜地制作锚点,扁带好用,但是毕竟长度有限,可以连接延长使用,也可以直接使用绳索制作锚点,这种绳索锚点也同样做成双锚点,如5。取一根长绳对折或两跟短绳环绕建筑承重结构(注意绳索保护),以双八字结或工程蝴蝶结做闭合连接。

假设以上绳索为10.5mm直径静力绳(新绳),其破断负荷2800kg,安全系数②取1:10,工作负荷上限为280kg,工程蝴蝶结强度为61-72%,一根锚点绳索(绳结处)破断负荷减少为1708-2016kg,则双锚点破断负荷负荷为3416-4032kg,锚点系统工作负荷上限为560kg,足够使用。

国内消防的绳索救援技术训练长期依托基地训练塔开展,导致实战救援技术不高,尤其是锚点制作能力很差,比如在楼层救援实战当中,民用建筑没有提供向消防训练塔那样的锚点设施,所以就不会寻找并制作锚点,多年来一直普遍不做锚点,靠人力徒手拉拽,以人体充当锚点,这种救援方式危险性极大。

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3.3.4螺旋绳技术横渡系统架设因缺乏锚点知识而存在严重错误

横渡绳索使用直径12mm螺旋绳,其破断负荷为2900kg,工作负荷上限为290kg,由于缺乏锚点架设力学知识,消防横渡救援操法训练存在严重错误和安全问题,如6。一是螺旋绳是动力绳,延展率过高,不适合用做救援绳索,更不宜用作横渡绳索;二是横渡绳索使用一条工作绳,没有保护绳,一旦工作绳索崩溃,人员将直接坠落,训练场设置保护网,山岳救援实战是不可能现场架设保护网的。

三是横渡绳索拉的过紧,使用绞盘拉至紧的不能再紧,力求使绳索保持180°的直线,这是严重错误的,也是非常危险的,容易使锚点崩溃或绳索崩断,具体分析如下:

人员沿绳索横渡时,在人员和绳索的连接点与两侧绳索会自然形成一个夹角,1个体重80kg(含装备)的人,夹角为120°(称为临界角)时,负重点两侧绳索及其锚点所受拉力为80kgf

120°夹角称为临界角,夹角大于120°时,两侧锚点所受拉力会明显增加,考虑系统安全,横渡系统架设与锚点制作均不宜超过这个临界夹角。

夹角为166°时,两侧拉力为328kgf,超过了绳索的工作负荷上限290kg;夹角为170°时,两侧拉力为510kg,超过了该螺旋绳标定使用负荷500kg

如果按2个人体重160kg(含装备)计算,夹角为148°时,为290kg,达到了工作负荷上限290kg;夹角为162°时,为511kg,超过了该螺旋绳标定使用负荷500kg

夹角为180°时,即拉成直线,两侧绳索及锚点受力将趋近于无穷大,系统崩溃。

以上绳索所受的负荷拉力也是横渡系统两侧锚点系统及其组件如安全钩、滑轮等所受拉力,系统组件当中一旦掺杂了假冒伪劣装备,后果将不堪设想。

经以上分析可知,横渡系统架设要充分考虑绳索工作负荷和横渡人员荷载,根据可接受的负荷强度,适当控制横渡系统的“V”型角度,掌握绳索的松紧度,盲目强调攀爬横渡的方便,追求横渡的速度而把绳索拉的过紧过直,违反基本力学原理和安全常识,务必予以纠正、杜绝。欧洲现代绳索救援技术的张力(横渡、斜渡)系统架设,只需1人拖拽3:1省力牵引系统拉紧绳索就足够了;而日本螺旋绳技术却是用绞盘收紧横渡绳索,全国消防大比武操法攀爬横渡操与高空山岳救援操,就是沿用这种错误的方法,严重误导了全国消防部队。2014515四川广安消防在进行绳索救援训练,架设斜下救援系统时,使用电动绞盘紧绳,致使延长绳索用的安全钩破断飞出,击中一名消防员头部造成其当场牺牲。这充分暴露了日本螺旋绳技术的严重缺陷和致命危害,值得我们深刻反思,吸取教训。

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4 “突然死亡原则”预防

“突然死亡原则”(The Sudden Death Rule),是指任何一个人的突然死亡都能造成所架设系统的瓦解,或是令其他人的生命陷入危险,也就是说在任何技术操作系统中,人只能担任系统的“操作者”,决可以成为“系统的一部分”。

突然死亡原则是现代绳索技术系统(包括绳索作业技术系统与绳索救援技术系统)最重要的一条安全法则,是做好绳索作业与绳索救援安全工作的基技术手段与装备措施,这种预防不是主观上的预防,而是通过先进的技术与装备,对一切人为操作和人的主、客观行为方面可能存在的危险因素所进行的最严格的、最高级别的预防。

4.1 欧洲绳索救援技术突然死亡原则预防的优势

欧洲主流救援下降器保护器,都具有自动制停功能与防慌乱功能,下压把柄即可控制下降,放手则立即停止,不因慌乱当中过度下压把柄而导致失控;一些电动升降装备(如瑞典ActSafe)及其遥控设备同样具有自动制停功能,在上升或下降过程当中,不会因误操作或忘记操作造成对顶部锚点或地面的撞击事故。

具备上述功能的手动下降装备与电动(油动)升降装备从根本上预防了突然死亡原则,保证了绳索操作人员与绳索技术系统的安全。

在欧洲现代(IRATA)绳索救援技术体系当中,一切技术系统的组装、架设与操作模式以及相关装备的研发应用都是主动预防突然死亡原则的,技术系统不会因人员意外放(失)手崩溃失效,消除了系统潜在的安全隐患,使系统架设与救援行动更加安全、高效。个人升降系统(IRATA双绳技术)、挂接式救援中都使用具有防慌乱功能的自动制停专业下降器,如7;在各种救援系统架设中,也同样使用这种下降器作为专业锚点装置,实现控制释放、自动制停与止回,如8

7                              8

高空作业存在坠落的风险,不管是人的因素还是物的因素,不管这种高空坠落的可能性有多小,它都是客观存在的,欧洲绳索技术与装备的精髓在于从主动与被动两个方面采取灵活的坠落防护措施。一方面是使用限制工作范围、工作定位等措施,避免高空坠落的发生;另一方面是使用止坠系统(如挽索+势能吸收器+全身吊带)或后备止坠系统(如保护绳+移动止坠器+挽索+势能吸收器+全身吊带),当坠落不慎发生后,使坠落缓缓制停并将坠落的伤害降至最低,使人员免于重伤或死亡。

4.2 北美绳索救援技术“突然死亡原则”预防的不足及其变革

北美绳索救援技术的一个显著特点是使用抓绳,抓绳是由双渔人结绳圈制作普鲁士抓结抓握主绳,利用绳索之间的摩阻原理达到止回、制动作用,北美技术当中常用直径8mm辅绳做直径12mm主绳的抓绳。抓绳普遍应用于北美绳索救援系统架设当中,具有诸多安全隐患,尤其是在锚点系统当中。

4.2.1 抓绳有熔断和破断的危险性

测试表明,直径8mm抓绳(普鲁士结)抓握静力绳主绳,在3-5KN的拉力下会出现滑移。

绳索之间的滑移、摩擦比绳索与光滑金属装备之间的滑移、摩擦具有更大的摩擦力,产生更多的热量,使用抓绳的绳索技术系统存在抓绳熔断并导致系统崩溃的可能性,即使是部分抓绳熔融,也对抓绳承重强度造成致命影响。

如果抓绳与主绳其一或二者不够光滑(如螺旋绳)时,因摩擦力更大而导致危险性更大。

笔者曾在一次横渡救援训练当中,使用螺旋绳架设跨度100m左右的横渡救援系统,使用直径8mm静力绳做抓绳对横渡主绳进行保护,后来发现在承受2人体重的拉力下抓绳在抓结处熔融焦化,如果人员体重再大一些,横渡主绳与横渡保护绳拉的再紧一些,可能会导致抓绳熔断失效,造成危险事故。

直径8mm抓绳最小破断强度和工作负荷远远小于直径12.5mm绳索,当系统负荷或坠落冲击力达到一定程度时,系统会首先从抓绳的抓结处断裂,造成系统崩溃。

4.2.2 抓绳仍有可能违反“突然死亡原则”

北美绳索救援技术系统使用抓绳,也是为了避免“突然死亡原则”,但是除了在省力拖拉系统中反复抓拖主绳的抓绳之外,其他很多系统架设都是被动地避免突然死亡原则,即先有系统绳索回复(较小坠落)的发生,然后再有被动止回,拉住绳索。

使用抓绳往往需要设置专人看守,其职责是防止抓绳卷进设备(如滑轮),造成系统故障卡死,或者当抓绳不能随主绳回复而自动回复时,手动操作使其复位以便止回。因此,抓绳的应用主要依赖于人的操作,抓绳能否达到最佳工作状态,在一定程度上取决于人的主观意识与人为操作,如果某一瞬间抓绳未能抓住主绳,这时操作人员因走神或意外昏迷,那么抓绳便失去了保护作用,导致主绳回复失控,引发系统事故。

在这种情况下,人间接地成为了系统的一部分,因此抓绳并不能使北美技术完全避免“突然死亡原则”,仍然存在一定的触犯“突然死亡原则”的风险,如9。运用绳索技术的高空作业容不得任何侥幸,欧洲现代绳索技术的安全理念是只要存在违反“突然死亡原则”的可能性,存在其他不确定性安全风险,就必须采取必要措施予以避免和防范,这是欧系技术与装备发展的基础原则,美系绳索救援技术与此还有很大差距。

4.2.3 双抓绳不能增加双倍安全性

北美绳索救援技术系统当中,只要应用抓绳之处,现在全部使用双抓绳(以往是单抓绳),然而双抓绳就安全了吗?未必安全。两个抓绳一前一后抓住主绳,二者同时均分均分受力的几率很小,绝大多数情况是一旦其中一个抓绳先受力,这个抓绳基本上就会承受绝大部分甚至是全部的负荷,如10

基于这种受力状况,往往也是一个抓绳A承担系统负荷,则另一个抓绳B不起作用或作用很小,主要起备份作用。如果抓绳A在静拉力状态下断裂,那么未受拉力的抓绳B一定会承受因抓绳A断裂而带来的冲坠,同样的抓绳在静拉力状态下破断,那么它在冲坠情况下更容易破断。因此11未必等于2,双抓绳不能增加系统的双倍安全性,不能根除北美现代绳索救援技术系统的安全隐患。

4.2.4 抓绳是北美绳索救援技术系统的安全漏洞

绳索救援系统的实际承重设计,必须从系统最弱的部位来衡量。北美绳索救援技术系统虽然使用大直径(如12.5mm)的绳索、大块头与高强度的装备来确保其系统的安全性,但是却将系统安全托付于一个较小直径(如8mm)的抓绳,抓绳往往就是系统最弱的部位,造成了北美绳索救援技术先天的安全漏洞,不论系统主绳与相关装备的承重负荷有多强都已毫无意义。

北美绳索救援技术的发展实际上一直在为这个漏洞打补丁,以前是使用单抓绳,后来发展双抓绳;锚点装置由八字环换成了排型缓降器;为解决抓结卷入滑轮而导致系统“死机”的问题,开发了深而窄的抓结配套滑轮;最近几年又开发了自动制停锚点控制器,称之为多功能滑轮(PMD),该装置的问世使北美绳索救援技术系统尤其是锚点系统发生了变革,弥补了以往使用抓绳所造成的安全漏洞。

该装置符合NFPA 1983标准通用型滑轮、下降控制器的性能要求,负荷强度高,但是体积大、重量大,不便于携带;价格昂贵不便于普及,不容易取代极低成本的抓绳,抓绳问题将是北美绳索救援技术的长期问题。

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4.3 国内消防螺旋绳技术严重违反突然死亡原则

国内消防螺旋绳技术在抓绳器材应用和避免突然死亡原则方面,与欧、美绳索救援技术没有任何可比性,螺旋绳技术不使用锚点装置、自动制停下降器,抓绳器和抓绳,使整个螺旋绳技术全面严重违反了突然死亡原则,导致国内消防绳索救援尤其是高空救援存在极大安全隐患,主要有以下几个方面。

4.3.1绳索下降

螺旋绳技术使用八字环、安全钩进行下降训练或开展救援,下降时右手必须握紧绳用右手抓握的松紧程来控制下,此时人的右手就是“系统的一部分”,操作者一旦成为系统一部分时,就触犯了突然死亡原则。

如果人员因操作失误或某种原因突然昏迷或短暂昏迷,如被上方重物击中头部或是自身疾病引起的昏迷,致使右手松开绳,而在右手松开的一瞬间,下系统就会即刻瓦解,导致操作者坠落,造成严重伤害甚至死亡。

4.3.2系统架设

在楼层救援实战当中,螺旋绳技术往往以人体为锚点,直接徒手操作,即通过人力拉拽的方式构建拉升(上升)或释放(下降)救援系统,几名操作者各自都成为了系统的一部分,系统安全性取决于系统操作人员的主观意识、操作准确度、力量大小和耐冲坠程度等,那么这种人力救援系统架设就触犯了突然死亡原则,而我们早已习以为常,不觉得有任何不妥。

这样的救援系统是承受不了较大意外冲坠的,一旦救援人员或救援人员和被救人员同时发生了冲坠,极有可能导致垂直救援系统瓦解,发生致命危害。一个80kg的人发生坠落(使用刚性挽锁),当冲坠系数(FF)为1时,所受冲击力约为体重的10倍,即8KN;当冲坠系数(FF)为2时,所受冲击力为体重的20多倍,可达到18KN,这样的瞬间冲击力人体是无法承受的。196511月,在欧洲某地一次背负伤者悬垂下降的山岳救援训练当中,系缚在悬崖树干上的锚点绳环从称人结处松脱,导致悬垂下降中的“背负者”和“模拟伤者”直接坠落,两名上方保护者之一也被拉坠崖,造成一死二重伤的严重事故。

4.3.3滑轮省力系统应用

螺旋绳技术对滑轮省力系统应用简单,省力比例一般只做到2:1,顶多3:1,多用蛮力牵拉,同时不使用止回器材。当人员操作没有止回功能的简易滑轮拉升系统时,因为某种原因(如受伤、心脏病、晕眩等)失去意识或体力不支,其双手自然无力放松,绳索马上往回复,导致被拉升的人或物体坠落,系统崩溃,违反了突然死亡原则。

4.3.4 电动升降装备应用

一些国产电动升降装备设计研发专业性不足,存在核心设计缺陷,即没有自动制停功能,启动行进开关一直持续上升或下降,不会随人的放手而停止,如果操作者出现意外,而机器不会停止,导致对上方或对下方的撞击事故,直接触犯突然死亡原则,其应用本身就是一种严重安全隐患,其性质与八字环、安全钩做下降器一样。目前国内消防对电动升降装备缺乏研究和了解,尚未将其纳入绳索技术装备体系,该装备配备使用规范以及高空救援技术、战术应用还是空白;坠落防护技术与装备不配套,不符合操作要求。

电动升降机用于高空救援具有很好的前景,即节省人力物力,又安全、高效,当前如果确实有实力配备使用电动升降装备,建议采购性能合格、品质过硬、获得CE认证的有自动制停功能的电动升降装备,同时必须配套使用的坠落制停防坠落装备,接受专业的操作培训与实战应用培训。

5 绳索救援技术升降系统

绳索救援系统是绳索技术装备在绳索救援当中系统化的组合与应用,救援人员应根据具体的环境条件灵活架设绳索救援系统,绳索救援系统根据系统类别大体可以分为上升与下降系统、拉升与释放系统、锚点系统、省力牵引系统、后备保护系统、横渡系统、斜渡系统等;根据救援人数的多少,可分为个人救援系统和小组救援系统;根据承载绳索的数量,可分为单绳救援系统和双绳救援系统;根据锚点、保护点架设的位置,可分为顶端起始救援系统和底端起始先锋攀系统;根据施力方式,可分为机械救援系统和人力救援系统;还有其他各种综合救援系统,如果你想的到仍然还可以继续细分。在众多绳索救援系统当中,锚点系统是基础系统,可以是独立的锚点系统,也可以是与其他系统复合的锚点系统,其作用是依托牢固的锚点固定点架设救援系统的承载基础。最基本、最常用的绳索救援系统是基于升降操作的绳索救援系统,即绳索救援技术升降系统(或称升降救援系统),如上升与下降系统、拉升与释放系统,我们化繁为简,主要以升降救援系统为例,对欧洲、北美和国内消防的绳索救援系统进行一个简单的比较。

5.1 欧洲绳索救援技术升降系统

IRATA技术为代表的欧洲绳索救援技术升降系统,是在IRATA个人绳索行进系统基础上发展起来的,包括个人绳索行进救援系统、个人升降救援系统、小组升降救援系统等,其技术前提是IRATA个人绳索行进技术,装备前提是IRATA全套个人坠落防护装备③和必要的小组装备,常规救援人数为1-4人。

1)个人绳索行进救援系统。这是安全高效的IRATA技术,1人快速架设锚点绳索(双绳双锚点),下降至被困人员所在位置,利用挂接救援法将被困人员向下救至安全地带。如果被困人员位置难以抵达,那么这种技术可以发挥绝佳的优势,通过上升、下降、绳索转移、辅助攀登(横向与纵向)、制作并越过偏离点等方式接近被困人员,从而实现救援目的。

2)个人升降救援系统。这是基于个人装备的升降救援系统,主要是利用个人装备(如自动制停下降器、手式上升器、后备保护装备、滑轮、安全钩、扁带等)和必要的小组装备(如担架、救援三角吊带等)架设拉升、释放系统。释放系统制作简单,先制作锚点,将个人装备自动制停下降器、后备保护装备取下并与锚点连接,安装两根绳索即可完成,释放系统可以1人操作,也可以2人操作(协助被释放人员过障碍或保护绳索)。向上救援时,需要制作拉升系统,如果1人操作,他需要先架设绳索行进系统抵达下方,对被救人员进行连接,然后再返回上方,将绳索行进系统改为拉升系统(包括拉升绳索与保护绳索),使用3:1省力牵引系统,将人员拉升;如果2个人操作,有多种方法可供选择,A在上方拉升,B到下方处置,A可以3:1省力牵引系统拉升被困人员(B进行线路保护),A也可以5:1省力牵引系统拉升被困人员和B一同拉升,方法非常方便灵活。

3)小组升降救援系统。在上述个人救援升降系统基础上,4人以内的救援小组进行升降救援系统架设,是前者的补充增强,进一步提高救援效率,或进行后备(第二)救援,即可以同时执行2套救援系统或1套工作、1套备份。4人救援小组可以进行各种救援系统系统的架设,发挥出色的救援效能,如有人员护送的拉升或释放救援系统、T型救援系统、斜渡(横渡)救援系统等等。

由上可知,欧洲绳索救援技术系统精简灵活、因地制宜,人员、装备投入较少,应用安全高效;救援人员配带IRATA全套个人坠落防护装备,个人装备可以随身取用,直接用于救援系统架设,构建独立的个人升降系统;个人升降系统架设简单快捷、可以自主升降,随意制停,升降速度快,升降转换方便,体力要求低,不消耗同伴体力;不论个人救援系统还是小组救援系统,都严格使用双绳系统,确保系统安全;IRATA个人双绳技术和个人救援系统架设方法可以应用于各类救援系统,一般情况下工作绳使用自动制停下降器作为锚点控制器,安全绳使用止坠器和势能吸收器做后备保护,发生意外情况可以有效吸收坠落冲击力,最大限度保证安全;在实战当中,个人绳索行进系统与其他救援系统完美结合,个人可以根据需要并行与系统,上下游走自如,减少同伴体力消耗;欧洲绳索救援系统学习容易,举一反三,触类旁通,不搞死板、僵化的操法,训练与实战一致,操作即实战。

5.2 北美绳索救援技术升降系统

NFPA技术与装备标准体系之下,北美绳索救援技术不注重个人技术与个人坠落防护装备的应用,个人装备主要是吊带、头盔、手套而已,所以至今仍然没有一套安全高效的个人升降救援系统。其救援系统架设复杂,一般需要4人以上,常规救援小组为10人左右。

小组升降救援系统由拉升、释放系统与保护系统组成,拉升与释放是一根工作绳索的两个不同的工作状态,二者相互转换,保护绳进行后备保护。在延续多年的北美传统绳索救援技术当中,向下救援时,直接使用排型缓降器进行释放操作,保护绳跟绳保护;向上救援时,先使用释放系统将救援人员下放到位,再将释放系统转换为5:1省力拉升系统,等完成作业,将救援人员与被救人员一同向上拉升,保护系统全程对拉升与释放过程实施保护。负重情况下释放系统与拉升系统之间的相互转换,使用锚点释放带和双抓绳构成的松绳系统实现,这种救援系统架设、转换以及人员的下放、拉升都比较费时间;被下放人员是被绑定在系统当中工作,没有机动性,其活动完全由上方伙伴控制,救援系统运行更多地取决于两者之间的沟通,救援效能较低。如上文所述,在升降系统中使用抓绳制动、保护,违反突然死亡原则,也是北美救援技术系统的一个严重缺陷。

在最近几年具有发展代表性的北美绳索救援技术当中,以一款称为多功能滑轮(PMD)的自动制停锚点控制器取代了排型缓降器、万向滑轮、锚点释放带和抓绳,救援效率和系统安全性大为提高,可以说具有了明显的进步,看起来与欧洲绳索救援技术体系当中的小组升降救援系统不相上下,但是仍然存在明显不足。

一是PMD的应用仅仅是作为一款自动制停锚点控制器改善了小组升降救援系统的工作效率,属于北美绳索救援技术体系之内的发展,没有带来北美绳索救援技术的实质性进步。二是PMD属于系统应用装备,不属于个人坠落防护装备,不具有个人防护和系统应用的通用性,与欧系装备当中的自动制停下降器没有可比性。三是美系技术当中,工作系统和保护系统架设均使用PMD,需要两个人分别同时操作,而且两个系统的操作必须保持同步,保护绳不允许滞后;而欧系技术当中使用自动制停下降器和止坠器、使能吸收器构建工作系统和保护系统,允许一人分步操作,也允许保护绳有适当的滞后。原因是如果工作系统崩溃,后者可以有效降低坠落冲击力,而前者不能。四是PMD并为替代排型缓降器、万向滑轮、锚点释放带和抓绳,而是新旧两套装备及其救援系统仍在同时使用,被看作两种技术方法,后者仍在不断大量进入国内消防部队。

5.3 螺旋绳技术升降系统

螺旋绳技术没有系统概念与系统构成,往往以笼统的操法类型称之,为了便于描述,本文对相关操作仍以系统称之。螺旋绳技术系统架设不使用锚点控制器与抓绳保护,没有系统的个人技术与个人坠落防护装备的应用,个人装备也主要是吊带、头盔、手套而已。日常训练机械僵化地按照操法编排操作,一般4人小组作业,在实战当中则毫无章法与套路。

对于绳索救援,国内消防应用最多的也是升降救援系统,在个人下降方面,以安全钩、八字环沿单绳徒手下降;个人下降有两种意,一是到下方实施救援或处置,二是背负式向下救援,这是非常危险的操作方法。个人上升基本上没有实现,手脚并用的爬绳方法属于体能项目,不适用于绳索救援尤其是高空救援。在小组升降救援系统方面,通过滑轮(注:不当)或安全钩徒手控制人员或担架的下放;对向上救援的拉升操作,常常使用1:1的非省力系统直接拉升或者使用2:1简易牵引系统拉升。不管是个升降还是小组升降都是徒手操作,没有自动制停与止坠装备,如上文所述都完全了触犯突然死亡原则,同时连接保护绳跟绳保护并非常态性做法。螺旋绳技术沉迷于操法当中,讲究快速,但是这个快速是短视的、低层次的快速,这种快速不等于高效,而且缺乏基本安全性。

6 绳索救援技术体系

6.1 欧洲绳索救援技术体系特点

IRATA绳索技术体系是当前全球最优秀的绳索技术体系,其技术本身就代表了完备的坠落防护技术手段和装备措施。

欧洲现代绳索救援技术体系以欧洲工业个人坠落防护装备应用为基础,以完善的技术与装备标准体系为支撑,以IRATA技术为核心,兼顾效率与安全,代表了国际绳索救援技术发展主流与前沿,体系了装备与技术的完美结合,而且个人装备即为救援装备,系统救援只需在个人装备基础上进行适当扩充即可。

欧系个人坠落防护装备(CE标准体系)以100kg为个人参考体重,个人装备的工作负荷为至少100kg,用于救援的绳索行进装备、系统控制装备以及基本救援系统的工作负荷至少为200kg,即承载2人体重,在此基础上开发的装备自然简洁轻便,由此发展而来的IRATA绳索技术为代表的欧洲现代绳索救援技术机动灵活,绳索救援系统架设快速,救援安全高效。人员不为系统绑定,队员之间相互依赖少,独立作战能力强,减少了因沟通、系统操作配合及其失误带来的诸多问题;注重发挥单兵绳索救援技术和个人绳索救援系统的优势,在高空救援当中,单兵自主作战能力强;能灵活应用于各种复杂的高空、山岳救援环境,4人救援编组作战效能尤为突出。欧洲绳索救援技术不过分强调基础理论,注重实战技术的研究发展,实现了人与装备的最佳结合,其绳索救援技术、装备、标准都隶属于强大的工业体系,具有源源不断的发展动力,只会不断发展进步,不会随时间过时落后。

6.2 北美绳索救援技术体系特点

本文所述北美绳索救援技术体系是特指北美NFPA的消防绳索救援技术体系,具有特殊的地域性与行业性,而非全球性与主流性,该技术体系不以工业个人坠落防护装备应用为基础,其技术与装备主要是用于技术系统架设。影响北美绳索救援技术、装备和标准发展走向的重要因素是美国人的体重。

美国是全球肥胖人口比例最高的国家,人体超重、肥胖化趋势日益显著,当前其男子平均体重为87kg左右,女子平均体重为76kg左右,美国人体重超过100kg较为常见,消防员、警察也不例外,因此美国消防以136kg作为其绳索技术装备标准NFPA 1983的参考体重,这是考虑消防员在最不利条件即火灾条件下身着全套灭火防护装备和必要的绳索技术装备从事绳索救援的参考体重。

该参考体重具有一定的合理性,但是偏离了绳索技术装备主要适用于非火灾条件下绳索救援的普遍性和针对性,明显具有夸大的成分,导致救援负荷(即2人负荷)上升为272kgNFPA136kg为最低个人负荷,以272kg为最低救援负荷,二者均超出了欧系工业个人坠落防护装备、救援型坠落防护装备的应用范围。

其结果是以直径12.5mm、静力强度40kN的安全绳作为救援主绳,在此基础发展了大口径、大块头、大牵引力、粗大笨重的所谓通用型绳索技术装备,其装备属于非个人坠落防护装备。在此体重前提和装备基础上发展起来的北美绳索救援技术,自然不是轻便游走型而只能是笨重拖拉型。

北美绳索救援技术系统架设与救援过程耗费时间、人员与装备;主要以10人以上的小队为单位实施集体救援,很少利用单兵作战,单兵自主救援能力差;救援以系统拖拉为主,环境适应性差、灵活性差,救援效率不高;北美绳索救援技术基础理论研究深入,但是长期受绳索救援系统的固定模式局限制,技术与装备发展缓慢。

6.3 中国消防绳索救援技术体系特点

国内消防的绳索救援技术体系是一个混乱、矛盾的杂交体,简单来说就是使用日系螺旋绳技术,制定日系绳索技术训练标准,执行美系绳索技术装备标准(GA 494),配备欧系、美系、日系和国产等杂乱的个人坠落防护装备,而且技术是过时的,标准是不配套的,装备往往是国产低端装备(其中不乏大量假冒伪劣装备),国内消防一直受外来技术、标准和装备左右,没有形成自己的技术、装备和标准体系。

6.3.1 国内消防螺旋绳技术落后

当前国内消防绳索救援技术主要就是螺旋绳技术,欧系、美系技术都是个别学习引进,不具有普遍性。螺旋绳技术源自日本,是欧洲上个世纪大约七、八十年代淘汰的技术,夹心绳取代螺旋绳是现代绳索技术的开端,个人坠落防护装备都是基于夹心绳的应用,螺旋绳技术早已过时了。

与欧洲现代绳索救援技术相比,使用螺旋绳技术实际上是一种倒退。螺旋绳技术是一种基本的、本能性的绳索徒手操作方法,主要使用绳结、安全钩、八字环、滑轮等简单装备,技术含量低,安全性差;即使配备了欧系静力绳,其操作方法还是螺旋绳技术;以4-10人的班组为单位实施集体救援,不具备单兵自主救援能力;坠落防护技术与装备落后,作战效能低,在高空救援实战当中存在致命的弱点,不具有现代国际最新绳索救援技术所具备的关键要素,技术方法与装备应用违反突然死亡原则,存在极大安全隐患 ,不适用于高空救援;螺旋绳技术没有基础理论,国内消防绳索救援技术基础理论还是空白,实战技术与装备标准体系发展落后;螺旋绳技术主要适用于有保护的基地塔上训练,长期的基地化训练模式导致其很难适应实战环境。自从引进螺旋绳技术以来,国内消防的绳索救援技术水平一直在原地徘徊,没有发展进步,螺旋绳技术本身不可能再有发展了,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。

6.3.2 国内消防坠落防护装备存在整体性错误

我们在制定消防员个人坠落防护装备标准(GA 494)时,不考虑中国消防员体重实际,直接以NFPA 1983标准136kg的美国消防员参考体重作为国内消防员参考体重,当前中国男子平均体重为67kg左右,100kg参考体重对我们来说已经足够了,136kg的消防员参考体重对我们来说是严重偏离实际的错误的参考体重,在这个假设体重的基础上,国内消防员只能放弃轻便游走、可充分发挥个人作战效能的欧系个人坠落防护装备,被迫采用粗大笨重、系统架设型的美系通用型绳索技术装备。

虽然消防员个人装备配备标准GA 621规定个人坠落防护装备可以选配轻型或通用型装备,但是却规定使用通用型安全绳,这就意味着其他装备必须配备与之匹配的美系通用型装备,没有选择性,标准给予的选择性却造成了装备配备的混乱。

轻型装备与通用型装备配混了就会造成整套装备在静力强度、工作强度和工作负荷等性能方面的不一致,装备的绳索直径适应范围问题与绳索不兼容,如果一个关键装备不兼容,那么就会造成一整套装备无法使用,甚至作废。国内消防个人坠落防护装备配备存在诸多问题,非常混乱,普遍存在美系通用型装备、轻型装备、欧系装备、日系装备以及假冒伪劣装备混搭的情况,存在着巨大安全隐患,也造成了巨大浪费。

实际上美系标准NFPA 1983GA 494都不是个人坠落防护装备标准,GA 494标准规定的个人坠落防护装备是错误的,其绝大部分装备性能不符合个人坠落防护装备的性能要求;GA 621标准在个人坠落防护装备配备方面也已经失去了意义,国内消防员个人坠落防护装备配备也是一个整体性错误。

GA 494GA 621标准颁布以来依据这两个标准从未配置过也不可能配置出一套合格的个人坠落防护装备,多年来国内消防员高空作业与救援存在极大的安全隐患,延误了国内消防个人坠落防护装备和绳索救援技术的发展,给国内消防造成了不可估量的损失。

6.3.3 两条外来绳索束缚了中国消防绳索救援技术的发展

国内消防个人坠落防护装备的主流配备,可以概括为“两条外来绳索,拼凑杂乱装备”,即绳索配备的是美系通用型12.5mm直径安全绳和日系12mm直径螺旋绳,其他坠落防护装备胡乱拼凑配备,其中不乏大量低端与假冒伪劣装备,绳索与装备之间或装备与装备之间往往缺乏兼容性,无法使用和保证安全。

在欧系装备当中,上升器适应绳索上限为13mm,主流下降器是11.5mm,我们配备的美系、日系绳索与目前欧洲绝大多数的具有自动制停功能的主流救援下降保护器不兼容,要么配置非专业救援下降器,要么是专业下降器用不上。

下降器是用于绳索行进与救援的主装备,像这样的关键欧系装备,不管是正品还是劣品,一律被2根外来绳索绞杀,使其成为废品,给国内消防在个人坠落防护装备配备方面造成了巨大的损失,往往是采购即作废。我们自身的装备问题,尤其是绳索问题,限制了先进绳索救援技术、装备的应用普及,阻碍了中国消防绳索救援技术的发展进步,使我们的绳索救援技术落后了两个技术时代,即欧洲传统绳索救援技术时代和国际(欧洲)现代绳索救援技术时代。

7 绳索救援技术体系发展趋势

7.1 欧洲现代绳索救援技术体系的全球化发展势不可挡

欧洲绳索救援技术体系根植于欧洲工业绳索作业体系,其技术与装备标准都是科学、完善的欧洲工业标准,并且随之与时俱进,具有深厚的发展源泉与不竭的发展动力。欧洲现代绳索救援技术体系,以IRATA技术为核心,技术、装备、标准是一个密不可分的系统化的完整体系,该技术体系细致精准,系统全面,更符合客观实际和安全标准,更体现人性关怀,引领着无可争议的全球绳索救援技术体系的发展方向。欧洲CE标准体系的绳索技术装备行销全球,拥有源源不断的全球市场,无需任何手段,CE标识就是最好的名片。IRATA会员公司在全球范围内传播最具安全性和高效能的IRATA绳索作业技术,同时也把欧洲现代绳索救援技术与装备向全球普及,亚洲最具专业性、实力最强的香港消防高空拯救专队就是由这样的IRATA会员公司一手培训打造,该专队全体队员均为IRATA技术员。因此,欧洲绳索救援技术与装备不担心没有市场,统一全球技术与装备市场将是大势所趋。

欧洲CE标准体系的坠落防护装备已经覆盖了中国市场,几乎所有的欧洲坠落防护装备知名品牌都在中国建立了稳固的销售市场,国产装备无法与欧洲品牌抗衡,一些国内自主品牌发展艰难,承受着欧系品牌的严重打压。CE装备的技术性能与安全性能的确比国产装备更值得信赖,CE装备的优势令国内仿冒盛行,假冒伪劣欧系装备破坏了国内装备市场,坑害了民族产业的发展,为消防部队带来了严重的安全隐患,发展到当前地步不使用欧洲CE标准体系的绳索技术装备已经没有了选择。

引进欧洲现代绳索救援技术,使用欧洲CE装备,这必然造成国内绳索技术装备相关产业的溃败,这是可预见的迟早的事情;为了将来不受欧系装备品牌的掣肘,我们应该有积极的应当策略,一方面引导欧系装备品牌进行相互竞争,加强市场管控,打压其价格;另一方面积极培养国内自主品牌,与欧系品牌抗衡,捍卫中国市场。同时,技术与装备的改革也将导致国内消防现有绳索救援技术体系(日系)的瓦解与装备标准体系(美系)的失效,这一定是人们喜闻乐见、拍手称快的事情,因此我们应该作出预见性的准备,尤其是标准体系宜积极适应、顺应这场改革,学习引进欧洲CE标准体系,对GA 494标准进行欧系化改进,以跟上改革发展步伐。

7.2 北美绳索救援技术体系的发展遭遇四面楚歌

北美绳索救援技术体系不属于工业体系,NFPA1006NFPA1670NFPA1983这三大标准决定了其独特的消防行业体系特点,该技术体系主要在北美(美国、加拿大、墨西哥)发展,在亚洲也有些市场(如日本、台湾),但是在欧洲没有市场。

北美绳索救援技术体系缺乏工业体系的技术与装备支撑,导致路子越走越窄,发展动力不足,与欧洲绳索救援技术体系不可同日而语。北美诸多绳索救援技术培训公司与装备制造公司,垄断着北美消防绳索救援技术培训与装备销售市场,它们为了保护这个市场的长远利益,自然不允许欧洲绳索救援技术与装备侵占这个市场。为什么聪明的美国人并不引进比他们更先进的欧洲最新绳索救援技术与装备呢?是商业因素和强烈的危机感在力挺北美消防绳索救援技术与装备,抗拒着欧洲绳索救援技术与装备,北美绳索救援技术体系具有强烈的排他性和封闭性,在美国本土的IRATASPRAT④两大技术体系也受其严厉的排斥。北美已经成为欧洲各大品牌坠落防护装备制造商的重要市场,比如法国PETZL(攀索)装备的全球最大市场和唯一第二分厂就在美国。在欧系技术与装备的冲击下,北美技术与装备面临本土失守的危机。北美绳索救援技术不会轻易放弃使用12.5mm直径的绳索与大型号的配套装备,12.5mm是北美绳索救援技术与装备体系的防线,一旦放弃它而使用11mm及以下直径绳索,将导致在12.5mm直径基础上发展起来的整个北美技术与装备体系的失守,那么欧洲技术与装备会像洪水一般吞没北美绳索救援装备市场,北美绳索救援技术体系将随之瓦解,造成北美大量的绳索救援技术培训公司与装备制造公司倒闭。

一些北美装备公司早已成功地在日本和台湾打败了螺旋绳技术与装备,普及了北美绳索救援技术,占有了技术与装备市场,日本和台湾的美系绳索救援技术也同样具有严重的排欧性。

中国是全球最大的一块绳索救援技术与装备需求市场,北美一些装备公司当然不会放弃中国市场,如果占有了中国市场,北美绳索救援技术与装备就有了更多的延续发展的空间,会使北美公司获得源源不断的收益。

因此,自从2004年以来,北美公司一直在国内消防开展免费的技术培训,以此带动其装备的销售,但是其装备过于昂贵,是欧洲同类装备的几倍,这是国内难以接受的。

由于国内消防只满足于螺旋绳技术与装备现状,北美绳索救援技术与装备对国内消防并没有产生多大的影响,没有撼动螺旋绳技术的统治地位,美国装备公司对国内消防的技术输出与装备销售并没有取得预期目标,但是“特洛伊木马”的存在也令其赚得钵满瓢足,搞乱了我们绳索救援技术与装备的发展。

当前国内消防越来越清楚地认识了IRATA技术、欧洲现代绳索救援技术以及欧系装备、标准的强大优势,对北美绳索救援技术体系的兴趣已逐渐减小;日本和台湾也在学习、普及欧洲现代绳索救援技术,弃美从欧将是不可逆转的趋势。

7.3 国内消防螺旋绳技术体系的发展早已穷途末路

国内消防全盘引进日本螺旋绳技术,使我们至今也没有建立自己的绳索救援技术体系,到头来仍是徒劳一场,白白为日本装备公司做了10余年螺旋绳捆绑下的商品垄断倾销对象,一根友好的12mm直径螺旋绳赚走了大量人民币,也使原本客观的螺旋绳技术最终沦为一个商业陷阱。在日本本土螺旋绳技术与装备被北美绳索救援技术与装备挤占、失守的情况下,却仍然牢牢掌握中国消防市场,

日本商人成功地利用了国内消防铁军训练和各级、各类消防大比武,掀起了日系装备销售的狂潮,日系装备价格陡升,令欧美望其项背,螺旋绳80多元1,安全钩8001个,这简直是疯狂掠夺,从2009年以来日系装备已经稳定在了一个相当高的价位上。

大比武给日本螺旋绳技术及其装备打了一剂强心针,但是这一针下去并没能使其振作,反而彻底暴露了它的不足,加速了它不可逆转的淘汰结局。螺旋绳技术带给我们的是最烂的技术与最贵的装备,也是抹不去的耻辱和尴尬,使国内消防绳索救援技术尤其是高空绳索救援技术陷入发展的困境,需要取法乎上、系统化引进新的绳索救援技术与装备才会得以重新发展。国内消防大比武时期结束后,很多消防部队纷纷学习引进欧、美绳索救援技术,以打破瓶颈,改变绳索救援实战的落后局面;在很多地方在实战当中螺旋绳技术已被抛弃多年,当前开展全国范围的消防绳索救援技术改革的呼声也日益高涨,是时候彻底丢弃螺旋绳技术了。

8 国际IRATA绳索救援技术应用与启示

8.1 IRATA绳索救援技术的应用

2000年,英国有一些消防救援、警察及军方单位开始学习IRATA工业绳索技术,这是IRATA技术进入消防救援领域的开端。在最近10年当中,IRATA的周年大会都在英国最大的消防学校 (Moreton-In-Marsh)举行,可见英国消防救援部门与IRATA国际之间的密切关系及其对IRATA技术的重视。2006年,瑞士消防高空救援队伍开始引进IRATA技术,使其高空救援能力获得极大提升。

在北美,一向以其经典绳索救援技术系统而骄傲的CMC救援培训机构(加州山地公司),出于赶上国际绳索救援技术发展形势的需要,在其2010年第4版的CMC绳索救援手册 (CMC Rope Rescue Manual) 当中加入了一个类似于IRATA绳索技术的章节,他们借鉴了IRATA技术,却刻意避开IRATA这个名词,足见其对IRATA技术国际发展潮流的畏惧,以及北美绳索救援技术体系自身的狭隘。

英国最大的摩天轮伦敦之眼(London Eye) 的救援队全部由IRATA技术人员组成,指挥官为IRATA考官。该摩天轮在建造阶段就设计规划了事故救援方案,伦敦消防处及伦敦之眼管理公司一致决定,如果摩天轮一旦发生故障,高空救援任务都指定应用IRATA技术,并由IRATA人员组成的救援队承担救援任务。全球最大摩天轮“新加坡摩天观景轮”(Singapore Flyer),高165,大约是42层楼高,转一圈大约须耗时半个小时,一个车厢可搭载28人。20081223日下午5该摩天轮发生故障,约173名游客受困,部分游客被困半空长达6小时,由于当地消防部门高空救援能力有限,由当地的IRATA技术人员承担了高空救援任务,利用绳索救人,直到深夜11时摩天轮重启运转。

8.2 香港消防绳索救援技术改革与高空拯救专队创建的启示

香港消防近些年来一直在进行绳索救援技术改革的探索,2006年引进索道救援技术,接触到了欧洲IRATA技术,开阔了绳索救援技术的视野;2008年引进北美绳索救援技术,由于看到其操作繁琐、实战效率不高,经过2年的分析比较,2010年最终决定再次进行绳索救援技术改革,放弃北美绳索救援技术,聘请IRATA会员单位、绳索技术专业培训机构(香港DAS公司)担任培训与顾问机构,接受了基于IRATA技术的系统化高空救援技术培训,全面学习引进欧洲IRATA技术体系的绳索救援技术,于20118月创建了香港消防高空拯救专队。

现在香港消防高空拯救专队已成为大中国地区乃至亚洲地区唯一一个全队员具有IRATA国际资质的技术最系统、专业性最强的高空救援专业队。

香港消防高空拯救专队的创建为内地消防提供了一种极具参考价值的经典模式,值得我们学习借鉴,学习普及欧洲IRATA技术体系的绳索救援技术,成立专业性或综合性高空救援队伍,已经刻不容缓。20122月,北京消防总队在国内消防率先引进IRATA技术认证培训,有4名消防员受训;由于体会到了欧系绳索救援技术的强大优势,20154月至7月,北京消防总队全面引进IRATA技术与欧洲现代绳索救援技术,分五期培训了30名消防官兵,开启了国内消防第二次绳索救援技术改革的序幕。

8.3 国际高空救援技术竞赛对国内消防的启示

一年一度的欧洲高空作业救援锦标赛Grimpday,每年67日在比利时那慕尔举行,这个比赛面向全球的消防、军队、警察、民防的救援队伍,这是代表最高水平的绳索救援技术暨高空绳索救援技术国际竞赛,比拼的重点是危险环境下的绳索救援技术细节,现在竞赛的内容逐步扩大,包括了部分医疗急救和搜索项目。这个赛事从2013年开始有了亚洲参赛队伍,即新加坡派出的民防救援队;2014年亚洲有新加坡、台湾消防、香港消防高空拯救专队和香港警察蓝天绳索救援队等4个救援队参赛,从此香港、台湾的消防救援队伍进入了国际高空绳索救援技术舞台。

参赛队伍所用的绳索救援技术绝大多数都是欧洲基于IRATA技术的绳索救援技术,这种绳索救援技术在欧洲普及也就七、八年的时间,我们的消防人员也可以在几个月的时间里学习掌握,具备实战救援能力,将来参加这样的高空绳索救援赛事并非遥不可及。

9 结论

本文主要从实战角度出发,围绕安全、效率这两条绳索救援技术应用的核心原则,对国内消防与欧洲、北美的绳索救援技术体系进行了比较研究,不难看出三者之间的巨大差距和优劣层次。

当前日系、美系和欧系绳索救援技术体系在中国并存,其背后都是技术与装备市场的商业角逐,选择哪种技术就意味着选择哪种装备,事关国内消防绳索救援技术体系的发展和大量财力、物力和人力的投入,送来的未必是最好的,我们应当奉行“拿来主义”,应擦亮眼睛、辨别优劣,自己“拿来”。对日系、美系、欧系绳索救援技术、装备和标准体系进行系统的评估论证,检查其科学性与合理性;对绳索救援所涉及的各个具体应用领域进行分析研究,检查消防现有技术、装备、标准以及救援能力的对称性与适应性;对绳索救援技术体系所涉及的技术与装备市场进行调查研究,加强市场干预与监管,打击造假贩假行为,杜绝假冒伪劣产品进入消防部队。

对于自己挑选“拿来”的技术、标准,都要做到落地生根,只有进行本土化发展,才能转化为自己的东西,同时保持与国际的交流,与世界同步发展。国内消防原始落后的曾经被欧美淘汰几十年的螺旋绳技术已无坚持的必要,引进并坚持螺旋绳技术使我们走了一圈之后仍然是在原地踏步,导致国内消防绳索救援技术长期停滞不前。北美绳索救援技术可以学习借鉴,但没有全盘引进和系统化普及的必要,否则又将远走弯路,延误国内消防绳索救援技术改革的进程。与世界主流的技术、标准、装备不相容的绳索救援技术体系必将被同化或淘汰,取法乎上,选择欧洲基于IRATA技术的绳索救援技术体系是我们的最佳选择。

注释:

IRATA:即国际工业绳索技术行业协会(Industrial Rope Access Trade Association International),又称IRATA国际,成立于 1987年,总部设于英国,是一个著名的全球性工业绳索作业技术组织。截至20143月,共有会员公司286个,其中工程执行类会员公司129个,教育训练类会员公司157个,各级别技术员超过6万人,技术级别分为一、二、三级,每个级别累计至少工作1千小时,并至少1年时间才具有升级资格。

NFPA:即美国消防协会(National Fire Protection Association),又称国家防火委员会,成立于1896年,旨在促进防火科学的发展,改进消防技术,组织情报交流,健全防护装备,减少由于火灾造成的生命、财产损失。该协会是一个国际性的技术与教育组织,拥有150个学会、协会等组织的集体会员,75000名个人会员,此外,还有80多其他国家的会员,负责制订防火规范、标准、推荐操作规程、手册、指南及标准法规等。NFPA这里指“美国消防规范”,它包括建筑防火设计规范、灭火救援训练、器材相关规范(如100616701983)等,属于美国的消防行业标准,即全国防火规范体系(National Fire CodeNFC),现已得到广泛承认,并有许多标准被纳入美国国家标准(ANSI)。

IRATA全套个人防护装备:即Personal Protective Equipment,是任何为个人穿戴或携带而设计用于防护一种或多种健康与安全危险的设备或器械,这里特指IRATA个人坠落防护装备,其主要配置为:绳索行进全身安全吊带(含胸式上升器)、手式上升器、具有防慌乱功能的自动制停下降保护器、移动止坠器及缓冲接装备、可调节脚踏、梯带、双勾防坠落带、用于工作定位的可调校挽索、抓绳器、安全钩、动力绳牛尾、头盔、手套等,其他还有滑轮、扁带、辅绳、头灯、装备包等。国内消防绳索救援技术与装备体系严重落后,至今也没有一套可供参考的科学合理的绳索救援PPE清单,IRATA推荐的个人装备配置值得国内消防参考配备。

SPRAT:即专业绳索技术员协会(Society of Professional Rope Access Technicians)的简称,与欧洲IRATA类似,成立于1995年,总部设于美国,参照欧洲技术与装备标准,使用欧洲的装备,执行与IRATA一样的绳索作业技术,在组织管理和人员晋级方面没有IRATA严格,截至20143月,共有会员公司215个,主要在北美地区(美国、加拿大、墨西哥)发展,亚洲会员公司较少。

参考文献

[1] IRATA InternationalIRATA International code of practice for industrial rope access [S].

[2]杨复贻.高空救援系统比较研究-欧洲IRATA系统与北美(NFPA系统)[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_b13307fa0101i8si.html.

[3] Michael G.Brown. Engineering Practical Rope Rescue Systems. USA

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