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【绳索技术】高空救援系统比较研究 - 欧洲系统(以IRATA为代表)与北美系统(NFPA)

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发表于 2015-12-29 09:21:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近日查阅了一些高空救援系统的资料,从以下几方面对欧洲系统(以IRATA为代表)与北美系统(NFPA)做简单的比较
      NFPA使用直径12.7mm以上的静力绳,其破断负荷是4090公斤(9000磅)。NFPA使用如些粗大的绳索,是建基于美国人每人重量136公斤 (300磅)及两人272公斤(600磅)的假设而决定的。此重量估计一般都包含了消防人员配备了气瓶及破拆工具 (如荷马特Holmatro)的总重量。以香港为例子,成年男性平均体重为70-75公斤。(事实上,香港的机电工程署就升降电梯载人重量计算时亦只以每人68公斤为参考基准)。而在实际的高空救援任务中,根本上是不会配备荷马特等重型破拆工具的 (这些工具较常用于交通意外或楼房坍塌事故)。有时也可能会配备气瓶 (如进入密闭空间),但即使配备气瓶,以亚洲人的体型,也极少会超过100公斤的。
      直径12.7mm的唯一优点就是强度很高,达4090公斤(9000磅)。但实际上,欧洲系统使用的直径11mm BEAL静力绳(强度为3000公斤),已经是足够有余了。按照纺织品器材安全系数10:1来计算,一根11mm的BEAL静力绳其工作负荷上限 (Working Load Limit - WLL) 已有300公斤。
直径12.7mm静力绳的缺点很多,详列如下:
      1. 重量太高。每米重量约115克,即每10米重量1.15公斤,100米就是11.5公斤。一般出勤的时候,因为未必能对现场情况充份了解,所以多带绳索是必然的事。举例说,带备6根50米、2根100米绳索,是最基本的配搭 (当然能确知现场状况而作更准确配备则例外)。单是绳索就差不多60公斤了,其他器材还未算进去。至于直径11mm的静力绳,每米重量约为75克,100米就是7.5公斤。按上述的基本绳索配备来计算,重量不到40公斤。
      2. 打结不容易,绳索太粗太硬,尤其是使用过一段时间比较老的绳索。这严重影响工作效率。
      3. 与大部份现代化器材欠缺兼容性。高空救援器材的发展日新月异,自80年代开始,轻量化的、高效能的、安全性高的现代化器材陆续发明。这些器材,大部份都是配合11mm静力绳而发明的,所以在12.7mm绳索上都用不上。于是,NFPA系统中能配套使用的器材就只有加大号的登山运动器材,例如加大的八字下降器、加大的挂环(挂锁)、加大的滑轮等等。当然,也有一些新器材是专门设计出来配合12.7mm绳索使用的,例如540o Rescue Belay Device,但这些器材都离不开笨重这个缺点,可靠性亦低(绳索稍为打湿了就会卡住),而且种类十分有限。因此NFPA系统主要仍停留在以八字下降器、抓结 (普鲁氏结)等构成的传统模式中。
      绳索是高空救援系统最根本组成部份。选用怎样的绳索,会影响到怎样的系统形成。欧洲系统 (以IRATA为代表) 使用直径11mm BEAL静力绳。按照上文提过的人员体重参考,破断负荷为3000公斤的11mm BEAL绳索,其工作负荷上限为300公斤,对高空救援任务来说已经是绰绰有余了。我们讨论高空救援系统时,必须要弄清一点,把论题定义好,我们是谈救人,不是谈救大象。正如有人问如果要拉起一台汽车,拉起一台飞机,这些问题是无意义的。
      欧洲系统以11mm BEAL绳索作为根本组成部份,能兼容各种现代化器材,提升效率。因器材都彼此兼容,所以当有新器材发明都能很容易容纳进去。新器材的出现,当然有一部份是生产商的商业原因,但同时会是安全概念进步带来的结果。现在的风险管理学的一个大趋势,都是谈风险评估,谈从根源上做好安全管理 / 措施,谈防止意外发生胜于意外补救。基于这一理念,很多器材都不断在改良优化,以符合越来越高的安全要求。欧洲系统能配合这个优化过程,因此不会随时间而落后。反之,北美NFPA系统则被越抛越远了。

浅述突然死亡原则 (Sudden Death Rule)
      当一个操作人员,例如一个正在使用自停下降器垂降的人员,因为某种原因 (如受伤、心脏病、晕眩等)失去意识,他双手自然无力并放松,绳索自动在自停下降器中停住,人员于是停在半空,没有坠落。这就没有违反突然死亡原则。
      当一个操作人员,例如一个正在使用八字下降器垂降的人员,因为某种原因 (如受伤、心脏病、晕眩等)失去意识,他双手自然无力并放松,绳索马上从八字下降器中跑掉,人员于是摔下来。这就违反了突然死亡原则。
      当一个操作人员,例如一个正在操作有止回功能的滑轮拉升系统的人员,因为某种原因 (如受伤、心脏病、晕眩等)失去意识,他双手自然无力并放松,绳索自动停住,被拉升的人或物没有坠落。这就没有违反突然死亡原则。
      当一个操作人员,例如一个正在操作没有止回功能的滑轮拉升系统的人员,因为某种原因 (如受伤、心脏病、晕眩等)失去意识,他双手自然无力并放松,绳索马上往回跑,被拉升的人或物坠落。这就违反了突然死亡原则。
      在欧洲系统中,一切的组装 / 操作模式都是主动地去防止违反突然死亡原则的。任何一个人员意外放手都不会引致系统失效。
      北美系统对于为了防止违反突然死亡原则都有相关措施,但这些都是被动措施,即是说让绳索停住 / 不跑掉的措施,都是后加的。举例说,以抓结(普鲁氏结)作为滑轮拉升系统的止回机制,就是一种被动措施了。因为万一人员放手,在抓结还未受力的瞬间,绳索其实已经跑 (冲坠) 了一段短距离。

北美NFPA系统逻辑谬误
      NFPA使用12.7mm绳索,基于其单人300磅双人600磅的假设,这也无可厚非(虽然这假设确实有点过份)。他们基于这种超高负荷的操作大前题,而使用粗大的绳索、加大的八字下降器、加大的Brake Bar Rack、加大的挂环(挂锁)、加大的滑轮等,都是合于逻辑的。
      但是以下情况却犯着逻辑谬误:
      1. 在使用抓结(普鲁氏结)的个人沿绳上攀系统中,其所用作抓结的辅绳仅为8mm。而人体的重量就依靠这根8mm辅绳来承托。那么12.7mm的绳索负荷有多强其实都没意义。我们看所有受力系统中,应该看最弱的部份的,因整个系统的破断负荷 / 工作负荷上限都是看这个部份的。。有反对者会抗辩说,他们是用两根8mm的,不会用一根,所以没有问题。但是,请看清楚一点,这两根8mm辅绳当中在同一时间只有一根受力,另一根并不是在受力状态。所以,在一个特定时间内还只是单一根8mm辅绳受力,则整个系统的破断负荷 / 工作负荷上限都是看这根8mm辅绳的。况且,另一根还未受力的抓结绳其实都没有很大保护意义,因为如一根8mm辅绳 A 断裂,必会出现一段冲坠距离 (这距离可能很短),但若辅绳A在静力环境下断裂,那么还未受力的辅绳B必会承受因辅绳A断裂而发生的冲坠。如果这样的的抓结绳在静力环境下断了,其在冲坠环境下更会断。
      2. 在为了防止违反突然死亡原则的大前题下加上去的抓结,也是整个系统中最薄弱之处。如果人员意外松手或失去意识,那么,整个系统就是依靠8mm辅绳来维持了。有反对者会抗辩说,他们是用两根8mm的。但上文说过了,两根绳一松一紧,若前一根不胜负荷,后一根则承受冲坠,就更受不了。
      我们须注意,NFPA使用粗大绳索的立论是其负荷强度,美国人认为只要能承受9000磅的12.7mm绳索才算安全。那么把8mm的绳索置于其系统当中作为一个组成部份,自然就是其立论不能自圆其说之处。NFPA既然接受8mm在其系统中出现,但却坚持说11mm太幼强度不够,而为自己的12.7mm之粗大而骄傲,这无论如何也说不通。
      我们在此暂不论绳索因切割或高温而断裂的问题。因为如果是切割或高温,不论是8mm、11mm、12.7mm的BEAL绳索,在抵抗能力上都没有具意义的差别。

下降
      北美系统主要用八字下降器或Brake Bar Rack来你个人下降。但这些都不是自停下降器,人员无法随时放开双手来应付突发事情 (如碰撞或受袭击)。如要停止并放手,人员必须先拉出一段绳子然后在下降器上打结,这个动作必须两只手方可完成,而且过程须时,绝不是一两秒就能完成的事。打结过程中,如把握不好,人员会下滑一些距离,影响定位准确性。更甚的是,如果人员在下降过程中突然失去意识,他必然下坠,他的唯一依靠就是由同伴操作的副绳 (如有的话)。这样的系统因操作失误或突然失去意识而出现的坠落风险较高。当然,上面讨论过,他们也会用8mm抓结作为一种保护措施,不过,这些都不是主动的防止措施,而是被动的补偿措施。
      也正因为个人下降不太好操作,定位不容易,且坠落风险较高,所以北美系统较倾向于使用把人员(不一定是伤员,可能只是要下降到现场的拯救员) 往下送的下放系统。但这样人员机动性会降低,同时也会演生被放人员与操作下放系统人员的沟通 (沟通准确性 / 时机性) 问题。
      欧洲系统主要使自停下降器来作个人下降。人员可随时放开双手来应付突发事情,绳索都不会跑掉而造成人员坠落。即使要锁定下降器来提高防下滑保护,一个单手动作不消一秒可完成。若人员突然失去意识,下降器则自停,不会有意外坠落风险 (即使短距离冲坠都没有),是一种主动防止坠落措施,当然不违反突然死亡原则。
      欧洲系统让人员发挥较高自主机动性,人员可按实际须要时走时停。

上升
      北美系统个人上升通常以两套8mm抓结来完成。绑抓结须时较长,上升速度较慢,体力要求较高。上升下降转换较复杂也较缓慢。况且,上文也讨论过使用8mm辅绳来承受体重的逻辑谬误。
      基于个人上升是一件十分费劲且效率不高的事,所以,北美系统都倾向使用滑轮拉升系统把人员 (不一定是伤员,可能只是要上下来回协作的拯救员)拉到高处。 但这样人员机动性会降低,同时也会演生被放人员与操作下放系统人员的沟通 (沟通准确性 / 时机性) 问题。
      欧洲系统以一个手握上升器及一个胸上升器配合使用来完成个人上升动作。上升器安装一瞬间完成,上升速度较快,体力要求较低。上升下降转换简单快捷。
      欧洲系统让人员发挥较高自主机动性,人员可按实际须要时走时停,时下降时上升时转换。一个人可以完成的上下行走动作,无须依赖多一个(或两三个)人员来操作拉升 / 下放系统,减省人手,减省资源,提升效率。


滑轮拉升系统 / 下放系统
      北美系统因无法使用现代化的高效能器材,所以只能用加大号的传统器材。组装拉升 / 下放系统时都用上八字下降器、Brake Bar Rack、8mm抓结等器材。组装系统比较花时间,而且,若要按情况随时改变滑轮系统比例亦十分花时间。要把拉升系统转换成下放系统亦花时间。
      在欧洲系统中,组装拉升 / 下放系统须时较短。如要按情况随时改变滑轮系统比例也十分容易。拉升下放系统转换也省时简易。

器材管理
      北美系统倾向以颜色把器材 (尤其是不同长度的绳索) 作分类。这可以让人员一望而知绳索长度,不致取错长度不合适的绳索。他们也较喜欢规范好不同颜色的箱子及不同包存放不同类 / 不同作用的器材。有时,也会准备一些套装式的救援包,或拉升系统包之类的,以方便人员即取即用。
      欧洲人的思维不太具专制性,在器材分颜色分装箱子分打包等方面都没有太大强制。一般来说,不同国家 (欧洲很多国家的) 的不同单位都会建立出按自己环境及工作须要的器材管理模式。

指挥系统
      北美十分强调使用事故指挥系统 (Incident Command System)。这是一个十分好的指挥概念,把人员按岗位按职能技术分派到特定的位置上,各人只专职做好自己的责任。在须要人员较多的救援任务中,这方法十分管用。而北美的高空救援系统,一般须要人员投入较多,一个简单游人堕崖事故,动辄就要十多人处理,每人各守其位,所以ICS有一定必要性。
      欧洲系统倾向小队行动,因人员个人机动性较强,无须依赖很多的后援人员都可完成任务。北美系统须要十多人来完成的任务,欧洲系统大概须要五、六个人就可完成。欧洲系统也重指挥,但没有北美式那应死板。因小队作战,个人机动性强,岗位可以按情况变化而流动,指挥思维也是因时制宜的哲学。


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