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正压式空气呼吸器的救援时间有多长

正压式空气呼吸器的救援时间有多长?我们来看看一些数据测试分析吧。


部队单位对空气呼吸器使用时间的测试分析


正压式空气呼吸器的救援时间有多长


随着灭火救援任务的不断拓展,消防部队任务的艰巨性和危险性不断增加,空气呼吸器对完成灭火救援任务起到了举足轻重的作用。但在使用中发现空气呼吸器的实际使用时间与理论时间不符,为了掌握空气呼吸器在灭火救援中的实际使用时间,消防部队中的许多单位进行了测试。


1、正常呼吸状态下的使用时间

2009 年 9 月安徽九华山大队随机选取五名消防员,在不做任何运动正常呼吸的情况下,对空气呼吸器的使用时间进行了测试。气瓶的初始压力为 25MPa ,测试计时从气瓶开启至气瓶压力耗尽为止。测试数据见下表 。


空气呼吸器正常呼吸状态下的使用时间表


由上表可知,在正常呼吸状态下, 5 名测试对象中最长使用时间为 64min,最短使用时间为

55min。空气呼吸器平均使用时间为59min,平均每分钟耗压为0.424MPa,平均每分钟耗气量为29.4 L 。这与理论上使用者在中等劳动强度下每分钟耗气量30L,使用时间一小时基本一致。消防员是在不做任何运动正常呼吸的状态下测试的,这种状态下的劳动强度要低于中等强度,而消防员在救援现场的劳动强度要高于中等强度,这就说明在救援中空气呼吸器的实际使用时间要明显低于理论值的一小时。如果消防员的救援时间按照理论公式中求出的使用时间进行安排,那么对于消防员来说是偏于危险的,因此空气呼吸器的实际使用时间还需要进一步研究。


2、攀登高层建筑状态下的使用时间

上海 11.15 大火发生后,消防部队进一步认识到高层建筑火灾扑救的严峻性。为了更好地掌握空气呼吸器的实际使用时间,合理安排消防员在高层建筑火灾扑救中的工作时间,北京总队组织朝阳支队对攀登高层建筑时的空气呼吸器使用时间进行了测试(建筑高 249.9 米,共 66 层)。

在同样条件下在,被测试的消防员中最高攀登到 66 层,用时分别为 15.5min 和 14.4min;最低攀登到41层,用时 7min。但 6 名消防员均体力消耗过大,且气瓶压力在 2MPa-3MPa ,无法满足撤出时间的需要。测试只有上楼的数据,没有下楼的测试数据,因此还要进一步地研究。另外还说明消防员中存在个体差异,佩戴空气呼吸器在同一救援现场,有的人能够安全撤出,而有的人不能。所以不能只关注整体,还要关注个体。

数据是在消防员只佩戴空气呼吸器,不着战斗服,无其他负重的情况下进行的。若在高层建筑火灾救援现场,消防员的负重要远远超过 11kg ,且火场高温浓烟也会给消防员带来不利,这会导致空气呼吸器的实际使用时间远远小于测试时间。在这种情况下空气呼吸器的使用时间不但满足不了救援需要,甚至连消防员的撤出时间都无法保障。可见空气呼吸器的使用时间直接关系到消防员的生命安全和救援工作的成败。

数据还表明,此次测试仅从消防员能否正常站立来判断消防员的体力消耗情况,对被测者到达指定楼层后的身体状况、是否能继续完成救援任务等信息没有测试。

根据美国医学专家调查结果,心率是预测消防员有无承受能力进行或继续进行灭火战斗的标志。如果消防员的脉搏速率达到 160 次/min,不应该参加灭火战斗。脉搏速率在 140-160 次/min 之间的状态下,要离开现场进行观察。通过观察如果脉搏速率下降到 140 次/mjn 以下,可以回到灭火岗位;如果脉搏速率持续在 140次/min 以上,要每 30min 进行一次复查。如果在一段时间内,脉搏速率仍不低于 140次/min 这个警戒线,消防员就不能回到灭火岗位上去。因此,在对空气呼吸器使用时间的测试中关注心率的变化是必要和有意义的。


3、快速行走与跑步状态下的使用时间

2007 年至 2009 年黑龙江双鸭山支队、辽宁鞍山支队、安徽九华山大队就消防员在快速行走和跑步两种状态下对空气呼吸器的使用时间进行了测试。双鸭山支队和鞍山支队的测试计时从气瓶开启至空气呼吸器警报器发出报警为止,九华山大队的测试计时从气瓶开启至气瓶压力耗尽为止。

在快速行走状态下 3 个单位测得的平均每分钟耗压和平均每分钟耗气量很相近,因此由求得的平均值可计算出消防员在快速行走状态下,达到额定压力的空气呼吸器大约可使用 37min 。而在跑步状态下 3 个单位测得的平均每分钟耗压分别 1.79MPa、2.098MPa、1.49Mpa,平均每分钟耗气量分别为 122L、142.72L、103.26L ,这三组数据有明显差异,通过计算最短使用时间为 14.5min ,最长使用时间为 20min 。但在实际中空气呼吸器气瓶的压力并没有到达 30MPa ,一般在 28MPa ,当气瓶内压力下降至(5.5±0.5)MPa 时报警器就会发出报警。因此对空气呼吸器在 28MPa-5MPa 时计算使用时间,为消防员提供参考。

在救援现场若消防员佩戴空气呼吸器处于快速行走状态下,建议消防员的工作时间为 28min,最长工作时间为 37min 。在跑步状态下由于测得的使用时间之间有明显差异,因此指挥员就不能依据该数据进行救援工作的安排,而只能作为参考。

由于在快速行走状态下消防员的劳动强度变化不会很大,所以测得的数据很相近。而跑步只是出于人感官上的认识,测试时的速度不同,劳动强度变化就会不同,达到的劳动强度也不同,因此测试数据之间会有差异。就其它原因而言,消防员是在正常环境中进行的测试,不会引起心理的紧张和恐惧,因此可忽略环境因素对数据差异造成的影响。


4、劳动强度对空气呼吸器使用时间的影响

劳动强度是单位时间内劳动者从事劳动的生理损耗程度和心理负荷强度。衡量劳动强度的手段大致有三类:主观评价、间接衡量、生理测量。

主观评价:对劳动强度最直接的理解是人的主观感受,累不累自己心里清楚。但不同主体对“累”的评价标准不同,他们之间几乎无法比较。

间接衡量:依据劳动强度的外延,利用其他劳动要素的可测性可以近似地估测出劳动强度的大小。比如通过考察材料消耗量或机器的动作次数与方式估测工人的劳动强度。

生理测量:人的身体不但是人运动的承担者,也是人精神活动的物质基础。肌体运动的方式和程度必然反映为一定的生理现象。这些生理现象通过对耗氧量、心率、肌电位、排汗量、体温等的测量即可评定体力劳动强度。


5、使用者的身体素质对使用时间的影响

身体素质,通常指的是人体肌肉活动的基本能力,是人体各器官系统的机能在肌肉工作中的综合反映,一般包括力量、速度、耐力、灵敏、柔韧等。根据基层指挥员和消防员的反映,在救援中身体素质影响着空气呼吸器的使用时间。为此,江西九江支队特勤中队在 2003 年对空气呼吸器在运动状态下的使用时间进行了测试。人员从一年度士兵、各级士官中选取,按照兵龄和身体素质分为 A 组和 B 组,每组为 7 人。A 组人员的身体素质较好, 3000 米长跑成绩均在 12min 以内; B 组人员身体素质一般, 3000 米长跑均在 13min 左右。两组成员在佩戴空气呼吸器及穿着战斗服的情况下,进行 3000 米使用时间测试。

3 人使用 15min 跑完全程,气瓶余压为 6MPa ; 2 人使用 15min 跑完全程,气瓶余压为 2MPa ; 2 人在 2100 米左右耗完所有的空气中途停止。而 B 组中仅有 1 人能跑完全程,其余人员均在 1700 米左右时消耗完了所有的空气。

这说明消防员的身体素质好,空气呼吸器的使用时间就会比较长,作业距离也长。因此在灭火救援现场指挥员应选取身体素质好的消防员佩戴空气呼吸器进行救援作业,以更好地发挥空气呼吸器的作用,满足消防员的救援时间和撤出时间的需要。另外加强消防员的体能训练,增强身体素质,可以增加消防员的工作时间。


6、使用者的情感因素对使用时间的影响

在火场中消防员不仅要面对恶劣的环境和高强度的劳动,还要忍受巨大的生理和心理压力。火场的高温和被阻挡在防护服中的热量会使消防员感到燥热难耐和呼吸困难,高强度的劳动使消防员极度疲劳,这些感觉因素会导致消防员焦虑、紧张和恐惧情绪的出现。而消防员在精神焦虑、紧张和恐惧时会导致心率加快。研究表明人体的呼吸频率曲线与心率变异曲线完全一致,呼吸频率与心率变异的频率也完全一致。因此心率加快,就会导致呼吸频率加快。而呼吸频率曲线与摄氧量变化曲线完全一致。这说明呼吸频率加快,摄氧量就会增大,人体呼吸空气量增多。由此可得出焦虑、紧张和恐惧等情感因素会导致空气呼吸器使用时间减小。


7、心率对空气呼吸器使用时间的影响

心率(Heart Rate)是指心脏每分钟跳动的次数,它是衡景体力劳动强度的良好指标。正常成年人安静时的心率有显著的个体差异,平均在 75 次/min 左右(60 - 100 次/min 之间)。

消防员在火场上会因高温和负荷最增大出现心率增快的现象。火场温度为 35℃ 以下时,消防员心率变化很小,基本上与火场停留时间和负荷量大小无关。火场温度达到 45℃ 时,全副装备的消防员在火场中安静停留 20min 后,心率可增加到 98 次/min 以上;到了 30min 时,可增大到 107 次/min 以上。火场温度超过 55℃ 以上时,如果消防员在火场停留时间增加到 30min,可致使全副装备的消防员心脏负担加重,心率可增速到 120 次/min 以上。而负荷快速行动会使消防员心率急剧增加,在火场温度为 25℃ 时,心率可增加到 150  次/min;在火场温度为 50℃ 时,心率将增加到 180 次/min。


总结:

本文在分析正常呼吸、快速行走、跑步和攀登高层建筑状态下空气呼吸器使用时间测试结果的基础上,依据劳动强度分级方法,对消防员匀速跑步运动、 400 米快跑和上下楼过程中空气呼吸器的使用时间进行了测试。得出了以下结论:

1、在额定压力下,正常呼吸时空气呼吸器的使用时间约为 1 小时;快速行走时使用时间约为 37 分钟,跑步状态下的使用时间约为 17 分钟。

2、增强身体素质,避免焦虑、紧张和恐惧情绪的出现,可以增加消防员的工作时间,充分发挥空气呼吸器的作用。

3、通过在跑步机上匀速运动测得的数据,估算出了不同劳动强度下的空气呼吸器使用时间。在重、较重、过重和极重劳动强度下,空气呼吸器的使用时间分别为 27 分钟、 25 分钟、 20 分钟和 15 分钟。

4、劳动强度的变化快慢也影响着空气呼吸器的使用时间。


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