王詩(shī)潭，江 舒，王云儀,2

(1.東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051；2.上海市紡織智能制造與工程一帶一路國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

消防員執(zhí)行救援任務(wù)時(shí)，需穿著消防服以保護(hù)人體免受高溫、火焰、熱輻射等多種熱災(zāi)害威脅。然而，厚重且多層的消防服在提供防護(hù)性的同時(shí)，也增加了人體生理代謝產(chǎn)熱并阻礙水蒸氣和體熱的散失[1]。長(zhǎng)時(shí)間的熱量蓄積會(huì)使人體產(chǎn)生體溫升高、大量出汗、心率過(guò)快等生理反應(yīng)，甚至出現(xiàn)熱應(yīng)激[2]。

為緩解消防服產(chǎn)生的熱負(fù)荷，研究人員從改進(jìn)消防服面料性能[3]、服裝細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用多種主動(dòng)冷卻手段等方面[4]，研究了如何保障消防員的熱舒適和作業(yè)安全。研究結(jié)果表明，消防員出汗時(shí)，75%的汗液蓄積在消防服內(nèi)層的舒適層和內(nèi)穿服裝中[5]。內(nèi)穿服裝作為消防員貼身穿著的服裝，會(huì)影響人體-內(nèi)穿服裝-消防服內(nèi)層間的熱濕傳遞，改變衣下微環(huán)境的溫濕度以及汗液分布，進(jìn)而影響人體的熱生理反應(yīng)。此外，內(nèi)穿服裝直接與皮膚接觸，會(huì)影響著裝人體的心理反應(yīng)，如熱感覺(jué)、濕感覺(jué)、黏附感等，因此，在不影響防護(hù)性的前提下，選擇合適的內(nèi)穿服裝對(duì)改善消防服內(nèi)熱蓄積以及消防員的熱反應(yīng)具有重要作用。

有研究人員測(cè)試了閃火環(huán)境下消防服內(nèi)穿服裝的材質(zhì)差異對(duì)防護(hù)性的影響[6]。結(jié)果顯示，內(nèi)穿服裝的材質(zhì)不會(huì)對(duì)服裝套裝的防護(hù)性產(chǎn)生顯著影響，天然和合成纖維混紡材質(zhì)在熱暴露后的熔融現(xiàn)象也沒(méi)有呈現(xiàn)明顯差異。Chou等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)穿短褲時(shí)人體的耐受時(shí)間相比內(nèi)穿長(zhǎng)褲時(shí)增加了10%～15%，核心溫度下降約0.4 ℃。此外，Wang等[9]測(cè)試了純棉、滌綸/棉和亞麻材質(zhì)的內(nèi)穿服裝對(duì)人體熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，內(nèi)穿滌綸/棉材質(zhì)的服裝產(chǎn)生了最強(qiáng)烈的熱感覺(jué)和濕感覺(jué)。

上述研究提供了內(nèi)穿服裝覆蓋率和材質(zhì)對(duì)人體熱反應(yīng)影響的理論基礎(chǔ)，但其內(nèi)穿服裝樣本脫離了消防員的實(shí)際情況，不利于為消防員內(nèi)穿服裝的選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供直接有效的建議。為提高研究結(jié)論的針對(duì)性和應(yīng)用性，有必要先對(duì)消防員實(shí)際穿著的內(nèi)穿服裝類型進(jìn)行確定，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)。

課題組前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段消防員熱反應(yīng)的測(cè)試和評(píng)價(jià)指標(biāo)都趨于全面化和精細(xì)化[10]。然而，目前對(duì)于各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析大都是獨(dú)立進(jìn)行，缺乏分析各項(xiàng)指標(biāo)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及效應(yīng)權(quán)重，以及各指標(biāo)驅(qū)動(dòng)機(jī)體熱反應(yīng)的內(nèi)在映射關(guān)系。這不利于在融合多維度信息的基礎(chǔ)上對(duì)消防員的熱反應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以及對(duì)消防員內(nèi)穿服裝的選擇和設(shè)計(jì)提供針對(duì)性的建議[11]。

為此，本文首先通過(guò)調(diào)研確定現(xiàn)役消防員普遍穿著的內(nèi)穿服裝類型，開(kāi)展著裝人體熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量人體在不同著裝條件下的熱生理反應(yīng)和心理反應(yīng)；其次，采用層次分析的綜合評(píng)價(jià)方法，挖掘各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及效應(yīng)權(quán)重，以期為消防員內(nèi)穿服裝的選擇和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

1 人體熱生理和心理反應(yīng)測(cè)評(píng)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 實(shí)驗(yàn)樣本

為獲得消防員內(nèi)穿服裝的穿著現(xiàn)狀，對(duì)安徽省和湖北省4個(gè)基層消防中隊(duì)的203名消防員的內(nèi)穿服裝類型進(jìn)行調(diào)研。

受訪消防員內(nèi)穿服裝統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。高頻詞依次為作訓(xùn)服、迷彩服、棉質(zhì)、常服和防靜電。24.27%的受訪者選擇迷彩服作為內(nèi)穿服裝，21.62%的受訪者選擇穿著作訓(xùn)服，13.12%的受訪者選擇穿著棉質(zhì)服裝，10.45%的受訪者選擇穿著常服(個(gè)人服裝)，9.6%的受訪者選擇穿著防靜電材質(zhì)服裝，如Nomex?IIIA作業(yè)服。

圖1 內(nèi)穿服裝統(tǒng)計(jì)結(jié)果詞云圖

根據(jù)消防員內(nèi)穿服裝的調(diào)研結(jié)果，以作訓(xùn)服、迷彩服、棉質(zhì)和防靜電這4個(gè)高頻詞為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了4組內(nèi)穿服裝，如圖2所示。第1組是現(xiàn)役作訓(xùn)服，由棉/滌綸短袖和棉/滌綸短褲構(gòu)成；第2組是現(xiàn)役迷彩服，由棉/滌綸短袖和棉/滌綸長(zhǎng)褲構(gòu)成；第3組由純棉短袖和Nomex?IIIA長(zhǎng)褲構(gòu)成；第4組由純棉短袖和純棉短褲構(gòu)成。

圖2 4組內(nèi)穿服裝及消防服套裝示意

4組內(nèi)穿服裝的基本參數(shù)如表1所示。

表1 4組內(nèi)穿服裝的基本性能參數(shù)

4組內(nèi)穿服裝外穿著統(tǒng)一的消防服、消防靴、消防頭盔和消防手套(見(jiàn)圖2(e))，構(gòu)成了4組實(shí)驗(yàn)樣本。為便于描述，下文中的4組實(shí)驗(yàn)樣本分別使用S1、S2、S3和S4表示。

1.1.2 熱濕阻測(cè)試

使用34區(qū)段獨(dú)立控溫的Newton出汗暖體假人分別測(cè)試4組實(shí)驗(yàn)樣本的總熱阻(It)和總濕阻(Ret)。熱阻測(cè)試按照ISO 15831—2004b《服裝-生理反應(yīng)-使用熱假人測(cè)試服裝的熱阻標(biāo)準(zhǔn)》。設(shè)置氣候艙溫度為(22±0.5)℃，相對(duì)濕度為(30±10)%，風(fēng)速為(0.4±0.1)m/s。采用假人的恒皮溫控制模式，設(shè)定各區(qū)段溫度為(35±0.2)℃。每組實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)(誤差控制在4%以內(nèi))，結(jié)果取平均值。

濕阻測(cè)試參照ASTM 2370—2015《使用出汗假人測(cè)試服裝的濕阻標(biāo)準(zhǔn)》。采用等溫法，設(shè)置環(huán)境溫度為(35±0.5)℃，相對(duì)濕度為(50±5)%，風(fēng)速為(0.4±0.1)m/s。假人各區(qū)段溫度仍設(shè)置為(35±0.2)℃，出汗量設(shè)置為800 mL/(h·m2)。每組實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)(誤差控制在25%以內(nèi))，結(jié)果取平均值。

4組實(shí)驗(yàn)樣本的It和Ret如圖3所示。采用單因素重復(fù)測(cè)試方差分析檢驗(yàn)4組實(shí)驗(yàn)樣本的It和Ret是否存在顯著差異，顯著性水平設(shè)定為P<0.05。如存在顯著差異，再使用邦費(fèi)羅尼檢驗(yàn)進(jìn)一步確定存在顯著差異的樣本。

注：“*”表示樣本間存在顯著性差異。

如圖3所示，4組樣本It的高低排序?yàn)椋篠3、S2、S4、S1。S3的It最大，為(1.97±0.22)clo，顯著高于S1約8.3%(P=0.02)。4組樣本Ret的高低排序?yàn)椋篠3、S4、S2、S1。S3的Ret最大，為(39.67±1.17)m2·Pa/W;S1的最小，為(34.32±1.05)m2·Pa/W，且S3的Ret顯著高于S1和S2(P=0.02,P=0.02)?？梢?jiàn)，S3最不利于熱量散失和水分傳遞，S1的熱濕傳遞性能較優(yōu)。S2和S4的It和Ret排序存在差異，這可能與內(nèi)穿服裝的覆蓋率、材質(zhì)及透氣率有關(guān)。此外，比較4組樣本的It和Ret排序，推測(cè)內(nèi)穿服裝的覆蓋率對(duì)It具有更大影響，而Ret受到內(nèi)穿服裝材料屬性的影響更明顯。

暖體假人實(shí)驗(yàn)提供了4組實(shí)驗(yàn)樣本的物理熱濕傳遞性能，進(jìn)一步通過(guò)熱反應(yīng)測(cè)試評(píng)價(jià)著裝人體的熱生理反應(yīng)和心理反應(yīng)。

1.1.3 受試者

根據(jù)前期調(diào)研獲得的消防員個(gè)人基本信息(年齡為(23.28±4.50)歲，身高為(174.68±6.57)cm，體重為(71.76±9.81)kg，BMI為(23.50±1.28)kg/m2)，選擇與消防員體型和體質(zhì)相似的8名男性(年齡為(23.00±3.50)歲，身高為(176.00±2.50)cm，體重為(68.00±5.00)kg，BMI為(23.00±2.10)kg/m2，體脂率為(14.00±4.00)%作為受試者。

1.1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法

選擇平均皮溫(Tsk)、心率(HR)、皮膚電反應(yīng)(GSR)以及主觀舒適度作為評(píng)價(jià)人體熱生理和心理反應(yīng)的指標(biāo)。其中，GSR是汗腺活動(dòng)或交感神經(jīng)系統(tǒng)變化導(dǎo)致的皮膚電阻波動(dòng)，單位為μS，可在一定程度上反映人體的出汗程度[12]。

使用Equivital EQ02生理檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄受試者4點(diǎn)(前胸、右前臂、右大腿和右小腿)的局部皮溫(T前胸、T前臂、T大腿和T小腿)、HR和GSR，并依據(jù)下式[13]計(jì)算Tsk：

Tsk=0.3T前胸+T前臂+0.2T大腿+T小腿

根據(jù)ISO 10551—2019《物理環(huán)境的人體工程學(xué)-評(píng)估物理環(huán)境的主觀判斷量表》，采用5級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)尺，收集著裝人體的整體不適感(1—舒適，2—輕微不舒適，3—不舒適，4—很不舒適，5—極不舒適)、熱感覺(jué)(1—適中，2—溫暖，3—熱，4—很熱，5—極其熱)、濕感覺(jué)(1—干，2—略微濕，3—濕，4—很濕，5—極其濕)和黏附感(1—無(wú)黏附，2—略微黏，3—黏，4—很黏，5—極其黏)。

根據(jù)消防員感知不適部位的調(diào)研結(jié)果，熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感還采集了軀干、上臂、前臂、大腿和小腿5個(gè)局部的主觀評(píng)分。

1.1.5 實(shí)驗(yàn)條件及流程

著裝人體實(shí)驗(yàn)在溫度為(22±0.5)℃，濕度為(30±10)%的氣候艙內(nèi)進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)流程如圖4所示。正式實(shí)驗(yàn)前，受試者穿戴EQ02生理檢測(cè)系統(tǒng)；隨后，受試者在跑步機(jī)上以10.5 km/h的速度運(yùn)動(dòng)20 min(依據(jù)ISO 7243—2017《熱環(huán)境的人體工程學(xué)—使用濕球溫度指數(shù)評(píng)估熱應(yīng)力》，該運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度屬于高代謝率水平，符合消防員日常訓(xùn)練或滅火救援任務(wù)的工作負(fù)荷)；運(yùn)動(dòng)結(jié)束后要求受試者脫掉消防服和消防靴，在氣候艙內(nèi)休息5 min。在此過(guò)程中，EQ02生理檢測(cè)系統(tǒng)每5 s記錄1次受試者的Tsk、HR和GSR，分別在0、10、20和25 min時(shí)記錄受試者的主觀感知評(píng)分。

圖4 測(cè)試流程示意圖

1.2 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS(版本 22，IBM，Armonk，New York，USA)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平設(shè)定為P<0.05。對(duì)8名受試者的Tsk、HR和GSR和主觀評(píng)分求平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

單因素方差分析用于檢驗(yàn)受試者穿著4組實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)的Tsk、HR和GSR是否存在顯著差異。如存在顯著差異再使用Bonferroni檢驗(yàn)進(jìn)一步確定存在顯著差異的樣本。采用Shapiro-Wilk方法檢驗(yàn)主觀舒適度數(shù)據(jù)的正態(tài)性，利用球形假設(shè)檢驗(yàn)方差齊性，隨后選擇Kruskal-Wallis檢驗(yàn)分析主觀評(píng)分的顯著性差異。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 著裝人體熱生理反應(yīng)

分別對(duì)運(yùn)動(dòng)和休息階段受試者穿著S1～S4時(shí)的Tsk、HR和GSR進(jìn)行對(duì)比分析。

圖5示出整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段的Tsk。在運(yùn)動(dòng)階段，Tsk穩(wěn)步增長(zhǎng)，受試者穿著4組樣本的Tsk高低排序結(jié)果為：S3、S4、S2、S1，這與Ret的排序結(jié)果一致。受試者穿著S1時(shí)的Tsk最低((36.78±0.57)℃)，比S3低了0.5 ℃(P=0.00)，穿著S2時(shí)的Tsk增長(zhǎng)率最小，特別是在運(yùn)動(dòng)階段的后10 min內(nèi)，穿著S2時(shí)的Tsk增長(zhǎng)率比S3低了1.8%。進(jìn)入休息階段，受試者穿著4組樣本的Tsk趨于穩(wěn)定，此時(shí)穿著S2的Tsk最低((38.17±0.72)℃))，比S3低了0.3 ℃(P=0.01)?？梢?jiàn)，受試者穿著S2時(shí)的Tsk增長(zhǎng)率最低，隨著測(cè)試時(shí)間的增加，有助于維持Tsk的穩(wěn)定。

圖5 穿著不同實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)人體的平均皮溫

圖6示出整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段的HR。在運(yùn)動(dòng)的前5 min內(nèi)，HR迅速增加，增長(zhǎng)率為63.05%～70.21%。在運(yùn)動(dòng)階段，受試者穿著S2時(shí)的HR最低((148.32±2.31)次/min)，比S3低約4.31 次/min(P=0.02)。在休息階段，HR迅速下降，受試者穿著S2時(shí)的HR仍最低((107.87±1.45)次/min)，比S3低了3.5 次/min，但4組樣本間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

圖6 穿著不同實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)人體的心率

圖7示出整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段的GSR。在運(yùn)動(dòng)的最后5 min，GSR增加明顯，增長(zhǎng)率為28.11%～38.86%；在休息階段，GSR逐步下降。比較4組實(shí)驗(yàn)樣本，在運(yùn)動(dòng)階段，受試者穿著S1時(shí)的GSR最低((19.58±2.54)μS)，且比S3小約1.75 μS(P=0.04)。在運(yùn)動(dòng)階段的最后5 min，穿著S2時(shí)的增長(zhǎng)率最小，GSR最小，這與Tsk結(jié)果一致。在休息階段，受試者穿著S1時(shí)的GSR最低((24.99±6.68)μS)，穿著S3時(shí)的GSR最高((26.68±6.68)μS)，但4組樣本間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

圖7 穿著不同實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)人體的皮膚電反應(yīng)

由穿著4組實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)受試者的Tsk、HR和GSR結(jié)果可看出：短期運(yùn)動(dòng)時(shí)(運(yùn)動(dòng)階段的前10 min)，穿著S1時(shí)人體的熱生理負(fù)荷相對(duì)較?。浑S著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，穿著S2時(shí)的人體熱生理負(fù)荷相對(duì)較小。整體而言，穿著S3時(shí)的人體熱生理負(fù)荷最高，這是由于S3具有最高的熱阻和濕阻值，導(dǎo)致服裝整體散熱散濕難，不利于人體高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和大量出汗時(shí)維持衣下微氣候的溫濕度。

2.2 著裝人體主觀舒適度

表2示出整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段受試者4種舒適度的主觀評(píng)分。整體不適感結(jié)果顯示：在運(yùn)動(dòng)階段，受試者穿著S3的不適感最強(qiáng)烈，受試者反映內(nèi)穿的純棉短袖在出汗后產(chǎn)生明顯黏附感；在休息階段，受試者穿著S2的不適感最強(qiáng)烈，特別是大腿部位，受試者反映內(nèi)穿的迷彩長(zhǎng)褲褲腳開(kāi)口小，且有束腳設(shè)計(jì)，不利于通風(fēng)散熱。但整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)，4組樣本的整體不適感評(píng)分沒(méi)有顯著差異(P=0.91)。

表2 人體穿著不同實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)的感知舒適度評(píng)分

進(jìn)一步分析整體和局部的熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感評(píng)分。在運(yùn)動(dòng)階段，受試者穿著S3時(shí)的熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感均最強(qiáng)烈，特別是前胸、上背和大腿部位；比較而言，受試者穿著S2時(shí)的濕感覺(jué)和黏附感較弱。由表2可知，穿著S2時(shí)的濕感覺(jué)得分明顯小于其它3組樣本，這與穿著S2時(shí)人體較小的GSR有關(guān)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)一步證明，穿著S2時(shí)的濕感覺(jué)得分顯著低于S3約20.37%(P=0.01)。進(jìn)入到休息階段，受試者穿著S3時(shí)的濕感覺(jué)仍最強(qiáng)烈，且顯著強(qiáng)于S1(P=0.03)。4組樣本的熱感覺(jué)和黏附感得分沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。在休息階段，受試者僅穿著內(nèi)穿服裝，S1內(nèi)穿短褲較少的覆蓋率以及滌綸/棉材質(zhì)較優(yōu)的透濕性更有助于人體散熱散濕[14]。

此外，內(nèi)穿短褲(S1和S4)運(yùn)動(dòng)時(shí)有5名受試者出現(xiàn)了不同程度的小腿擦傷。受試者內(nèi)穿短褲時(shí)，未被覆蓋的小腿和膝部有明顯的接觸不適，如摩擦、粗糙和黏附感等，且未覆蓋部位直接與消防靴接觸，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)小腿和膝蓋產(chǎn)生壓迫，重復(fù)性壓迫導(dǎo)致擦傷。

通過(guò)以上對(duì)人體不同部位主觀舒適度結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)著裝人體各部位熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感的敏感度存在差異。其中，軀干的熱濕不適感最強(qiáng)烈，前胸和頸部是熱感覺(jué)較明顯的部位，后背是濕感覺(jué)較明顯的部位，這與男體出汗圖譜的分布一致[15]。分析原因是：消防服衣領(lǐng)是緊束狀態(tài)，熱量無(wú)法散出，在上軀干聚積，造成熱濕不適，而人體的四肢是接觸不適感較明顯的部位，內(nèi)穿服裝未覆蓋的部位，如前臂、膝蓋和小腿等，與消防褲接觸時(shí)出現(xiàn)粗糙感和黏附感，小腿與消防靴接觸時(shí)的摩擦損傷等。這些結(jié)果說(shuō)明，后續(xù)對(duì)于消防員內(nèi)穿服裝的優(yōu)化有必要考慮功能分區(qū)的設(shè)計(jì)手段，如前胸和后背拼接透氣導(dǎo)濕面料，膝部和小腿拼接耐磨面料等。

2.3 基于權(quán)重分析的最優(yōu)內(nèi)穿服裝選擇

表3示出受到內(nèi)穿服裝顯著影響的各項(xiàng)參數(shù)以及每項(xiàng)參數(shù)所表現(xiàn)出的最優(yōu)和最差的樣本?？梢钥闯觯?組樣本中，穿著S3時(shí)人體的熱生理負(fù)荷最高，但穿著S1和S2時(shí)沒(méi)有呈現(xiàn)統(tǒng)一的結(jié)果。

表3 受到內(nèi)穿服裝顯著影響的參數(shù)及最優(yōu)組合

為實(shí)現(xiàn)對(duì)S1和S2的綜合評(píng)價(jià)，利用權(quán)重分析方法，計(jì)算各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及效應(yīng)權(quán)重，從而獲得S1和S2的綜合得分?？紤]到本文存在雙重判斷準(zhǔn)則(實(shí)驗(yàn)狀態(tài)層和評(píng)價(jià)參數(shù)層)，選擇層次分析法組合獨(dú)立性分析進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，層次模型如圖8所示。

圖8 評(píng)價(jià)指標(biāo)層次分析圖

目標(biāo)層：確定對(duì)消防員熱反應(yīng)影響最小的內(nèi)穿服裝組合。準(zhǔn)則層：運(yùn)動(dòng)和休息2種實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。子準(zhǔn)則層：受到內(nèi)穿服裝顯著影響的參數(shù)。方案層：選擇S1或者S2內(nèi)穿的服裝。

準(zhǔn)則層權(quán)重以調(diào)研獲得的作業(yè)時(shí)長(zhǎng)和休息時(shí)長(zhǎng)的比例作為定權(quán)依據(jù)(運(yùn)動(dòng)的權(quán)重為80%，休息的權(quán)重為20%)。子準(zhǔn)則層權(quán)重設(shè)定采用獨(dú)立性權(quán)重的分析方法[16]，即利用多元回歸的方法計(jì)算c1～c4這4種指標(biāo)參數(shù)的復(fù)相關(guān)系數(shù)R，R越大說(shuō)明重復(fù)信息越多，權(quán)重則越小。c1～c4在運(yùn)動(dòng)和休息2種狀態(tài)時(shí)的權(quán)重值如表4所示。

最終將準(zhǔn)則層內(nèi)每項(xiàng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的權(quán)重與子準(zhǔn)則層內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)的權(quán)重相乘，計(jì)算得到S1內(nèi)穿服裝和S2內(nèi)穿服裝的綜合得分，綜合得分較高的即對(duì)消防員熱反應(yīng)影響最小的內(nèi)穿服裝組合。

S1內(nèi)穿服裝的權(quán)重值為：80%×24.34%+80%×24.71%+20%×25.97%=44.43%；S2內(nèi)穿服裝的權(quán)重值為：20%×21.91%+80%×24.75%+80%×26.20%=45.14%

由此可知，整個(gè)準(zhǔn)側(cè)層對(duì)總目標(biāo)的權(quán)向量為(44.43%，45.14%)，即S2內(nèi)穿服裝的綜合權(quán)重值(45.14%)大于S1內(nèi)穿服裝(44.43%)。

綜上，消防員內(nèi)穿純棉短袖和Nomex?IIIA長(zhǎng)褲時(shí)的Tsk、HR、GSR值最高且濕感覺(jué)最明顯，此時(shí)人體的熱生理負(fù)荷和不適感最強(qiáng)烈。比較而言，當(dāng)消防員內(nèi)穿棉/滌綸短袖和棉/滌綸短褲時(shí)人體Tsk、HR、GSR和濕感覺(jué)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果最優(yōu)，此時(shí)，人體的熱生理負(fù)荷最小，且舒適感最優(yōu)。

3 結(jié) 論

消防員內(nèi)穿服裝的覆蓋率、材質(zhì)及透氣率會(huì)顯著影響消防服套裝的總熱阻和總濕阻，進(jìn)而顯著改變著裝人體的平均皮溫、心率、皮膚電反應(yīng)和濕感覺(jué)。

利用權(quán)重分析法，通過(guò)判斷平均皮溫、心率、皮膚電反應(yīng)和濕感覺(jué)這4項(xiàng)參數(shù)在評(píng)價(jià)人體熱反應(yīng)時(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和效應(yīng)權(quán)重，對(duì)不同著裝條件下人體的熱反應(yīng)進(jìn)行了綜合評(píng)估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，消防服內(nèi)穿純棉短袖和Nomex?IIIA長(zhǎng)褲時(shí)人體的熱生理反應(yīng)和心理反應(yīng)皆最差，而內(nèi)穿棉/滌綸短袖和棉/滌綸長(zhǎng)褲時(shí)人體的熱生理反應(yīng)及心理反應(yīng)的綜合評(píng)分最高，其中著裝人體的心率比其它3組樣本小4.31 次/min，平均皮溫和皮膚電反應(yīng)的增長(zhǎng)率較低，且濕感覺(jué)最不強(qiáng)烈。相比內(nèi)穿短褲，內(nèi)穿長(zhǎng)褲沒(méi)有顯著增加人體生理負(fù)荷，且可有效避免小腿與消防靴或消防褲直接接觸，有助于降低腿部擦傷風(fēng)險(xiǎn)。

此外，著裝人體的熱感覺(jué)、濕感覺(jué)和黏附感存在區(qū)域差異。其中，前胸、頸部和大腿部位的熱感覺(jué)最強(qiáng)烈，后背的濕感覺(jué)最強(qiáng)烈，前臂、膝部和小腿部位的接觸不適感最強(qiáng)烈。建議消防員內(nèi)穿服裝的優(yōu)化需考慮功能分區(qū)的設(shè)計(jì)手段，如前胸和后背拼接透氣導(dǎo)濕面料，膝部和小腿拼接耐磨面料。

本文研究?jī)H從消防員熱反應(yīng)的角度對(duì)不同類型的內(nèi)穿服裝進(jìn)行了評(píng)估?？紤]到消防員需在極端環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜的救援任務(wù)，消防服的防護(hù)性和活動(dòng)靈活性也極其重要，后續(xù)研究有必要進(jìn)一步開(kāi)展燃燒假人實(shí)驗(yàn)和著裝人體活動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，從防護(hù)、熱濕和工效3個(gè)方面對(duì)消防服套裝性能進(jìn)行全方位系統(tǒng)評(píng)價(jià)。