解读《QC lab: 简析自保装备》
自保，这个词在攀登语境下，意思是把攀爬者的安全带，通过某种方式连在保护点上。这个方式很多，可以用主绳、快挂、扁带(webbing/sling/runner)，也可以用预制的自保装备，如挽索/牛尾(lanyard)、确保链(personalanchor system简称PAS/ ultimate daisy chain)等等。五花八门的名字，充分保证新人买装备时，能一头雾水。它们有什么区别呢？
之前有山友问过，前些天正好群里又讨论到，就觉得有篇文可以介绍给大家：《QC lab：Personal AnchorSystem explained（简析自保装备）》https://www.blackdiamondequipment.com/en_US/stories/experience-story-qc-lab-personal-anchor-systems-explained/
文中，BlackDiamond的攀登部门主管Kolin Powick（下称KP），讲解了各类自保方式，并对多个品牌的样品进行了静态拉伸、动态冲坠测试。并给出了谆谆教诲：“永远不要在自保上冲坠。”
KP写的精简，考虑到读者们不乏新人朋友，我会翻译这篇文中的重要细节，并补充一些基础知识，和实验解读。配图来自BlackDiamond、petzl、singrock、Metolius、Sterling、Beal等各攀登品牌的装备和说明书。
二兔翻滚子 | 2022.06
KP是很传统的那类攀登者，会尽量少带东西，一物多用。主绳、扁带、快挂这些本来攀爬时就会用到，所以做自保时，他也是直接使用这些——多段攀登时到了保护站，他会将主绳打一个双套结连上去；绳降时，他会用一对扁带做自保；清理保护点时短时间的自保，他就用一个快挂。
▲用主绳+双套结，直接连保护站
不过，随着攀登运动不断演变，各种专门的装备也出现了。一类是主绳的升级版，比如这种挽索/牛尾，预先处理好了绳头。有些还带一个金属块，方便调节长度。
▲挽索
▲使用示例
早年没有这种产品的时候，大家就是割一段绳子，两端打绳结来自制。 另一类是扁带的升级，比如确保链。但这里不得不先提一下菊绳(daisy chain)。
▲菊绳
菊绳本来是器械攀登(aid climbing)专用的装备，有段时间，人们也用做其他场景的自保。这么做有安全隐患：其一，菊绳两端强度有20kN上下，但中间的挂点强度只有约2-5kN；其二，操作不规范时，菊绳容易扣空，从锁中滑出（正确做法是将绳端多绕一圈扣入）。
▲菊绳的操作，来自singingrock说明书
后来就有了确保链，它弥补了菊绳的劣势。扣锁方便、中间环也靠得住，有些厂家甚至会做到每个环22kN的极限强度。
▲确保链
这个强度是最好理解的指标，所以也是大部分人最关心的指标。不过强度大并不完全意味着好。
当我们连接任何形式的自保时，需要意识到，它只是用来承受偏静态的力量——用来把你挂在保护站上、防止你滑倒，一般最多承受2-3倍个人身体的重力。但冲坠这种动态的力量，会大很多。
攀登中，通常用冲坠系数估计一次冲坠的威力。冲坠系数Fall Factor (FF) = 冲坠距离/有效绳长例如，用1米的绳系在保护点上，并从这个点坠落，那这次冲坠的系数就是1米/1米=FF1。如果在保护点上方1米坠落，那就会掉下去2米，就有2米/1米=FF2。如果在保护点下方50厘米处坠落，就有0.5/1=FF0.5
也即是说，坠落10米和坠落1米，并不是10米的冲击一定更大，还要看身上连的绳长。因为我们使用的攀登主绳（动力绳），专门为吸收冲击而设计，有非常好的延展性，绳子越长吸收越多。因此，可以粗略的认为，冲坠系数越大，冲击越大。（实际冲击力还要看系统各部分吸收了多少能量。）
由于自保的长度很短，能吸收的能量很有限。如果在自保上冲坠，对保护员、攀爬者、保护点、保护站来说都不是好事。
常用于做扁带的材料大力马Dynex/Dyneema/Spectrum–成分是超高分子聚乙烯UHMWPE。它强度虽然高，但延展性差，在吸收冲击方面就有劣势。一般你买的细扁带，白色的部分就是大力马，彩色部分是尼龙，因为大力马不能染色。
▲扁带（左边材料以大力马为主，右边为尼龙）大力马因为比尼龙强度更高，因此能做的更细更轻。
总之，记得不要在自保上冲坠。下面是一些样品测试。
实验设置
测试包括两部分：
1. 极限强度Ultimate Strength•使用了可靠的拉伸试验机，行程约70”，加载速度约3“/分钟。•大多数情况下，将绳端连接在了10mm直径的固定栓上，以模拟主锁的直径。•有些情况下，还将PAS系到了安全带的攀登环（穿过上下两个连接环），或保护环上。
▲连接到10mm固定栓
▲连接到攀登环（ BOTH tie-in points）
▲连接到保护环（ belay loop）
2.动态载荷Dynamic Loading 模拟一个80kg的人连接了60cm的自保，并不慎摔倒，给保护系统带来FF0.5或FF1的冲击时的情况，做了一些冲坠测试。 •为控制变量，冲坠测试中，绳端重物（80kg的钢块）统一通过1‘’的钢制固定栓连接。•对于需要额外打结的样品，连接重物的一端，用8字结系在1‘’的固定栓上，并以双套结连接到另一端的力传感器，并将自保统一调整到60cm长。模拟野外实际自保的方式。•先做FF0.5的冲坠实验（从30cm高下落），再换新样品做FF1.0（下落60cm）,每个样品只经历一次测试。
▲通过双套结连接传感器
▲FF0.5冲坠测试
声明这个冲坠测试相当严格，重物、连接点是完全刚性的。而真实世界的情况是，系统中会有一个人戴着安全带，这些柔软有弹性的部分，会吸收一些能量。所以查看数据时，记住它只能用于组内比较。
测试样品
BD大力马扁带BD 10mmDynex SlingBD尼龙扁带BD 18mm NylonSlingBD确保链BD Link AnchorSystemBD大力马菊绳BD 12mmDynex Daisy ChainBD尼龙菊绳BD 18mm NylonDaisy Chain
▲菊绳
BD 9.2直径动力绳BD 9.2mmDynamic RopeBD 10.2直径动力绳BD10.2mm Dynamic Rope用7mm辅绳自制的可调挽索，做法参见 PurcellPrusik
▲Purcell Prusik Loop
Metolius 确保链MetoliusPASMetolius 轻量化确保链MetoliusAlpine PASSterling 确保链SterlingChain ReactorPetzl 可调挽索PetzlConnect AdjustBeal 动力绳挽索BealDynaclipBeal 双头动力绳挽索BealDynaDouble
▲确保链
▲可调挽索
测试结果
静态测试—测试两端极限强度，对于链条式的样品，还测试了单个环的强度。
•所有产品两端的强度，都和标注的一样强大(15.6-27.7kN)，足以应对正常使用的负载。绳子类的极限强度不如扁带类(11.6-18.6kN)，但对于正常使用来说也足够强。•连接安全带攀登环，比连保护环更牢固(加人体模型测试，27.7kN vs 21.9kN)。•菊绳的中间挂点在3.2kN就撕裂了，当然它本来就不是为了结实而设计的。
注：KP没有专门说两个可调挽索，我觉得可以聊两句。其中Petzl 的可调挽索在4.4kN时开始滑动（它用一个金属结构制动，和许多下降器类似，这种结构到了3-4kN开始滑动是正常的），这在整张数据表中有些显眼。不过如KP所说，“所有产品都足够应对正常使用的负荷”，因为正常不冲坠，体重+背包产生的力本来就很少能超过4.4kN。另一个可调挽索——辅绳自制的Purcell Prusik倒是锁的死死的。
动态测试—60cm自保，FF0.5和FF1的冲坠测试
•冲击力大小通常为：大力马(10-20kN)>尼龙(4-11kN)>绳索制品(3-6kN)。大力马虽然静态极限强度高，但延展性差，导致动态测试中难以吸收冲击，如果在大力马材料的自保上冲坠，会摔得很疼，而如果用尼龙材质，冲击力会减少许多。如果用绳子或绳子制品，则可以获得最小的冲击。•FF1的坠落带来的冲击通常高于FF0.5。不过用绳子时，冲击力的差异不那么明显，因为绳子在动态冲击下吸收了能量。•菊绳受到冲击时，中间缝合处会撕裂，从而吸收能量，导致冲击力降低到约4kN，但不建议将菊绳用来吸收能量。如果你扣在了菊绳中间的挂点，它会撕裂，把你吓得嗷嗷的，菊绳也会报废。还是让它回到器械攀登去吧。
▲ 撕裂的菊绳缝线
（好了，刚刚看了许多数据，让人很笃定似的，现在是时候来盆冷水了。）
免责声明
QC lab专栏测试的目的，只是尝试阐明一些常见问题，引发人们的讨论和思考。它远远算不上一项有决定性意义的，充分的研究。
当然，一个工程学的学生，可以将这个课题延展，做成四年级的毕业设计。可以测试更多组类似配置的数据点、测试自保的全长而不只是60cm、测试FF2的坠落、纳入更多的真实环境的测试、更多组数据去比较连接在安全带和固定栓的强度差异，等等等等。
总结
1.不要在自保上冲坠，那会给整个系统带来冲击。
2.自保要连接在攀登环还是保护环？关于这一点，应该始终遵循特定制造商的说明书。
▲petzl可调挽索说明书，系在保护环上
▲BD确保链说明书，系在攀登环上
BD通常建议穿过攀登环（上下两个连接带），因为KP很喜欢加拿大登山向导协会（ACMG）使用的经验法则：金属装备连保护环，织物连攀登环。这样比较整洁。 此外，如果将自保连接在保护环上，可能导致保护环下侧过度磨损，而这里不容易观察到。最坏的情况，可能导致多年前Todd Skinner那样的事故——他将菊绳长期系在自己的保护环上，导致保护环最终磨破。
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