江 舒，田 苗，李 俊,2

(1.東華大學(xué) a.服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院；b.現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051；2.同濟(jì)大學(xué) 上海國(guó)際設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究院，上海 200092)

消防服是保護(hù)消防員人身安全的重要防護(hù)裝備。GA10—2014《消防員滅火防護(hù)服》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了消防服須具有4層織物結(jié)構(gòu)，分別為外層、防水透氣層、隔熱層和舒適層。其用途與結(jié)構(gòu)的特殊性決定了它具有較好的耐高溫與阻燃隔熱性能。在復(fù)雜多變的火場(chǎng)中，消防服降低了高溫輻射對(duì)消防員的直接傷害，保障了作業(yè)人員的生命安全與消防工作的效率。隨著工業(yè)化進(jìn)程的深入，消防工作將面臨更多嚴(yán)峻的考驗(yàn)，深入研究消防服有著重要的實(shí)用價(jià)值。

20世紀(jì)50年代，消防服相關(guān)研究逐漸系統(tǒng)化[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者[1-5]針對(duì)適用于消防服的耐熱阻燃材料及面料的不同組合開展了諸多性能測(cè)試研究，目的在于提高消防服整體的熱防護(hù)性。目前，除了市場(chǎng)中常見的消防服用面料，如Nomex(芳綸1313)、PSA(芳砜綸)等纖維織物，已有研究[6-10]考慮將相變材料與氣凝膠運(yùn)用于消防服面料中，結(jié)果表明材料可提高消防服的熱防護(hù)效率，增加保護(hù)時(shí)間。然而，高熱阻與低透濕性的特點(diǎn)使長(zhǎng)時(shí)間處于熱暴露中的消防服及衣下空間蓄積熱量[11]，存在皮膚燒傷風(fēng)險(xiǎn)。人體在熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生體溫升高、大量排汗等生理反應(yīng)，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的熱應(yīng)激效應(yīng)損害人體健康[12]。因此，許多學(xué)者探究了穿著消防服作業(yè)時(shí)的人體生理變化[13]，從調(diào)整執(zhí)行任務(wù)的方式[14]、采用多種主動(dòng)冷卻手段[15]等方面，研究如何降低熱應(yīng)變，減少消防員受到的傷害。消防服的研究側(cè)重防護(hù)功能，但活動(dòng)性與舒適性的需求依然不可忽視。厚重寬大的消防裝備在一定程度上阻礙了人體活動(dòng)，降低消防作業(yè)效率。探究著裝人體活動(dòng)變化，優(yōu)化消防服結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)，使之更符合人體工效學(xué)是目前的研究熱點(diǎn)之一[16-17]。

隨著研究體系的完善，消防服研究領(lǐng)域形成了多樣化的研究中心與前沿分支。為更好地理清消防服研究的發(fā)展脈絡(luò)，可以使用文獻(xiàn)計(jì)量法剖析消防服研究現(xiàn)狀。CiteSpace知識(shí)可視化軟件是一種知識(shí)圖譜繪制工具，可以將一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究發(fā)展過程展現(xiàn)于引文網(wǎng)絡(luò)圖譜，并標(biāo)識(shí)出作為知識(shí)基礎(chǔ)的引文節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)和共引聚類所表征的研究前沿[18]。目前，CiteSpace已運(yùn)用于服裝領(lǐng)域[19-20]，用以考察學(xué)科的研究動(dòng)態(tài)，但尚無針對(duì)消防服這一具體類別的分析。

本文選取了1991—2018年Web of Science核心合集中有關(guān)消防服研究的500余篇文獻(xiàn)，利用CiteSpace軟件進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)、共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、共被引網(wǎng)絡(luò)等可視化圖譜分析。目的在于把握該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及動(dòng)態(tài)前沿，預(yù)測(cè)未來發(fā)展趨勢(shì)，為深入開展相關(guān)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本次研究對(duì)象為消防服，在Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中對(duì)主題為消防服的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，檢索策略如表1所示，共獲得文獻(xiàn)555篇。設(shè)置時(shí)間跨度為1991—2018年(至2018年10月28日)，包含過去28年的檢索記錄。數(shù)據(jù)下載為全紀(jì)錄與引用的參考文獻(xiàn)純文本格式，便于軟件在合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、文獻(xiàn)共被引分析中的數(shù)據(jù)處理。

表1 檢索策略Tab.1 Search strategy

用CiteSpace中的數(shù)據(jù)處理工具對(duì)下載的所有數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行除重，最終過濾出文獻(xiàn)共550篇，用于后續(xù)的分析。

1.2 研究方法

將獲得的數(shù)據(jù)記錄導(dǎo)入CiteSpace5.3.R4。設(shè)置參數(shù):時(shí)間分區(qū)1991—2018年，切片單位1年，主題詞來源默認(rèn)全選，閾值選擇Top50，不剪枝，可視化默認(rèn)系統(tǒng)選擇。節(jié)點(diǎn)類型分別選擇機(jī)構(gòu)、國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、文獻(xiàn)、作者、期刊共被引，單獨(dú)繪制可視化圖譜。

軟件生成的圖譜由節(jié)點(diǎn)和連線組成。節(jié)點(diǎn)代表選擇的作者、國(guó)家、機(jī)構(gòu)、被引文獻(xiàn)等元素，連線表示其兩端元素具有合作、共現(xiàn)或共被引的關(guān)系。連線與節(jié)點(diǎn)顏色表示首次出現(xiàn)或被引的時(shí)間。節(jié)點(diǎn)外圈顏色代表中介中心性，用以發(fā)現(xiàn)與衡量文獻(xiàn)的重要性；中心顏色表示文獻(xiàn)的爆發(fā)性。節(jié)點(diǎn)大小表征了出現(xiàn)或被引頻次[21]。

2 文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

使用Web of Science中“創(chuàng)建引文報(bào)告”功能，對(duì)555篇文獻(xiàn)進(jìn)行處理，獲得2 442篇去除自引的施引文獻(xiàn)，分別按出版年進(jìn)行分析(圖1)。研究期間內(nèi)，發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量和施引文獻(xiàn)數(shù)量整體均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。該現(xiàn)象表明有關(guān)消防服的學(xué)術(shù)成果日漸豐富，學(xué)者們?cè)絹碓疥P(guān)注消防安全問題。1991—2000年，發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量較少，10年內(nèi)年平均文獻(xiàn)數(shù)量低于5篇。施引文獻(xiàn)的數(shù)量與變化與發(fā)表文獻(xiàn)相似。此時(shí)消防服研究還處于起步階段，學(xué)者們集中于開發(fā)評(píng)估消防服熱防護(hù)性的測(cè)試方法，考察消防員作業(yè)時(shí)生理及心理的變化。2001—2009年，研究步入發(fā)展期。發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量的年平均增長(zhǎng)率為23.3%，其中2007年與2009年存在小幅度的負(fù)增長(zhǎng)，但在合理的波動(dòng)范圍內(nèi)。施引文獻(xiàn)數(shù)量的年平均增長(zhǎng)率為22.1%，與發(fā)表文獻(xiàn)相似。文獻(xiàn)數(shù)量呈逐年遞增趨勢(shì)，但增長(zhǎng)率卻逐年遞減，表明2006—2009年內(nèi)研究發(fā)展速度放緩。2010—2017年，年均發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量超過40篇，年均施引文獻(xiàn)數(shù)量超過200篇，研究進(jìn)入相對(duì)繁榮期。2018年因文獻(xiàn)記錄不完整而不納入分析。

圖1 出版文獻(xiàn)及引文數(shù)量Fig.1 Number of published articles and references

使用Web of Science中“分析檢索結(jié)果”功能，獲得99種不同的研究方向，主要研究方向?yàn)椴牧峡茖W(xué)(38.6%)、工程學(xué)(32.8%)、公共環(huán)境職業(yè)健康(14.6%)、心理學(xué)(8.3%)、體育科學(xué)(7.7%)等。結(jié)果表明，消防服研究廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，常使用材料科學(xué)、工程學(xué)的研究辦法來改善職業(yè)健康，包括消防員的生理與心理問題。獲得文獻(xiàn)來源出版物共270個(gè)，主要期刊為Textile Research Journal(5.8%)、Ergonomics(5.0%)、Fire Technology(4.0%)、Journal of Occupational and Environmental Hygiene(3.1%)等，涉及紡織材料、人體工程學(xué)、消防技術(shù)、職業(yè)衛(wèi)生與醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域。前10種主要期刊平均影響因子(Impact factor，IF)為1.951。因此，消防服研究常伴隨著多學(xué)科的交互融合，且目前仍圍繞紡織科學(xué)和人體工效學(xué)兩大主題展開研究工作。然而，IF反映該領(lǐng)域在學(xué)術(shù)界的認(rèn)可度并不高，主要是由紡織服裝學(xué)科的性質(zhì)決定(表2、表3)。

表2 主要研究方向文獻(xiàn)數(shù)量Tab.2 Main research directions and number of articles

表3 主要期刊文獻(xiàn)數(shù)量Tab.3 Number of main publications and articles

3 共引網(wǎng)絡(luò)分析

3.1 國(guó)家、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

節(jié)點(diǎn)類型同時(shí)選擇國(guó)家和機(jī)構(gòu)，繪制出國(guó)家、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，共80個(gè)節(jié)點(diǎn)、138條連線，網(wǎng)格密度為0.0437。如圖2所示，中介中心性較強(qiáng)的國(guó)家依次為美國(guó)(0.18)、中國(guó)(0.1)、加拿大(0.1)，在消防服研究領(lǐng)域具有重要影響力。節(jié)點(diǎn)與連線顏色表明美國(guó)與加拿大開展相關(guān)研究工作較早。出版文獻(xiàn)數(shù)量與高質(zhì)量的學(xué)術(shù)成果反映了美國(guó)在消防服研究領(lǐng)域的重要地位。由于美國(guó)、加拿大兩國(guó)地廣人稀，森林覆蓋面積大，夏季持續(xù)高溫干燥的氣候易導(dǎo)致破壞性極大的森林火災(zāi)，做好消防工作、保障消防員安全一直是當(dāng)?shù)氐臒狳c(diǎn)問題。中國(guó)針對(duì)消防服的研究雖然起步較晚，但文獻(xiàn)數(shù)量?jī)H次于美國(guó)，表現(xiàn)出較高的研究熱度。

國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)顯示，美、中、加三國(guó)之間學(xué)術(shù)交流密切，且與英國(guó)、法國(guó)、瑞士等國(guó)家建立了合作關(guān)系。前5位高產(chǎn)機(jī)構(gòu)依次為東華大學(xué)(41)、北卡羅來納州立大學(xué)(23)、阿爾伯塔大學(xué)(16)、匹茲堡大學(xué)(14)與美國(guó)職業(yè)安全與衛(wèi)生研究所(13)。除東華大學(xué)來自中國(guó)外，其他四所均為美國(guó)研究機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)顯示，東華大學(xué)、愛荷華州立大學(xué)、阿爾伯塔大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)間存在學(xué)術(shù)合作關(guān)系，但整體機(jī)構(gòu)間合作還有待加強(qiáng)。

3.2 核心作者

共被引作者由兩個(gè)作者共同被其他文獻(xiàn)引用產(chǎn)生，高影響力作者的學(xué)術(shù)成果總是被引次數(shù)多，中心性高代表該作者的研究?jī)?nèi)容是研究領(lǐng)域內(nèi)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。生成的作者共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜共489個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 987條連線，網(wǎng)格密度0.016 7。圖3顯示了聚類后的圖譜。軟件識(shí)別出最大的5個(gè)集群依次為熱防護(hù)性、熱應(yīng)力、補(bǔ)液、步態(tài)、通風(fēng)，輪廓值(S值)分別為0.814、0.685、0.872、0.843、0.948，均接近1，表明以上聚類的內(nèi)部同質(zhì)性較高，獲得的結(jié)果可信。圖3可以直觀地發(fā)現(xiàn)，#0熱防護(hù)性和#1熱應(yīng)力是擁有被引作者最多的兩個(gè)集群。通過局部放大圖可知，Torvi DA、Song GW、Barker RL和Rossi R是研究消防服及服用面料熱防護(hù)性能的核心作者。Holmer I、Mclellan TM、Havenith G、Barr D和Cheung SS在研究穿著消防服時(shí)人體受到的熱應(yīng)力方面有著突出貢獻(xiàn)。

圖2 國(guó)家、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)Fig.2 National and institutional cooperation networks

圖3 作者共被引網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Co-cited author network

表4為出現(xiàn)頻次與中介中心性分別排名前5位的共被引作者。出現(xiàn)頻次最高的作者Rossi R主要致力于熱生理模型的研究，還涉及熱防護(hù)性能測(cè)試、衣下空氣層形態(tài)及分布、服裝微氣候中熱傳遞過程等多方面[22-25]。Barker RL研究?jī)?nèi)容廣泛，主要討論了不同暴露條件下消防服的熱防護(hù)性能[26]，以及消防服材料的傳熱與儲(chǔ)熱等內(nèi)容。Torvi DA不僅具有高出現(xiàn)頻次，且呈現(xiàn)出強(qiáng)中心性，其研究?jī)?nèi)容具有很高的價(jià)值。20世紀(jì)90年代末期，他基于小尺寸臺(tái)式測(cè)試，分析了織物與傳感器間空氣層的對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射熱傳遞過程，并建立了“織物-空氣層-傳感器”系統(tǒng)一維熱傳遞模型[27]。在此基礎(chǔ)上，Song GW[28]開發(fā)了一種數(shù)值模型，能夠預(yù)測(cè)服裝與假人皮膚間空氣層的熱傳遞過程。Cheung SS、Barr D、Simth DL與Meclellan TM均是消防服熱應(yīng)力研究的核心作者。此外，以上作者致力于降低人體的熱應(yīng)激反應(yīng)，常涉及冷卻方法與裝置的研究，因此具有很強(qiáng)的中介中心性。Coca A來自聚類#4步態(tài)，他注意到消防裝備對(duì)人體活動(dòng)的限制，專注于消防服活動(dòng)性與舒適性的研究。分析發(fā)現(xiàn)，除Coca A以外的其他作者均來自最大的兩個(gè)聚類，高被引頻次與強(qiáng)中心性再次驗(yàn)證了熱防護(hù)性與熱應(yīng)力是消防服領(lǐng)域最活躍的兩個(gè)研究主題。

表4 按頻次和中心性排序的共被引作者Tab.4 Co-authors sorted by frequency and centrality

3.3 共被引文獻(xiàn)分析

特定的研究領(lǐng)域可以被概念化為從研究前沿到知識(shí)基礎(chǔ)的時(shí)間映射[29]。若將數(shù)據(jù)庫中獲得的論文作為研究前沿，那么被引文獻(xiàn)則形成了相應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)。文獻(xiàn)共被引分析方法被廣泛地應(yīng)用于挖掘特定領(lǐng)域的研究進(jìn)展。利用CiteSpace提取參考文獻(xiàn)9 948篇，選擇每個(gè)時(shí)間切片中常被引的前50篇繪制共被引文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜，共429個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 167條連線，網(wǎng)格密度0.012 7。聚類后，模塊值(Q值)為0.830 3，顯示劃分出的集群結(jié)構(gòu)顯著。網(wǎng)絡(luò)平均輪廓值(S值)僅0.296 6，這是由于小規(guī)模集群的輪廓值過小導(dǎo)致。主要集群的S值均大于0.5，顯示聚類合理。因此本文以分析有效集群為主，小集群僅作為參考。

CiteSpace依據(jù)譜聚類算法提供自動(dòng)聚類的功能，選擇從標(biāo)題中提取聚類關(guān)鍵詞，使用對(duì)數(shù)似然比(log-likelihood ratio，LLR)算法提取的關(guān)鍵詞表現(xiàn)集群的獨(dú)特性，圖4是獲得的聚類網(wǎng)絡(luò)。研究主題包括#0物質(zhì)傳遞、#1多倫多消防員、#2個(gè)人冷卻裝備、#4生理職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、#5外層服裝組合、#6熱應(yīng)力、#7消防服、#9相變材料涂層織物，其中#0、#1和#2是軟件識(shí)別出的最主要消防服研究主題。最大集群S值為0.819，表現(xiàn)出最高的同質(zhì)性水平，集群包含66篇參考文獻(xiàn)，平均引用時(shí)間為2012年，主要研究消防服的質(zhì)傳遞過程。從主要文獻(xiàn)及代表作者可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)法和數(shù)值模擬是研究面料層間及衣下空氣層質(zhì)傳遞的重要手段。第二大聚類S值為0.803，包含45篇文獻(xiàn)，引用高峰期在2005年。該聚類與熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)位置相近，表明兩個(gè)集群聯(lián)系密切。其研究?jī)?nèi)容是通過研究多倫多消防員作業(yè)時(shí)的生理變化，衡量人體受到的熱應(yīng)力水平。#2個(gè)人冷卻裝備與#1多倫多消防員存在重疊部分。冷卻裝置是消防服領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，利用#9相變材料降低人體熱應(yīng)力被證實(shí)為一種有效的方法。改變聚類詞方法，集群#7出現(xiàn)“動(dòng)作”“步態(tài)”等主題，可以確定該聚類主要關(guān)注消防服對(duì)人體肢體活動(dòng)及步態(tài)特征影響的生物力學(xué)研究。

使用軟件的“突發(fā)性檢測(cè)”功能獲得14篇具有高突發(fā)性的參考文獻(xiàn)，表5顯示了前10篇的具體信息。2008年，Keiser C等[30]研究了穿著消防服時(shí)出汗假人軀干表面的水分分布與多層織物間的水分傳遞過程。SONG G[31]利用三維人體掃描及逆向工程技術(shù)測(cè)量了不同消防服下的空氣層，利用燃燒假人評(píng)估空氣層與熱防護(hù)性的關(guān)系。因此，不同功能的假人及三維掃描技術(shù)逐漸應(yīng)用于檢測(cè)消防服的性能。

圖4 文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Co-cited literature network

參考文獻(xiàn)強(qiáng)度時(shí)間2000—2018年KEISERC,2008,TEXTRESJ,V78,P6043.38332013—2015SONGG,2007,JINDTEXT,V36,P1935.02232012—2014COCAA,2008,EURJAPPLPHYSIOL,V104,P3513.41872011—2012VONHEIMBURGE,2006,ERGONOMICS,V49,P1114.74192009—2013GIESBRECHTGG,2007,AVIATSPACEENVIRMD,V78,P5614.48992009—2011CHITRPHIROMSRIP,2005,HEATMASSTRANSFER,V41,P2064.74192009—2013BARKERRL,2006,TEXTRESJ,V76,P27,5.37542008—2014DREGERRW,2006,ERGONOMICS,V49,P9113.92492007—2012SELKIRKGA,2004,JOCCUPENVIRONHYG,V1,P5219.25062006—2012ROSSIR,2003,ERGONOMICS,V46,P10175.10242006—2011

突發(fā)性文獻(xiàn)被頻繁引用集中在2006—2015年，且這些文獻(xiàn)大多數(shù)仍來自最大的兩個(gè)主題集群。突發(fā)持續(xù)時(shí)間表明Rossi R、Selkirk GA、Dreger RW和Barker RL發(fā)表成果持續(xù)高被引達(dá)6年以上，而鄰近的幾篇文獻(xiàn)的突發(fā)性持續(xù)時(shí)間大大縮短為2～3年，2015年后未再檢測(cè)出具有突發(fā)性的文獻(xiàn)。

4 研究熱點(diǎn)與前沿

相較文獻(xiàn)共被引需通過聚類詞和關(guān)鍵文獻(xiàn)分析獲得結(jié)果，共詞分析獲得的網(wǎng)絡(luò)圖譜更加直觀，利于研究者對(duì)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題進(jìn)行分析。使用關(guān)鍵詞共現(xiàn)方法，可以獲得消防服的熱點(diǎn)主題。CiteSpace提供了兩種提取關(guān)鍵詞的方法:第一種是文獻(xiàn)的原始關(guān)鍵詞；第二種是從標(biāo)題、作者關(guān)鍵詞、摘要中共同提取并處理后的名詞術(shù)語。本文選擇的是第一種方法，可視化方法選擇時(shí)區(qū)視圖，從時(shí)間維度上展現(xiàn)研究的演進(jìn)。

表6分別顯示了前十位高頻與強(qiáng)中心性的關(guān)鍵詞。出現(xiàn)頻次最高的是消防員、防護(hù)服，界定了研究領(lǐng)域。其次是性能、運(yùn)動(dòng)、熱應(yīng)力，分別指出了研究的目的、條件與指標(biāo)。針對(duì)消防服的研究主要目的是提高服裝的防護(hù)性與舒適性，相關(guān)實(shí)驗(yàn)通常是在模擬消防工作的運(yùn)動(dòng)中完成；在此過程中，采用生理指標(biāo)衡量熱應(yīng)力水平，從中心性列表中也可以獲得溫度、心率等相關(guān)指標(biāo)。另外，對(duì)面料本身結(jié)構(gòu)、性能等的研究也必不可少。暴露是中心性最強(qiáng)的關(guān)鍵詞，學(xué)者們常探究不同暴露條件下的消防服性能，如低輻射熱暴露、高輻射熱暴露、冷暴露等。

表6 按頻次和中心性排序的關(guān)鍵詞Tab.6 Keywords sorted by frequency and centrality

根據(jù)發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量，將研究期分為4個(gè)時(shí)間段(階段Ⅰ，階段Ⅱ，階段Ⅲ和階段Ⅳ)，圖5顯示了四個(gè)階段的共現(xiàn)詞網(wǎng)絡(luò)，可獲得不同時(shí)期的研究主題。

圖5 共現(xiàn)詞網(wǎng)絡(luò)Fig.5 Collocate network

1)階段Ⅰ:“防護(hù)服”“熱應(yīng)力”及生理指標(biāo)是最主要的關(guān)鍵詞。熱應(yīng)激的預(yù)測(cè)?；谌梭w熱調(diào)節(jié)模型，如Stolwijk的25節(jié)點(diǎn)模型、Gagge的雙節(jié)點(diǎn)模型、15區(qū)段的Fiala模型等，預(yù)測(cè)皮膚溫度、核心溫度等生理參數(shù)，評(píng)估消防員的熱應(yīng)激反應(yīng)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定了一系列熱應(yīng)力與熱應(yīng)激評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)[32]。其中，ISO 7243—2017提供了基于WBGT(濕球溫度)指數(shù)的評(píng)估熱環(huán)境的簡(jiǎn)單方法。通過人體熱平衡方程計(jì)算獲得的熱應(yīng)激指標(biāo)(PHS)可用于熱應(yīng)力與最大暴露時(shí)間的分析，這種方法被ISO 7933—2004采用。在極端熱環(huán)境中，為了評(píng)估暴露于熱環(huán)境中的熱應(yīng)力，ISO 9886—2004規(guī)定了生理參數(shù)及生理反應(yīng)的測(cè)量方法。此外，Moran DS[33]于1998年提出了基于核心溫度和心率的PSI(physiological strain index)生理應(yīng)激指標(biāo)。多次人體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在大多數(shù)環(huán)境條件和活動(dòng)水平下，PSI指標(biāo)可以較好地反應(yīng)人體的熱應(yīng)激水平。Havenith G探究了人體生理參數(shù)與熱應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)系，在人體皮膚出汗的研究上做出了巨大貢獻(xiàn)。

2)階段Ⅱ:新增了“熱”“暴露”等關(guān)鍵詞，以及“閃火”“皮膚燒傷”等次級(jí)詞。消防服的熱防護(hù)性能的研究主要利用皮膚燒傷等級(jí)和達(dá)到二級(jí)燒傷的時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，常基于皮膚傳熱模型(Pennes生物熱傳遞模型、生物熱波模型)與皮膚燒傷預(yù)測(cè)模型(Henriques燒傷積分模型、Stoll二級(jí)燒傷準(zhǔn)則)。皮膚模擬傳感器被開發(fā)以更好地模擬皮膚并獲取皮膚表面的熱信息。ISO與ASTM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)制定的織物熱防護(hù)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的熱暴露類型包括明火和輻射熱暴露，熱流密度設(shè)置在5～84 kW/m2，包含了低熱至高熱多種情況。燃燒假人測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)了三維人體不同部位的燒傷預(yù)測(cè)，統(tǒng)一規(guī)范的實(shí)驗(yàn)方法被納入ASTM F1930—2000與ISO 13506—2008。

3)階段Ⅲ:研究步入繁榮期，水分對(duì)熱防護(hù)性的影響、空氣層的熱傳遞及負(fù)荷下的步態(tài)穩(wěn)定等內(nèi)容成為消防服研究的熱點(diǎn)。目前，對(duì)水分的探究尚處于織物實(shí)驗(yàn)階段，常在熱暴露前潤(rùn)濕織物或使用蒸汽發(fā)生裝置進(jìn)行研究。內(nèi)外層織物的水分對(duì)熱傳遞的影響有著顯著差異[34]。在6.3 kW/m2低輻射暴露下，含水量為織物質(zhì)量的15%時(shí)，熱防護(hù)性最差[35]。這些結(jié)論顯示了水分對(duì)消防服熱防護(hù)性能的復(fù)雜影響。衣下空氣層厚度的大小及分布顯著影響傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射傳熱。非接觸式三維人體掃描被用于獲得衣下空氣層的分布情況，以研究與服裝熱防護(hù)性能的關(guān)系[31]。由于難以通過實(shí)驗(yàn)獲得空氣層的傳熱過程，學(xué)者們建立了一維及多維的空氣層傳熱模型[27-28]?；诿媪鲜湛s與運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空氣層厚度的變化，動(dòng)態(tài)的傳熱模型開始確立[36]。在消防服對(duì)人體步態(tài)影響方面，利用三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)獲得消防員穿著消防服、消防靴，佩戴自給式呼吸器(SCBA)時(shí)的關(guān)節(jié)活動(dòng)角度(ROM)，以評(píng)估裝備對(duì)人體活動(dòng)性的影響[37-38]。近年來，足底壓力中心(COP)的運(yùn)動(dòng)軌跡及速度變化被用于考察穿戴消防裝備后的步態(tài)穩(wěn)定性，提示了負(fù)重可能帶來的身體疲勞與骨肌損傷風(fēng)險(xiǎn)[39]。

4)階段IV: 水分對(duì)熱防護(hù)性能的影響研究顯示出較強(qiáng)的持續(xù)性。多種熱暴露條件、多層織物性能、水分分布與含量、空氣層厚度及位置被更多地列入討論。模擬人體的圓柱出汗軀干和出汗假人被廣泛地用于研究高溫液體、蒸汽與低輻射熱對(duì)消防服熱防護(hù)性的影響[30，40]。由于火災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性，針對(duì)消防服的研究無法使用真人進(jìn)行測(cè)試，數(shù)值模擬成為建立熱濕傳遞模型、預(yù)測(cè)溫度及燒傷的主要手段。由以上演化路徑可知，熱應(yīng)力是貫穿始終的經(jīng)典主題。隨著研究的深入，產(chǎn)生了多樣化的學(xué)科分支，近年來出現(xiàn)了“微膠囊”“通風(fēng)”“自然對(duì)流”等關(guān)鍵詞。由此推測(cè)，未來的研究方向?qū)?huì)涉及采用新興科技開發(fā)適用于消防服的功能性面料以增加熱防護(hù)性能，以及運(yùn)用通風(fēng)散熱手段以降低熱應(yīng)激等方面。

5 結(jié) 論

本文利用CiteSpace軟件對(duì)1991—2018年消防服研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化處理，剖析了研究現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)前沿。

發(fā)表文獻(xiàn)和施引文獻(xiàn)數(shù)量整體均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，局部存在合理波動(dòng)。近年來，年均發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量超過40篇，年均施引文獻(xiàn)數(shù)量超過200篇，表明消防服已引起學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。主要研究領(lǐng)域?yàn)椴牧峡茖W(xué)與工程學(xué)，期刊涉及紡織材料、人體工程學(xué)、消防技術(shù)、職業(yè)衛(wèi)生與醫(yī)學(xué)等學(xué)科，反映了較強(qiáng)的學(xué)科交叉特點(diǎn)。

美國(guó)、中國(guó)、加拿大是消防服研究的主要國(guó)家。出版文獻(xiàn)數(shù)量與高質(zhì)量的學(xué)術(shù)成果反映了美國(guó)在消防服研究領(lǐng)域的重要地位。東華大學(xué)、北卡羅來納州立大學(xué)、阿爾伯塔大學(xué)作為高產(chǎn)機(jī)構(gòu)，其研究成果具有重要影響力。Torvi DA、Song GW、Barker RL和Rossi R是研究消防服熱防護(hù)性能的核心作者。Holmer I、Mclellan TM、Havenith G、Barr D和Cheung SS在消防服熱應(yīng)力的研究中具有突出成就。

物質(zhì)傳遞、熱應(yīng)力、冷卻裝置研究是最重要的主題?；谌梭w熱調(diào)節(jié)模型，預(yù)測(cè)皮膚溫度、核心溫度、心率等生理參數(shù)以評(píng)估消防員的熱應(yīng)激反應(yīng)，包含多層織物、水分含量與分布、空氣層厚度和位置的熱濕傳遞理論日漸確立。數(shù)值模擬方法已成為評(píng)估消防服熱防護(hù)性能的主要手段。未來的研究方向?qū)?huì)涉及采用新興科技開發(fā)適用于消防服的功能性面料以增加熱防護(hù)性能，以及運(yùn)用通風(fēng)散熱手段以降低熱應(yīng)激等方面。