清华大学学报(自然科学版)

作者：徐明伟, 王科, 刘昱彤, 王佳, 戴超, 冯瑞, 侯志强

单位：1. 北京石油化工学院 安全工程学院, 北京 102617,2. 清华大学 安全科学学院, 北京 100084,3. 中国地质大学北京 工程技术学院, 北京 100083,4. 北京科技大学 大安全科学研究院, 北京 100083,5. 北京科技大学 土木与资源工程学院, 北京 100083

关键词：高层救援,火灾事故,下肢肌肉,肌肉疲劳,负重爬楼梯

基金：国家自然科学基金项目(52404195),北京市教委科技项目(KM202310017002)

为分析消防员在负重爬楼梯过程中的步态特征及其对能量消耗的影响, 该文基于步态参数建立支持向量机(SVM)模型预测能量消耗。实验选取24名受试者先后进行A、B两组实验, 分别在无负重和负重条件下进行爬楼梯, 采集步态数据并进行统计分析。结果显示：在负重状态下, 受试者步频、步长、跨步长、双脚支撑相、速度显著减小, 而能量消耗、单脚支撑相、周期时间等步态参数显著增大。步态参数相关性分析表明, 能量消耗与双脚支撑相、周期时间、速度、步长、跨步长之间存在显著关联。该研究构建了SVM模型来预测能量消耗, 模型展现出良好的拟合度(R2=0.858 36)。对负重爬楼梯过程中的疲劳风险进行评估, 发现大多数受试者面临较高的运动强度和疲劳风险。该研究为优化消防员训练和提高其工作效率提供了理论和实证支持。

来源：2025年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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