工作强度与热应激对脚手架工人安全性的影响：基于心率监测与热舒适指数的现场研究

为探究高空作业环境下工作强度与热应激对脚手架工人安全性的影响，研究人员通过现场监测167名工人的心率（HR）及环境参数，分析了脚手架特征、工人个体因素、气候条件及热指数（WBGT、UTCI、PET、SET*）与HR的关联。研究发现垂直移动、体重增加及高龄会显著影响HR，而热指数值在极端冷热条件下与HR变化趋势相关。该研究为高空作业安全管理提供了生理学依据，对预防工伤事故具有重要意义。

　　

在建筑行业中，脚手架工人长期面临高空作业和复杂气候环境的双重挑战，其安全问题亟待解决。高空作业不仅带来心理压力，还因脚手架结构状态多变而增加操作风险。据统计，坠落事故是建筑业伤亡的主要原因之一，例如波兰2022年有467人因高处坠落受伤，其中9人死亡；美国2020年建筑业死亡事故中52起为脚手架坠落。夏季事故发生率显著高于其他季节，极端天气事件（如高温、强风）的频发进一步加剧工人身体负荷，凸显实时监测气候条件与工人生理状态的紧迫性。

为系统评估脚手架工人的工作强度与安全性，波兰罗兹理工大学的研究团队在《Safety Science》发表论文，通过现场实测86处脚手架的167名工人的心率（HR）数据，结合环境参数与热指数分析，揭示了工作活动、气候因素与生理响应之间的复杂关系。研究覆盖2016年5月至2018年7月，跨春、夏、秋、冬四季，使用Garmin Fenix 3 HR设备以ECG技术连续监测HR，同时利用KIMO AMI 310仪器记录温度、湿度、风速等气候参数，并计算WBGT（湿球黑球温度）、UTCI（通用热气候指数）、PET（生理等效温度）、SET*（标准有效温度）等热指数。样本队列来自波兰不同地区的建筑工地，工人年龄19-64岁，均为男性，平均年龄38岁，平均体重82.2 kg，BMI 26.2 kg/m²。

3.1 平均与最大心率特征

HR监测结果显示，最小HR为35 bpm（一名马拉松训练者），平均HR范围70-163 bpm，最大HR达197 bpm。工人日均行走距离8683米，垂直攀爬249米。统计发现HR与行走距离、攀爬高度呈弱正相关（Pearson系数0.25、0.21），但与脚手架尺寸（高度、面积、高宽比）无显著关联。体重增加会推高HR，而年龄增长则导致HR下降，50岁以上工人维持高HR（80-100% HR_max）的时间更长。

3.2 瞬时HR与工作活动的关联

工人从事多样任务（如抹灰、拆卸、操作绞盘等），HR波动与活动强度直接相关。垂直移动时HR显著上升，例如攀爬脚手架期间HR瞬时升高，随后在休息阶段下降。重体力作业（如拆除屋顶瓦片）使HR持续处于高负荷状态，其中一名25岁工人HR_max接近100%的时间占比达28.9%。

3.3 HR与气候参数的关系

气温（4.5-37.2°C）和湿度（17.4-88.6%）对HR的影响呈现区间差异性：低温段（≤17°C）HR随温度上升而增加，舒适温度段（17-21°C）HR略降，高温段（>26°C）HR再度上升。高湿度（>70%）环境下HR亦有所升高。最高HR多出现在10-12°C温和条件及40-53%湿度范围内，表明工人在此环境中体力输出更大。

3.4 最大心率与热指数的交互作用

分析WBGT、UTCI、PET、SET与HR的关联发现：在冷感区间（如UTCI“冷”、PET“极冷”），HR随指数值上升而增加；在热感极端区间（如WBGT“极热”、UTCI“非常热”），HR同样呈上升趋势，但工人维持高HR的时间比例降低，提示高温下休息时间延长。SET在高温区间的指示趋势与其他指数略有差异。总体而言，热指数与HR未呈现线性关系，但能反映热应激对生理负荷的累积效应。

4.1 管理启示与局限性

研究表明，单一热指数难以全面评估工人疲劳风险，需结合实时HR监测与气候数据综合决策。管理措施包括：依据天气预报调整工作强度、提供休息区与 hydration（补水）计划、推广冷却背心等防护装备。然而，现场应用的挑战在于脚手架类型、工人个体差异及气候多变性的干扰，未来需延长监测周期以增强统计效力。

该研究首次系统揭示了脚手架工人HR与热应力的关联规律，证实高空作业中垂直移动与气候条件是影响生理负荷的关键因素。结论强调，整合HR监测与热指数评估可有效预警疲劳风险，为制定动态安全管理策略提供科学依据。在气候变暖背景下，该成果对降低建筑业工伤率、保障工人健康具有重要实践价值。