基于FTA的電梯安全影響因素分析

徐子明

摘 要：電梯設備安全是安全生產(chǎn)的保障，不僅關系到人員的生命安全，也關系到社會穩(wěn)定。近年來，隨時電梯數(shù)量的不斷增多，電梯事故發(fā)生比例也越來越高，電梯運行安全問題成為了人們關注的焦點。影響電梯安全使用的影響因素較多而且具有極大的模糊性，以往檢驗電梯安全時單一以電梯的機械和電氣部分為主要對象，存在不能確定電梯動態(tài)運行安全的弊端。本文運用FTA分析法分析了影響電梯安全運行的主要因素，提出了提高電梯安全運行可靠性的途徑與措施，以期為我國今后的電梯日常檢驗和安全監(jiān)察提供指導。

關鍵詞：電梯；安全；FTA；影響因素

中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A

一、電梯的基本組成

電梯是一種沿兩根垂直（或垂直傾斜度小于15°）的剛性導軌從一個高度運行至另一個高度的升降裝置。電梯一般由其所依附的建筑物和八個系統(tǒng)組成，電梯所依附的建筑物有機房和井道。八個系統(tǒng)為：曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)。

二、電梯事故特征與預防

電梯安全事故：指電梯從安裝到使用的各個環(huán)節(jié)中，發(fā)生的意外損害事件。電梯安全事故包括人身傷害事故、設備損壞事故和復合性事故。人身傷害事故包括人員剪切、擠壓、墜落、撞擊、觸電、燒傷等。設備損壞事故包括設備機械磨損、絕緣損壞、火災、濕水等。當前電梯事故的特點是：事故中人身傷害事故多，傷亡者中操作人員所占比例大。預防電梯事故就必須做好教育工作、技術工作和管理工作。

三、電梯安全運行主要影響因素分析

影響電梯安全運行的主要因素包括：人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、管理的缺陷。

1 人的不安全行為

人的不安全行為呈現(xiàn)幾個比較突出的特點：（1）違章操作；（2）無證操作；（3）乘客的不安全行為。

海因里希將事故因果連鎖過程概括為五個要素，并用多米諾骨牌來形象地描述這種事故因果連鎖關系。根據(jù)海因里希五骨牌我們可將電梯事故中人的不安全行為分為五個要素：A1社會環(huán)境、A2人為失誤（或過失）、A3不安全行為和不安全狀態(tài)、A4意外事件、A5傷亡，其因果連鎖關系為A1→A2→A3→ A4→A5→A1。

安全管理工作的核心是防止人的不安全行為，消除機械或物質(zhì)的危害，這就必須加強探測技術和控制技術的研究，需要廣大的業(yè)主、物業(yè)管理人員以及電梯生產(chǎn)廠商、維護保養(yǎng)等單位幾方的共同努力，從電梯管理制度完善、業(yè)主乘梯安全知識普及等環(huán)節(jié)上下功夫，才有可能真正做到對人不安全行為的控制和預防。

2 物的不安全狀態(tài)

電梯的設備本體是由機械運動和電器控制及驅(qū)動兩大部分組成，二者故障引起事故的比例為機械故障30%，電氣故障70%，所以物的不安全狀態(tài)主要是指機械部分和電器部分故障。

3 管理的缺陷

根據(jù)海因里希的多米諾骨牌原理：社會環(huán)境和管理Al欠缺促成了A2人為失誤，因此加強電梯管理是遏制事故發(fā)生的必要條件，按照《特種設備安全監(jiān)察條例》有關規(guī)定，電梯的使用單位對電梯的安全使用承擔有不可推卸的責任，而目前由于各方面的原因，電梯使用單位的安全管理問題是不容樂觀的，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）電梯使用單位管理人員對電梯相關知識的匱乏。（2）電梯使用記錄和維護保養(yǎng)記錄不全或不規(guī)范。（3）電梯管理制度不完善。

四、電梯安全保護系統(tǒng)可靠性分析

1 可靠度的相關概念

1.1 定義系統(tǒng)（產(chǎn)品、部件、零件）從時刻t=0開始，在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)完成預定功能的概率，稱為該系統(tǒng)可靠度，記為R（t）。

1.2 串聯(lián)系統(tǒng)可靠度

式中：P（Ti>t）——部件A的可靠性概率；Ri（t）——部件Ai（i=1，2，……，n）的可靠度。

1.3 并聯(lián)系統(tǒng)可靠度

2 電梯安全保護系統(tǒng)的可靠性分析

2.1 電梯失控及超速保護系統(tǒng)分析

該系統(tǒng)由限速器和安全鉗構成，在限速器和安全鉗連桿處均設有電氣聯(lián)鎖開關，限速器動作時這兩處開關動作切斷電梯控制回路。

（1）系統(tǒng)可靠性框圖及可靠度

圖1為失控及超速安全保護系統(tǒng)可靠性框圖，可見該系統(tǒng)為一串并混聯(lián)系統(tǒng)。

A-限速器卡繩機構；B-限速器電氣聯(lián)鎖開關；C-安全鉗連桿機構及安全鉗楔塊；D-安全鉗電氣聯(lián)鎖開關；E-限速器鋼絲繩；F-限速鋼絲繩松繩、斷路保護開關。

系統(tǒng)可靠度為Rs=[1-（1-RE）（1-RF）][1-（1-RB）（1-RA（1-（1-RC）（1-RD）））]。則部件概率重要度可根據(jù)得出：

根據(jù)實際檢驗結(jié)果統(tǒng)計計算得出部件概率重要度。

IRS（A）>IRS（B）=IRS（C）=IRS（D）>IRS（E）=IRS（F）。

（2）FTA分析

①編制事故樹。

②求最小割集根據(jù)布爾代數(shù)化簡法T=A1+A2=X1X2+X3B1=X1X2+X3（X4+C1）=X1X2+X3（X4+X5X6）=X1X2+X3X4+X3X5X6得出3個最小割集：k1={X1，X2}，k2={X3，X4}，k3={X3，X5，X6}。

③重要度分析。由得出的3個最小割集可以看出：基本事件x3出現(xiàn)次數(shù)b3=2，其余各基本事件出現(xiàn)次數(shù)相同，即bi=1（i=1，2，3，4，5，6），所以X3的結(jié)構重要度最大，X1、X2、X3、X4、X5、X6雖然出現(xiàn)次數(shù)相同，b1=b2=b4=b5=b6，但X5、X6這兩個基本事件所處割集階數(shù)要比其他事件大，r5=r6=3>r1=r2=r4=2，所以，X5、X6的結(jié)構重要系數(shù)小于X1、X2、X4。而X1、X2、X4雖然出現(xiàn)次數(shù)相同，所處相關割集階數(shù)相同，但x4的相關出現(xiàn)次數(shù)a4=2>a1=a2=1，由此可以得出：Im（3）>Im（1）=Im（2）>Im（4）>Im（5）=Im（6）。

從概率重要度和結(jié)構重要度可以看出：比較而言限速器夾繩機構和電氣聯(lián)鎖開關十分重要，限速器鋼絲繩，松、斷繩保護開關，安全鉗連桿機構和制動楔塊從結(jié)構上講也很重要，但它們發(fā)生故障概率較小，所以在檢驗時應分清主次，對重點部位著重予以考慮。

2.2 電梯層門、轎門電氣聯(lián)鎖保護系統(tǒng)分析

建立該系統(tǒng)的目的是當電梯層門或轎門在開啟狀態(tài)時切斷電梯控制回路，防止電梯開門運行，該系統(tǒng)由層、轎門聯(lián)鎖觸點和門鎖繼電器組成。

（1）可靠性分析

①可靠性框圖。

②系統(tǒng)可靠度：根據(jù)可靠性框圖，該系統(tǒng)為一并聯(lián)系統(tǒng)。

系統(tǒng)可靠度為：RS=1-（1-RA）（1-RB）（1-RC）。

③部件概率重要度。根據(jù)實際檢驗結(jié)果統(tǒng)計計算得出部件概率重要度。

IRS（A）=IRS（B）>IRS（C）

（2）FTA分析

①編制事故樹。

②求最小割集。由事故樹可得T=xl+ x2+x3，則有三個最小割集k1={x1}，k2={x2}，k3={x3}。

③重要度分析。根據(jù)最小割集可以看出三個基本事件結(jié)構重要度相同， Im（1）=Im（2）=Im（3），但根據(jù)三個部件概率重要度分析，層門聯(lián)鎖觸點和轎門聯(lián)鎖開關失效的概率要比門鎖繼電器大。另外由于層門聯(lián)鎖觸點數(shù)量遠大于轎門聯(lián)鎖開關數(shù)量，任意一個失效都會導致頂上事件發(fā)生。因此在檢驗時應尤其注意檢查每一個層門聯(lián)鎖觸點是否處于有效狀態(tài)。

2.3 終端越位保護系統(tǒng)分析

終端越位保護系統(tǒng)是防止電梯在頂層端站或底層端站，不能正常停靠，超出正常平層位置導致沖頂和蹾底事故的發(fā)生。終端越位保護系統(tǒng)分為上下終端越位保護，由強迫減速開關，上下限位和上下極限開關組成，通過強迫減速、切斷控制回路、切斷動力電源三級保護來完成保護功能。本文以下終端保護系統(tǒng)為例進行分析，結(jié)果與上終端保護系統(tǒng)相同。

（1）可靠性分析

①根據(jù)該系統(tǒng)功能原理編制可靠性框圖。

②系統(tǒng)可靠度：該系統(tǒng)為一并聯(lián)系統(tǒng)，RS=1-（1-RA）（1-RB）（1-RC）。

③部件概率重要度：根據(jù)檢驗結(jié)果統(tǒng)計得出部件概率重要度。

可以得出：IRS（A）=IRS（B）>IRS（C）

（2）FTA分析

①編制事故樹。

②最小割集：根據(jù)事故樹T=xl+x2+ x3，則可得出一個最小割集：k1={x1，x2，x3}。

③部件結(jié)構重要度：Im（1）=Im（2）=Im（3）。

④重要度分析。從部件概率重要度計算結(jié)果可以看出x1、x2兩個基本事件對頂上事件的發(fā)生起很大作用，根據(jù)實際情況也可知道，如果前兩級保護失效，即使x3仍有效，轎廂很大的下沖慣性使得極限開關功能無法實現(xiàn)，仍有可能導致礅底事故發(fā)生。所以，提高強迫減速開關和限位開關的質(zhì)量以及安裝位置的正確程度對該系統(tǒng)可靠性的提高有很大作用。

五、提高電梯運行安全可靠性的途徑

1 問題

主要表現(xiàn)為隨著電梯各項技術的飛速發(fā)展，安全性能檢驗控制重點的技術針對性相對滯后，與電梯實際運行中的必要控制點存在明顯偏差。（1）在關注電梯安全性能的特殊要求時，《電梯監(jiān)督檢驗規(guī)程》出于規(guī)范檢驗行為的目的，嚴格限制了檢驗內(nèi)容、規(guī)定了檢驗合格判定標準，同時也限制了檢驗人員基于專業(yè)技術知識的綜合判斷能力。（2）在檢驗人力資源能力有限的情況下，《檢規(guī)》設置的檢驗技術重點也存在不合理之處。（3）在安裝監(jiān)督檢驗中，技術重點設置不合理，關注點偏重于安全部件，對實際運行的整體安全關注不夠。（4）發(fā)展過程中的偏差時有發(fā)生。

2 措施

（1）為提高檢驗工作效率，改進檢驗方法，重視驗收檢驗的質(zhì)量控制，應將驗收檢驗的安全性能控制重點放在對電梯長期運行有影響的技術細節(jié)上。（2）電梯型式試驗擔負著新型電梯安全性能的鑒定職責。（3）依據(jù)檢驗工作的實際情況，及時研究改進檢驗技術重點、促進電梯安全管理水平、統(tǒng)一各類電梯同類部件的安全檢驗技術標準、建立協(xié)調(diào)的電梯安全規(guī)范和技術標準化體系等，是特種設備安全檢驗機構管理部門的重要工作。

參考文獻

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