一起因自動扶梯零部件失效引發(fā)乘客受傷的案例

梁 驍 李 博 邱 郡

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200333）

自動扶梯是指帶有循環(huán)運(yùn)行的梯級，用于向上或向下輸送乘客的一種固定電力驅(qū)動設(shè)備，大都被安裝在商場、超市、地鐵站等人流量十分集中的場所。目前自動扶梯已成為市民群眾日常出行的重要組成部分，是城市運(yùn)行安全不可或缺的一環(huán)[1]。一旦自動扶梯發(fā)生人員傷害事件，將會造成較為嚴(yán)重的社會影響。

近幾年，全國各地發(fā)生的自動扶梯傷害事件多以乘用人員摔倒為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，某城市現(xiàn)有自動扶梯數(shù)量約為28000臺，每年因設(shè)備故障或人員的不安全乘坐行為引發(fā)的人員摔倒事件達(dá)到了400多起，造成上百名乘用人員受到肢體上的傷害[2]。其中，設(shè)備故障主要是指自動扶梯存在梯級與扶手帶運(yùn)動速度不同步的問題，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》中第5.6.1條（扶手帶的運(yùn)行速度相對于梯級、踏板或膠帶實(shí)際速度的允差為0～+2%）的規(guī)定[3]。

1 事故案例

2010年10月8日11點(diǎn)10分，某市一大型商場內(nèi)自動扶梯發(fā)生一起人員摔倒事故，造成2名乘用人員受到不同程度的傷害。事發(fā)時，一名近80歲高齡的老人曹某在其孫子的陪同下，乘用向上運(yùn)行的自動扶梯，由于該自動扶梯的左側(cè)扶手帶處于停滯運(yùn)行的狀態(tài)，造成在曹某前面的一名女乘客仰面摔倒，隨后該老人也隨即仰面摔倒，現(xiàn)場工作人員聞訊后，立即趕往該自動扶梯處，按下紅色急停按鈕，及時將自動扶梯制停。

圖1 事發(fā)地監(jiān)控錄像截圖

2 事故原因分析

2.1 設(shè)備概況

涉事自動扶梯型號：FT845，額定速度：0.50m/s，梯級寬度：1000mm，傾斜角：30°，提升高度：4.7m，輸送能力：9000人/h，制造單位：XX電梯有限公司，出廠日期：2007年7月1日。

2.2 相關(guān)試驗(yàn)情況

●2.2.1 故障代碼讀取

涉事自動扶梯控制系統(tǒng)的主板內(nèi)共記錄了100條故障記錄，故障發(fā)生的時間從10月8日04：21：23（實(shí)際時間為11：21：23）至10月8日07：39：52（實(shí)際時間為14：39：52），具體記錄情況見表1：

表1 故障代碼讀取情況

其中，序號為1、2的故障代碼記錄為現(xiàn)場勘查人員模擬動作底部按鈕開關(guān)以及急停開關(guān)，人為制造的設(shè)備故障，主要為確認(rèn)調(diào)取的故障代碼記錄的顯示時間與故障實(shí)際發(fā)生的北京時間的差別。通過查看調(diào)取的100條故障記錄，未發(fā)現(xiàn)事發(fā)時記錄的相關(guān)故障代碼（11時10分）。

●2.2.2 相關(guān)運(yùn)行試驗(yàn)

現(xiàn)場勘查人員將涉事自動扶梯正常啟動后發(fā)現(xiàn)，位于左側(cè)的扶手帶在運(yùn)行過程中存在有時停止運(yùn)行，有時緩慢向上運(yùn)行的問題。經(jīng)測量，左側(cè)扶手帶緩慢向上運(yùn)行時的運(yùn)行速度為0.21m/s，此時，梯級的運(yùn)行速度為0.48m/s，該自動扶梯的左側(cè)扶手帶運(yùn)行速度和梯級運(yùn)行速度允差達(dá)到了-56%。此時，一旦有人在乘坐自動扶梯的過程中，拉住左側(cè)扶手帶，即使其處于緩慢向上運(yùn)行的狀態(tài)，也必將造成乘用人員發(fā)生向后摔倒的傷害事故。

圖2 現(xiàn)場試驗(yàn)情況（扶手帶與梯級不同步現(xiàn)象）

2.3 扶手帶停滯原因分析

●2.3.1 扶手帶張緊裝置與張緊輪裝置結(jié)構(gòu)

涉事自動扶梯扶手帶的驅(qū)動方式為大摩擦牽引輪傳動，利用帶式壓帶裝置將扶手帶壓緊在摩擦輪上，以保障自動扶梯的扶手帶獲得足夠的驅(qū)動力[4]。

圖3 扶手帶張緊裝置結(jié)構(gòu)圖

●2.3.2 張緊輪軸承情況

張緊輪使用的軸承分別為1#6304，2#6305RS，3#2206E，前兩款為滾珠軸承[5]，后一款為滾柱軸承“咬死”不轉(zhuǎn)動的張緊輪為3#2206E。

圖4 張緊輪裝置示意圖

圖5 “咬死”不轉(zhuǎn)動的張緊輪

●2.3.3 軸承咬死的原因分析

從張緊輪結(jié)構(gòu)分析未見有提供維修保養(yǎng)時可以檢查和進(jìn)行注油的孔或其他工藝方法。由此可以判定，3#2206E軸承為免維護(hù)的軸承。對3#2206E軸承進(jìn)行解體分析，發(fā)現(xiàn)軸承表面銹蝕嚴(yán)重，滾柱表面銹蝕嚴(yán)重，未見有加油痕跡，也未發(fā)現(xiàn)有潤滑脂痕跡。

圖6 2206E軸承未見有注油的孔

每個軸承都有預(yù)先計(jì)算的使用壽命[6]。但是，研究表明：由于各種原因，并不是所有的軸承都可以達(dá)到這個使用壽命。在軸承生命周期中，對軸承使用壽命有重要影響的階段是安裝和初次潤滑、對中、補(bǔ)充潤滑、基本狀態(tài)監(jiān)測和拆卸。本起事故中，扶手帶張緊輪采用的是免維護(hù)的滾柱軸承，對其影響最大的階段則是安裝和初次潤滑[7-8]。安裝是軸承生命周期中的關(guān)鍵階段之一，如果未使用正確的方法和工具來正確地安裝軸承，軸承的使用壽命會縮短。初次潤滑也是安裝程序中的重要步驟。選擇適用于該軸承應(yīng)用的潤滑脂是獲得機(jī)器最佳運(yùn)行性能的關(guān)鍵。此外，潤滑脂的用量和潤滑方法也會影響到軸承的使用壽命[9]。因此，本次滾柱軸承失效的原因，應(yīng)該屬于產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量問題。

2.4 事故原因分析

綜上所述，由于涉事自動扶梯左側(cè)扶手帶與梯級運(yùn)行速度不同步，造成乘用人員在乘坐自動扶梯的過程中發(fā)生向后摔倒，致其受到了傷害。之所以左側(cè)扶手帶與梯級運(yùn)行速度存在不同步的現(xiàn)象，主要是由于左側(cè)扶手帶的3#2206E張緊輪軸承嚴(yán)重銹蝕“咬死”不能轉(zhuǎn)動，使得張緊輪軸承的傳動軸在支架上擠壓摩擦力不斷增加，最后導(dǎo)致傳動軸不能承受載荷而斷裂，引發(fā)左側(cè)扶手帶驅(qū)動力不足，在運(yùn)行過程中有時停止運(yùn)行，有時緩慢向上運(yùn)行。

圖7 傳動軸斷裂

3 事故警示

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011中規(guī)定，在正常運(yùn)行條件下，自動扶梯扶手帶的運(yùn)行速度相對于梯級、踏板或膠帶實(shí)際速度的允差為0～+2%，也就是說一旦出現(xiàn)扶手帶與梯級、踏板或膠帶運(yùn)行速度不一致時，扶手帶的運(yùn)行速度也只能是快于梯級、踏板或膠帶的運(yùn)行速度（在一定范圍內(nèi)），否則將會引發(fā)拉住扶手帶的乘客發(fā)生向后摔倒現(xiàn)象。顯然，本起事故中，涉事自動扶梯的扶手帶與梯級之間的運(yùn)行速度處于嚴(yán)重不同步的狀態(tài)，若乘客在乘坐時拉住了扶手帶，勢必會造成乘客向后摔倒，使其肢體受到傷害。

1）落實(shí)制造單位確保自動扶梯本體性能安全的主體責(zé)任。

本起事故中，左側(cè)扶手帶的張緊輪滾柱軸承出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕、“咬死”等問題，致使該軸承處于過早失效的狀態(tài)。由于軸承通常是設(shè)備中最不易接近的部件，忽略軸承潤滑經(jīng)常會導(dǎo)致各種問題，如本起事故中軸承出現(xiàn)的銹蝕、咬死現(xiàn)象。在軸承運(yùn)行時，正確的潤滑才能使軸承的運(yùn)行性能達(dá)到最佳狀態(tài)。同樣，選擇適用于軸承應(yīng)用的潤滑脂，在正確的時間間隔適用適量的潤滑脂，是達(dá)到軸承最大使用壽命的關(guān)鍵。因此，制造單位應(yīng)提供針對扶手帶張緊輪的維修保養(yǎng)工藝，如軸承潤滑周期、潤滑脂的牌號等，或直接將類似于扶手帶張緊輪軸輪等設(shè)計(jì)成性能可靠、免維護(hù)的零部件，從而避免因零部件維保不到位引發(fā)設(shè)備出現(xiàn)故障。

2）強(qiáng)化日常維保質(zhì)量，確保在用設(shè)備性能安全。

2017年8月1日實(shí)施的安全技術(shù)規(guī)范TSG T5002—2017《電梯維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則》中規(guī)定，日常維護(hù)保養(yǎng)單位至少每半月對扶手帶的運(yùn)行速度進(jìn)行檢查，確保自動扶梯的扶手帶與梯級的運(yùn)行速度達(dá)到一致。作為日常維護(hù)保養(yǎng)單位，應(yīng)嚴(yán)格按照安全技術(shù)規(guī)范的要求，進(jìn)一步強(qiáng)化日常維保質(zhì)量，確保在用設(shè)備的性能安全。

3）加強(qiáng)在用設(shè)備安全管理，強(qiáng)化使用單位主體責(zé)任。

自動扶梯扶手帶與梯級運(yùn)行速度不同步的現(xiàn)象，使用單位的相關(guān)人員在日常檢查過程中通過自身的乘坐感受便可以明顯的察覺出來，并非難以發(fā)現(xiàn)的故障。因此，作為電梯的使用單位，應(yīng)加強(qiáng)對電梯的安全管理，制定和落實(shí)電梯日常檢查計(jì)劃，記錄電梯日常使用狀況，一旦電梯出現(xiàn)故障或者發(fā)生異常情況時，及時組織維保單位對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保電梯的使用安全。

4）進(jìn)一步提高在用自動扶梯的安全性能。

由于涉事自動扶梯的制造年限較早，不具備扶手帶速度監(jiān)控功能，也就無法在扶手帶與梯級運(yùn)行速度不同步的情況下及時停止運(yùn)行。因此，為進(jìn)一步提高在用自動扶梯的安全性能，建議增設(shè)扶手帶速度監(jiān)控功能，并確保監(jiān)控功能有效、可靠。

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[3]GB 16899—2011 自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S]

[4]薛文旺. 自動扶梯扶手驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]. 科技風(fēng)，2016(14)：110.

[5]袁和會，魏玉瑋，劉志英. 滾動軸承工作表面失效分析[J]. 寧夏工程技術(shù)，2003(02)：166-167+170.

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[9]春虎，鐘培道，王仁智. 轉(zhuǎn)動部件的失效分析[M].北京：北京國防工業(yè)出版社，2008.