在用電梯系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

魏化中,陶芳澤，丁克勤，2

1.武漢工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100013

0 引 言

電梯歷經(jīng)160多年的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕煌üぞ咧?全國(guó)在用電梯總數(shù)在2012年底已達(dá)到245.33萬(wàn)臺(tái)，并以每年20%左右的速度急劇增長(zhǎng).隨著電梯數(shù)量的激增、設(shè)備的逐漸老化，在給人們生活帶來(lái)方便的同時(shí)也帶來(lái)了安全問(wèn)題，各種電梯困人、傷人事故頻發(fā).2012年，全國(guó)發(fā)生電梯事故42起；2013年截止5月底，全國(guó)共發(fā)生電梯事故17起，死亡12人，受傷4人(其中，僅5月14-16日，在宜昌、西安、深圳、玉溪等地就發(fā)生了4起電梯致死事件).從技術(shù)層面來(lái)看，電梯事故發(fā)生的主要原因是管理不善、維保不力和安全附件或保護(hù)裝置失效[1-2].為加強(qiáng)電梯安全監(jiān)管，降低電梯事故率，維護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，開(kāi)展在用電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分級(jí)監(jiān)管顯得非常迫切.

1 標(biāo)準(zhǔn)解讀及研究現(xiàn)狀

電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)起始于歐盟，目前包括歐盟、美國(guó)在內(nèi)的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已將電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)貫徹到電梯標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂過(guò)程中，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)頒布的EN 115-1-2008、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)和加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(CSA)頒布的 ASME A17.7-2007 CSA B44.7-07等.但是，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中尚未形成統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法.針對(duì)電梯安全問(wèn)題的日益凸顯，我國(guó)也相繼推出了多部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[3-5].GB 7588-2003《電梯制造與安全規(guī)范》是我國(guó)現(xiàn)行的電梯法定檢驗(yàn)的最高依據(jù).GB/T 20900-2007/ISO /TS 14798:2006《電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道——風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和降低的方法》為電梯的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法制定統(tǒng)一和系統(tǒng)的原則和程序，以識(shí)別各種危險(xiǎn)、危險(xiǎn)狀態(tài)可能引起的傷害后果，來(lái)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)、使用、維修至報(bào)廢等全生命周期各階段的電梯風(fēng)險(xiǎn)[6].但是，由于主觀(guān)判斷的不確定性，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的隨意度較高，同臺(tái)設(shè)備不同評(píng)價(jià)組的評(píng)價(jià)結(jié)果很難做到統(tǒng)一[7].GB 24804-2009《提高在用電梯安全性的規(guī)范》將各種危險(xiǎn)和危險(xiǎn)狀態(tài)歸類(lèi)，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法已對(duì)每種危險(xiǎn)進(jìn)行了分析；給出了逐步提高在用電梯安全性的正確方法，使其達(dá)到現(xiàn)今的安全水平；按照每種風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的頻次和危害的嚴(yán)重程度，識(shí)別在用電梯安全狀況并確定應(yīng)采取的安全措施；列出了各種高、中、低風(fēng)險(xiǎn)，提出了可分部采用的降低風(fēng)險(xiǎn)的正確方法[8].

國(guó)外對(duì)電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的分析和評(píng)價(jià)主要集中在風(fēng)險(xiǎn)檢查技術(shù)(這在GB 24804-2009中亦有體現(xiàn))、故障失效分析及可靠性性能研究等方面.國(guó)內(nèi)的研究工作起步較晚，研究?jī)?nèi)容集中在電梯故障檢測(cè)和故障風(fēng)險(xiǎn)分析、電梯風(fēng)險(xiǎn)影響因素及原因分析等，多采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)判斷等方法計(jì)算[7].針對(duì)傳統(tǒng)電梯安全評(píng)價(jià)方法的弊端，上海交通大學(xué)提出以多因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的綜合方法和系統(tǒng)安全評(píng)判為準(zhǔn)則，采用安全檢查表和數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的方法對(duì)電梯進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[8].南京工業(yè)大學(xué)建議將模糊層次分析法(F-AHP)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)相結(jié)合，在不降低ANN評(píng)估準(zhǔn)確性的前提下提高電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的速度[9].廣州市特種設(shè)備機(jī)電檢測(cè)研究院基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本理論和流程，考慮電梯規(guī)格、制造、安裝、維保、使用、檢驗(yàn)、使用環(huán)境等全方面危險(xiǎn)因素，搭建了在用電梯的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專(zhuān)家系統(tǒng)權(quán)重模型，模糊定量地給出了評(píng)價(jià)整個(gè)電梯安全隱患嚴(yán)重程度的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法[7].上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院從實(shí)際檢驗(yàn)案例出發(fā)，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能給予法定檢驗(yàn)有力的補(bǔ)充，查漏補(bǔ)缺，找出一些在法定檢驗(yàn)無(wú)法涉及的安全隱患[10].

通過(guò)對(duì)在用電梯設(shè)備、相關(guān)人員、運(yùn)行管理以及使用環(huán)境(即通常所說(shuō)的人、機(jī)、環(huán)、管“4M”要素)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，確定評(píng)價(jià)單元，找出危險(xiǎn)狀態(tài)，預(yù)測(cè)給使用人員(包括維修人員)所帶來(lái)的危險(xiǎn)/危害程度，并提出合理可行的降低和消除風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策措施，試建立電梯系統(tǒng)整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案.

2 電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本程序

總的流程包括四個(gè)方面：準(zhǔn)備工作、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、降低風(fēng)險(xiǎn)、生成文件，如圖1所示[4].

1)準(zhǔn)備工作：確定進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的，成立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)組，收集相關(guān)資料.

2)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：包括風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定.前者為后者提供所需信息，允許依次對(duì)電梯、電梯部件和任何相關(guān)過(guò)程的狀態(tài)作出定性或定量的判斷.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)依賴(lài)于經(jīng)過(guò)判斷后而做出的決定.

3)降低風(fēng)險(xiǎn)：判定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，確定是否需要采取風(fēng)險(xiǎn)降低措施并給出指導(dǎo)意見(jiàn)及動(dòng)作建議(列出主要危險(xiǎn)和有害因素，指出應(yīng)重點(diǎn)防范的重大危險(xiǎn)因素，明確應(yīng)采取的安全措施和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方法).

4)生成文件：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，編制相應(yīng)的報(bào)告.

圖1 總體流程圖Fig.1 Overview flow chart

3 電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案確定

3.1 電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

從宏觀(guān)考慮，可以粗略地將電梯系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：主觀(guān)部分和客觀(guān)部分.主觀(guān)部分包含了電梯的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、管理、維保、檢驗(yàn)等方面；客觀(guān)部分所考慮的是電梯硬件本身，根據(jù)對(duì)GB 24804-2009的解讀，將其劃分為10個(gè)部分(井道、機(jī)房/滑輪間、層門(mén)/轎門(mén)、轎廂/對(duì)重、懸掛/補(bǔ)償和超速保護(hù)、導(dǎo)軌/緩沖器和極限開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)主機(jī)、電氣安裝與電氣設(shè)備、電氣故障的防護(hù)/控制裝置和優(yōu)先順序、注意/標(biāo)記/操作說(shuō)明及其他)，共找出82個(gè)危險(xiǎn)狀態(tài).通過(guò)綜合考慮各方面因素，提出兩種方案.

方案一(風(fēng)險(xiǎn)干涉評(píng)價(jià)方法)：將主觀(guān)、客觀(guān)兩部分分離.對(duì)主觀(guān)部分進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑x予權(quán)重，逐項(xiàng)打分，最后根據(jù)打分情況進(jìn)行等級(jí)劃分；而客觀(guān)部分則是根據(jù)82個(gè)危險(xiǎn)狀態(tài)制定安全檢查表，再依據(jù)檢查結(jié)果對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).最后，利用客觀(guān)部分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)主觀(guān)部分的等級(jí)判定結(jié)果進(jìn)行干涉(降級(jí)處理或是直接判為III級(jí)).

方案二(綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法)：將主觀(guān)、客觀(guān)兩部分綜合.綜合后進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑x予權(quán)重，逐項(xiàng)打分，最后根據(jù)打分情況進(jìn)行等級(jí)劃分.其中，客觀(guān)部分的打分則是由其獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值確定，如圖2所示.

圖2 電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型Fig.2 Model of risk assessment on elevator system

以上兩種方案的本質(zhì)是一樣的，只是對(duì)結(jié)果的處理方式不一樣.方案一的優(yōu)點(diǎn)在于突出了對(duì)客觀(guān)部分進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的作用，利用其結(jié)果直接對(duì)主觀(guān)部分的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行干涉.缺點(diǎn)就是對(duì)電梯系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定的程序比較繁瑣，軟件實(shí)現(xiàn)較為困難；方案二的優(yōu)點(diǎn)在于綜合考慮各方面因素，使得整體的判定程序簡(jiǎn)單明了，且能得到單一的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，有利于等級(jí)劃分的具體操作.

經(jīng)過(guò)比較，考慮選擇方案二對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).具體的工作流程：

(1)確定評(píng)價(jià)單元.

(2)確定失效可能性得分P.

(3)確定失效后果得分C.

(4)按下式計(jì)算電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值Rs：

Rs=lgP·lgC

(5)按照表1中的規(guī)定確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及采取對(duì)應(yīng)措施.

表1 電梯風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分Table 1 Hierarchy of the elevator’s risk

3.2 電梯部件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

在進(jìn)行電梯系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中，其中一個(gè)較為關(guān)鍵的步驟是對(duì)客觀(guān)部分所進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).在前文已經(jīng)提到，是依據(jù)GB24804-2009將電梯系統(tǒng)分成10個(gè)部分：井道、機(jī)房/滑輪間、層門(mén)/轎門(mén)、轎廂/對(duì)重、懸掛/補(bǔ)償和超速保護(hù)、導(dǎo)軌/緩沖器和極限開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)主機(jī)、電氣安裝與電氣設(shè)備、電氣故障的防護(hù)/控制裝置和優(yōu)先順序、注意/標(biāo)記/操作說(shuō)明及其他.如圖3所示.進(jìn)一步細(xì)化，找出各部分總共82個(gè)危險(xiǎn)/危險(xiǎn)狀態(tài)(篇幅有限，不展開(kāi)說(shuō)明).

圖3 電梯部件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程圖Fig.3 The flow chart of risk assessment on the elevator’s part

3.2.1 單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 依次對(duì)82個(gè)危險(xiǎn)及危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得到每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，如表2所示.

通過(guò)對(duì)單因素風(fēng)險(xiǎn)的概率等級(jí)和嚴(yán)重程度進(jìn)行量化處理，即可計(jì)算出單因素的風(fēng)險(xiǎn)值，如表3所示.

3.2.2 多因素綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 根據(jù)單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果，判斷是否存在I類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)(即不可接受的風(fēng)險(xiǎn))：若存在，則給出提示：暫停運(yùn)行，立即采取風(fēng)險(xiǎn)降低措施或降低風(fēng)險(xiǎn)，再重新進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，直到認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)為可接受的；若不存在，則累加所有單因素的風(fēng)險(xiǎn)值,計(jì)算得到多因素綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，即

式中，Rz為電梯總體的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值；n為因素?cái)?shù)量；Ri為單因素風(fēng)險(xiǎn)值.

根據(jù)多因素綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，對(duì)電梯部件進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，見(jiàn)表4.此外，通過(guò)多因素綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，可以對(duì)某區(qū)域內(nèi)多臺(tái)電梯進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)排序，以指導(dǎo)檢驗(yàn)工作科學(xué)安排、提高效率.

表2 電梯部件單因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布Table 2 Single factor risk grade distribution of the elevator’s part

注：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，將概率等級(jí)D分為C-D、D、D-E3個(gè)子等級(jí).

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化表Table 3 Quantification of risk grade

表4 電梯部件綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分及對(duì)應(yīng)分值Table 4 Hierarchy of elevator parts’ comprehensive risk and the corresponding score

4 結(jié) 語(yǔ)

a.綜合運(yùn)用多種方法，建立了在用電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型.對(duì)電梯部件進(jìn)行單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)用了模糊評(píng)價(jià)方法，得到了各個(gè)單因素危險(xiǎn)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；再應(yīng)用層次分析法對(duì)電梯部件進(jìn)行多因素綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，采用了基于專(zhuān)家系統(tǒng)打分的方法，最終得到了電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值.

b.依據(jù)電梯系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的在用電梯進(jìn)行動(dòng)態(tài)分級(jí)監(jiān)管，為監(jiān)督檢驗(yàn)工作提供參考，優(yōu)化資源，合理安排，提高效率.但是，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并不是一門(mén)精確的科學(xué)，在評(píng)價(jià)過(guò)程中多少存在不同程度的客觀(guān)性，其結(jié)果只對(duì)在用電梯的監(jiān)督檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)制造、安裝維護(hù)等提供參考，而非決策性的指導(dǎo).

致 謝

感謝中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院對(duì)本研究工作的大力支持.

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