一起停車設備載車板墜落事故的技術分析

邱偉星 陳 瑋

(1.福建省特種設備檢驗研究院龍巖分院 龍巖 364000）

（2.龍巖市質量技術監督局 龍巖 364000)

停車設備具有容積率高、安全可靠、自動化程度高、使用方便等優點，被廣泛地運用于擁堵的城市，改善了城市“停車難”的問題。但是，由于使用單位使用管理和維護保養不到位，甚至停車設備本身存在的設計缺陷，停車設備的事故時有發生。本文針對某地一起停車設備載車板墜落的事故，通過人、機、管理三個方面的分析找出事故原因，提出事故預防措施。

1 事故概述

1.1 事故設備的技術參數

事故設備類型：升降橫移類機械式停車設備； 型號：PSH21D-5-XHY；起升高度：8.8m；升降電機功率：二、三層為2.2kW，四、五層為3.7kW；升降速度：二、三層為5.5m/min～6.0m/min，四、五層為7.0m/min～7.5m/min；起升機構采用鋼絲繩驅動；搭載方式為準無人方式；泊位數量：21 泊位；投入使用時間為2010 年7 月。

1.2 事故設備的工作原理

該車庫的每個車位均有載車板，要存取車輛的載車板通過升降、橫移運動到達地面層。地面層只能橫移，頂層只能升降，中間層即可橫移又可升降。底層車位，直接存取車；中間層、頂層存取車時，其對應的下方位置不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出車后托盤再上升回到原位置。其運動總原則是:升降復位，平移不復位。當上層停車位（如19 號）需要存車時，見圖1(a),運行原理如下：

1) 1、2、5、6、9、10、13、14 號車位的載車板，由現在位置在橫移設備的啟動下向左，橫移一個車位的距離，見圖1（b）。

2) 19 號車位的載車板由升降電機降至地面層，見圖1(c)。

3) 車停在19 號車位的載車板，然后托盤復位，見圖1(d)。

圖1 存取車原理

1.3 事故經過

2014 年7 月，該停車設備發生一起載車板墜落事故，導致兩輛小車受損，無人員傷亡。事故發生時，操作人員準備把6 號車位載車板降至一層1 號車位存車時（控制程序為：1、5、6 號車位向左橫移一個車位，然后6 號車位的載車板下降至1 號車位），當1、5、6 號車位載車板橫移10 至15 公分時，事故發生了，五層17 號車位處于空中靜態位置的載車板連同其內停放的甲車突然迅速下滑。操作人員雖然按下緊急停止開關但是仍無法制止載車板下墜，墜落到二層時，17號車位載車板碰到5 號車位載車板龍門架上，甲車側翻落地時又砸到A 區車庫的乙車。事故造成直接經濟損失9.4 萬元，事故現場狀況見圖2，事故過程模擬見圖3。

圖2 事故現場

圖3 事故過程模擬

2 事故現場勘查

通過對事故現場設備勘察和查閱使用單位的管理制度、維保記錄和制造廠家提供的安裝維護說明書，本文從設備狀況、設計制造、使用管理以下三個方面對這起事故進行分析。

2.1 設備狀況方面

通常引起載車板墜落的設備方面的原因有：起升鋼絲繩失效，電氣與控制系統失效，提升傳動裝置零部件失效，制動器失效等。

1) 排查鋼絲繩[7]。17 號車位載車板的起升鋼絲繩未見明顯斷絲斷股，鋼絲繩固定端連接件未見斷裂或不牢松脫，排除起升鋼絲繩失效造成事故的可能。

2) 排查電氣與控制系統。停車設備控制箱電路接線正常，三相輸入電壓符合工作要求，制動接觸器觸點未發現粘連和短接，排除電氣與控制系統失效造成事故的可能。

3) 排查提升傳動裝置的零部件。電機座固定良好，傳動軸、減速器、傳動鍵未見變形斷裂，鏈條未斷鏈，鏈輪滑輪未見變形，排除提升傳動裝置零部件失效造成事故的可能。

4) 排查制動器。提升電機的制動器結構如圖4 所示，其工作原理為：當制動器的線圈通電時，線圈產生磁場，被磁力吸向磁軛，壓力盤與剎車片脫開，此時剎車片被電機軸帶著正常轉動；當線圈斷電時，磁場消失，壓力盤在制動彈簧的壓力下推向剎車片，產生摩擦扭矩而制動。

圖4 電機制動器結構和工作原理

造成制動力矩不足的原因有：正壓力不足、接觸面積不足和摩擦系數下降。其中，正壓力不足的原因有：剎車片松動、制動間隙過大、制動彈簧疲勞或斷裂、壓力盤與后端蓋銹蝕咬死、壓力盤脫不開等。接觸面積不足的原因有：剎車片磨損大、剎車片與制動器底座接觸不良等。摩擦系數下降原因有：剎車片上有油污，剎車片過熱等。

拆解事故電機，剎車片的摩擦面變形明顯且異常磨損，其余可導致制動力矩不足的原因不明顯。目測剎車片邊緣處已出現貫穿裂紋，測量其裂紋長度為17mm，見圖6。對比圖5 的標準剎車片，事故電機剎車片的摩擦面磨損嚴重，其環形部分已磨平至低于內表面的高度，形成由內往外的梯度，見圖8。在電機制動狀態下，剎車片摩擦面已無法全部包容在壓力盤上，致使制動接觸面積不足，剎車片對壓力盤的壓力減少，產生的制動力矩不足導致電機制動失效，載車板失去向上的牽引力而墜落。

圖5 標準剎車片

圖6 事故電機剎車片

該型號電機采用的剎車片，內嵌一個鋼芯做骨架支撐，其標準規格，見圖7。圖8 為事故電機的剎車片磨損情況，其制動摩擦面厚度磨損已達標準摩擦面厚度的77.4%。

圖7 標準剎車片規格

圖8 事故剎車片磨損情況

根據《機械式停車設備通用安全要求》[2]第5.4.5.2規定：制動器的零部件出現下列情況之一時應該報廢：a) 裂紋; b)制動襯墊厚度磨損達原厚度的50%；c) 彈簧出現塑性變形;d) 小軸或軸孔直徑磨損達原直徑的5%。

事故電機的剎車片符合情況a 和b，應該報廢。

2.2 設計制造方面

對于升降橫移類停車設備的載車板防墜落裝置，可分為機械式和機-電式防墜落裝置，機械式防墜落裝置又可分為滑塊式、十字叉式和龍門架式防墜落裝置。事故設備采用的為龍門架式載車板防墜落裝置，見圖1 和圖9。這種防墜落裝置的工作原理為：當上層車位的載車板意外墜落時，安裝于下層車位的載車板或橫移框上的龍門架可以將墜落的載車板托住，從而起到防止載車板墜落的作用[6]。這種防墜落裝置的優點是簡單、可靠、成本低廉，而且后期維護成本低。

圖9 龍門架式載車板防墜落裝置

但是對于龍門架式載車板防墜落裝置，按照廠家設計的程序擺放車位，必然有一處頂層車位的載車板的下部是沒有龍門架的，而這就意味著這個車位的載車板其實是沒有任何防墜落保護的。事故發生時，該設備的頂層17 號車位的載車板及板內停放的甲車，對應的下方位置為空。

根據《機械式停車設備通用安全要求》[2]第5.7.2.10 對防墜落裝置的定義：搬運器(或載車板)運行到位后，若出現意外，有可能使搬運器或載車板從高處墜落時，應設置防墜落裝置，即使發生鋼絲繩、鏈條等關鍵部件斷裂的嚴重情況，防墜落裝置必須保證搬運器(或載車板)不墜落。第5.7.21 對載車板鎖定裝置的定義：為防止意外情況下，載車板從停車位中滑出，應設置載車板鎖定裝置，在采取了有效措施的情況下，可不設此裝置。可知，載車板防墜落裝置必須保證在任何工況下保證載車板不會墜落，若無法保證，則必須設置載車板鎖定裝置。

因此，對于升降橫移類機械式停車設備如果采用龍門架式防墜落裝置，按照廠家設計的程序擺放車位是存在缺陷的。

2.3 使用管理方面

人員持證方面，事故單位共有3 臺套停車設備，實行兩班倒，共有機械式停車設備操作人員8 人，但已有3 人辭職，實際在崗人員5 人；且證件在有效期內的只有2 人，其余3 人均未持證，屬于作業人員未持證操作起重機。現場詢問持證操作人員，對停車設備的結構原理和風險防控不熟悉，未定期對設備進行相應的維護保養。

管理制度方面，事故單位的安全管理人員和作業人員的崗位職責不明確，未嚴格執行易損件的采購、保管和使用制度。

維護保養方面，事故單位提供的維護保養記錄，只有運行故障記錄，未按照《起重機械使用管理規則》[4]第三十六條和第三十七條制定具體的維護保養和檢查內容。大部分電機罩殼處的螺絲已銹蝕，事故單位平時疏于管理，未對電機的制動器進行相應檢查和調整制動間隙或更換剎車片、彈簧等易損件。

3 事故原因分析及性質

3.1 事故直接原因

由于剎車片位于起升電機內部，被防護罩遮擋，因此故障較隱蔽，而常常被忽視。在長期頻繁的制動力作用下，剎車片易出現磨損、裂紋等缺陷，使得制動接觸面越來越少，剎車片對壓力盤的壓力越來越少，最終引起制動力矩不足導致制動失效，17 號車位的載車板在停止狀態下墜落。

3.2 事故間接原因

1) 事故單位因操作人員不足，違規臨時安排3 名未持有機械式停車設備作業人員證書的員工獨立上崗操作停車設備。

2) 事故單位對停車設備使用管理不善，日常檢查和維護制度不全。事故設備的起升電機在2010 年投入使用后，使用單位就未對其進行有效的檢查和定期維護保養，導致停車設備“帶病”運行。崗位職責和操作規程不完善，未嚴格執行易損件等備品備件的管理制度。

3) 制造廠家設計采用的龍門架式載車板防墜落裝置，是存在設計缺陷的：頂層車位的載車板（下方為橫移空位時）是沒有載車板防墜落裝置保護的，如圖3 所示的，17 號車位的載車板沒有防墜落裝置保護。

3.3 事故性質

綜合上述分析，認定該事故是使用單位因使用管理不善，不能按照相關規定對停車設備關鍵部位進行安全檢查和及時的維護保養，致使起升電機制動失效從而引發載車板墜落的安全責任事故。

4 事故預防措施

1）使用單位應嚴格按照《起重機械使用管理規則》完善日常維護保養和自行檢查制度，檢查應有完備的表格，檢查內容，修理部分，更換配件等，嚴禁設備帶病工作。

2）使用單位應建立易損件的采購、保管和使用更換制度，制定好檢修和更換日期。制動器作為起重設備最重要的部件，使用單位一定要定期測量和調整制動間隙，并觀察剎車片變形和異常磨損情況，做好剎車片、制動彈簧的更換工作，確保制動器的安全可靠。

3）使用單位應加強對員工的安全教育和安全技術培訓工作，熟悉設備性能，掌握設備異常情況下的緊急處理。杜絕無證人員違規操作設備，并定期開展救援演練，及時發現事故隱患。

4）剎車片的質量不穩定直接影響停車設備的制動性能，制造廠家應檢查同等批次或同類型廠家生產的剎車片質量問題，提高對剎車片質量的辨識能力，避免類似事故發生。

5）制造廠家的改進。針對現有設計結構，可以考慮重新調整控制程序，即：每次存取車完備后，頂層車位的載車板（對應的下方位置為空時）下降到地面，如圖1(c)所示。在此工況條件下，電機制動力不必用來克服載車板的重力，剎車片的制動力（摩擦力）減少了，其磨損也就降低了，延長了剎車片的壽命，從而減少此類墜落事故的發生。

6）檢驗建議。由于停車設備兩年才檢驗一次，且剎車片等易損件的磨損是一個量變到質變的過程，檢驗時只能判斷當前制動器的有關零部件的狀態，而對零部件的后期使用狀態很難預判。因此檢驗人員若發現使用單位未建立建齊相關的使用維保記錄，應開出意見通知書，督促使用單位定期對設備進行維護保養。

[1] TSG Q7015—2008 起重機械定期檢驗規則［S］.

[2] GB 17907—2010 機械式停車設備通用安全要求［S］.

[3] JB/T 8910—1999 升降橫移類機械式停車設備［S］.

[4] TSG Q5001—2009 起重機械使用管理規則［S］.

[5] TSG Z0006—2009 特種設備事故調查處理導則［S］.

[6] 尤海珍，富陽.機械式停車設備失效模式研究及針對性檢驗方法[J].中國特種設備安全，2014，30(11)：35-37.

[7] 王強.一起機械式停車設備鋼絲繩斷裂事故及監管措施 [J].中國特種設備安全，2012，28(9)：51-52.