電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系研究

馮金奎 馮 云 鄧 進 路篤輝 于鳳國

（國家市場監管重點實驗室（特種設備安全與節能），中國特種設備檢測研究院 北京 100029)

隨著城市建設的快速發展，國內在用電梯數量急劇增多，保有量大，老舊電梯數量也逐年增多[1]，且集中進入故障多發期。近年來屢有電梯事故發生，造成人員傷亡，不但造成了巨額經濟損失，也帶來巨大的社會影響。據統計，發生事故的電梯制動器型式多為鼓式制動器，為此，國家市場監督管理總局于2021年在全國開展了電梯鼓式制動器安全隱患專項排查治理。針對電梯鼓式制動器故障率高、事故危害大等問題，本文提出了一套電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系，為鼓式制動器的風險評價提供了理論基礎，進一步為電梯鼓式制動器的安全治理提供依據。

1 電梯鼓式制動器基本結構

鼓式制動器是以圓柱形的被制動部分的制動面作為特點，以圓柱形表面作為摩擦副接觸面的制動器[2]。其制動元件是有導向的壓縮彈簧，力是通過杠桿放大后作用于制動面上，具體結構如圖1 所示。主要由機座、制動輪、制動臂組件、制動襯、壓縮彈簧、抱閘檢測開關、松閘頂桿、電磁鐵、手動松閘桿、推桿、調節螺母、調節螺栓、螺母、銷軸等零部件組成。

圖1 電梯鼓式制動器結構圖

2 電梯鼓式制動器事故影響因素

事故預防理論模型（24Model）認為組織內部發生事故，是內、外部原因共同導致的，內部原因可劃分為組織和個人層面。組織層面又可繼續劃分為組織的指導行為和操作行為，其中指導行為指安全文化，操作行為指安全管理體系；個人層面還可繼續劃分為習慣性行為和一次性行為和物態[3]。本文以事故預防理論模型（24Model）為基礎，如圖2 所示，按照4 個行為階段即指導行為、運行行為、習慣性行為、一次性行為和物態劃分為4 個主類[4]以及外部原因1 個主類，分析電梯鼓式制動器事故影響因素，為事故分析提供參考。

圖2 事故預防理論模型

2.1 階段I 一次性行為和物態

該行為階段屬于直接原因，主要包括安全動作和安全物態。從電梯鼓式制動器失效角度看，主要存在不安全動作和不安全物態2 個主類。

1）不安全動作。直接導致事故的危險行為，或者直接對事故產生不安全影響的危險行為[4]。組織中的所有人員均可發出危險行為，包括管理者、作業人員等。不安全動作依據其目的和內容可分為指揮、行動、操作?，F有研究表明[5-7]，考慮電梯的作業、維保、使用特點，依據各行為的特征，不安全動作又進一步分為錯誤動作和違章動作，見表1。

表1 不安全動作情況

2）不安全物態。直接引起事故發生或者對事故造成不安全影響的危險物態稱為不安全物態，它由不安全動作激活[8]。不安全物態包括不安全的物質、能量和物質的狀態[9]。在電梯鼓式制動器中，不安全物態表現為鼓式制動器基本構件的不安全，本文將電梯鼓式制動器的不安全物態進一步分類，見表2。

表2 不安全物態分類

2.2 階段Ⅱ習慣性行為

該行為階段屬于間接原因，習慣性行為按照事故預防理論模型（24Model）主要包括安全知識、安全意識、安全習慣、安全心理、安全生理等因素，本文中統稱為個人行為。不同工作特點的人群有不同的習慣性行為，結合事故預防理論模型（24Model）的細化因素與電梯從業人員的工作特點，歸納影響電梯鼓式制動器安全的人員個人行為見表3。

表3 個人行為分類

2.3 階段Ⅲ運行行為

該行為階段屬于根本原因，運行行為主要對應企業的安全管理體系，包括目標對象進行全過程風險管理，以及對作業過程中可能引起的職業危害和傷亡事故的管理[8]。我國于2020 年發布的GB／T 45001—2020《職業健康安全管理體系 要求及使用指南》[10]規定了職業健康安全管理體系的要求，結合電梯制造、維保單位的特點，總結安全管理體系分類見表4。

表4 安全管理體系分類

2.4 階段Ⅳ指導行為

該行為階段屬于根源原因，指導行為主要對應企業的安全文化因素。事故預防理論模型（24Model）中提出了評價企業安全水平的32 個安全文化元素，結合電梯制造、維保單位的特點，總結安全文化因素見表5。

表5 安全文化分類

2.5 外部原因

外部因素是指影響事故的行為和活動，以及其他組織發布的不利的自然條件、社會環境等因素。外部因素主要包括對組織的政府監管、行業監督、機構檢驗等因素[3]。

結合電梯整個生命過程涉及的單位主要有制造單位、維保單位、使用單位、檢驗單位、政府及行業監管部門等，此外還受到自然條件等因素影響，具體見表6。

表6 外部因素分類

3 電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系

本文以事故預防理論模型（24Model）為基礎，按照4 個行為階段及外部原因劃分為5 個主類，分析確定了電梯鼓式制動器失效風險的33 個影響因素。33個影響因素對電梯鼓式制動器失效的影響是不同的，需要篩選出合理的重要影響因素形成指標體系，用于后期對電梯鼓式制動器失效風險進行評價。本文采用專家打分法對影響因素的重要程度進行排序，通過征詢電梯各行業內專家的意見，對專家意見進行統計、處理、分析和歸納，客觀地綜合多數專家經驗與主觀判斷，對大量難以采用技術方法進行定量分析的因素做出合理重要程度估算，經過意見征詢、反饋和調整后，確定影響因素的重要程度。該計算方法簡便、直觀性強，能夠對無法定量化的指標進行定性評價。盡管專家打分法易受打分人的主觀意識影響，但是考慮到電梯鼓式制動器失效影響因素的重要程度難以通過理論計算直接快速確定，電梯行業內監察人員、檢驗人員、研究人員、企業管理者和作業人員對電梯鼓式制動器失效影響因素具有最敏銳的感受能力。因此，本文在33個影響因素的基礎上，組織10 位專家（2 位監察人員、2 位檢驗人員、2 位電梯研究人員、2 位電梯管理者和2 位電梯作業人員）對影響因素的重要程度進行打分，打分采用表7 所示的打分方法，最終得到重要程度打分統計表，見表8，以確定電梯鼓式制動器失效風險評價指標。

表7 打分方法

表8 重要程度打分統計表

在33 個影響因素的基礎上，利用隸屬度函數篩選出核心影響指標。

隸屬度是衡量特定指標對待評價指標的評價能力的工具。它可以判斷論域中的某個元素是否屬于論域中的一組明確的變量。專家代號h=（1，2，3，…，k)，集合J={死亡、嚴重損傷}，則有h對集合J的隸屬度Rh=h∈J的次數／試驗總次數N，則隸屬度表示見式（1）：

式中：

Rh——指標h的隸屬度；

xh——指標h被評為可致嚴重損傷及以上等級的專家數量；

N——專家數量。

由于集合J中2 項元素代表會造成死亡、嚴重損傷后果，在4 項重要程度中占比為0.5，因此，確定0.5 為重要性篩選的臨界值，如果隸屬度大于臨界值，則表示該元素屬于集合J，表示該指標所造成的后果將達到死亡或嚴重損傷的程度。因此，將保留大于0.5 的指標，并刪除其他不符合要求的指標。根據式（1），得到各評價指標的隸屬度。其中機座、間隙螺栓、緩沖墊、動作行程開關、開關電纜、個人習慣、個人心理、身體狀況、組織結構、自然環境、檔案資料、制動臂、制動臂銷軸、開關頂桿、轉子、閘瓦銷軸指標的隸屬度低于0.5，在電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系中予以刪除。安全理念、安全制度指標的隸屬度為0.5 處于臨界值，且安全理念、安全制度2 個指標在實際操作中較難進行評估，且與安全管理體系中的管理控制、方針策劃存在一定程度的交叉關系，故此處刪除該2 項指標，最終形成16 個指標的電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系，如圖3 所示。

圖3 電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系

4 結論

為了對電梯鼓式制動器失效風險進行分析，本文選用事故預防理論模型作為事故致因分析框架基礎，結合電梯制造、維保單位的特點，按照事故預防理論模型的4 個行為階段及外部原因共5 大主類，分析電梯鼓式制動器事故影響因素，總結分析得到了含有33 個指標的電梯鼓式制動器風險評價指標體系。根據事故致因因素進行指標篩選，組織專家對初步指標的重要程度進行打分，引入隸屬度函數，進一步篩選出重要指標，最終得到16 個指標的電梯鼓式制動器失效風險評價指標體系，為后續的風險評價方法研究提供了理論基礎。但是本文采用了專家打分法對電梯鼓式制動器失效影響因素的重要程度進行判斷，存在一定的主觀性，且未考慮各影響因素的互相耦合作用。后續研究中，可開展建立電梯鼓式制動器失效多影響因素的互相耦合模型研究，確定電梯鼓式制動器失效多因素互相耦合的定量分析方法，形成更科學的評價指標體系。