基于風險的在用自動扶梯安全評估方法研究

孫浩翔 季一錦 顧 程

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 南京 210036）

自動扶梯是一種非常重要的人員輸送設備，相較于垂直電梯，乘坐人員與自動扶梯梯級、扶手帶等運動部件直接接觸，因而自動扶梯上發生人員跌倒、擠壓、墜落等風險系數相對較高。同時，作為一種機電設備，隨著運行時間增加，自動扶梯零部件性能逐漸劣化，設備故障或事故發生率也將逐年增加。因此，對長期在用自動扶梯開展全面客觀的安全評價，對保障設備安全穩定運行具有重要的實踐意義。

安全評估是掌握特種設備安全狀況的重要技術手段，對此國內外學者開展了一系列相關研究。目前，對電梯的安全評估方法主要分為2 大類：一類是基于層次分析法、熵權法等算法的多指標綜合評估法[1-3]，這類方法能夠綜合主觀和客觀要素開展評估，在多種場合得到廣泛應用，但是對于結構層次比較復雜、指標體系參數眾多、參數組合靈活的應用場景則具有一定的局限性；另一類是基于嚴重程度和發生概率的風險矩陣評估方法[4-8]，這類方法基于風險概念的基本要素開展評估，通用性強，但是其評價指標設置多偏重理論，對具體設備開展風險分析時缺乏系統性研究，未能夠有效借助一些成熟的評價成果，每次風險分析完全從頭開始，不利于全面推廣應用。針對上述情況，本文利用現有標準中自動扶梯原始風險的分析成果，并在實踐中不斷充實完善原始風險庫，在此基礎上，根據設備實際狀況分析設備現有風險，從而高效開展自動扶梯的安全評估工作。

1 構建風險評價指標體系

1.1 在用自動扶梯風險評價指標來源

在用自動扶梯的風險評價指標主要來源于以下2個方面：1）產品設計階段的風險評價指標，通常采用失效模式與后果分析方法，對設備機械危險、電氣危險、控制電路失效產生的危險、忽視人類工效學產生的危險、人員滑倒和跌倒產生的危險以及自動扶梯特有的系列危險進行風險分析，得到設備本質安全評價指標。2）相關失效案例和事故案例庫，包括同類設備在使用、維保、檢驗檢測以及監督檢查過程中發現的相關事故、故障及各種缺陷案例，從中提煉出安全評價指標，這是對設備本質安全評價指標的重要補充。

1.2 在用自動扶梯風險評價指標體系的構建

為了對在用自動扶梯進行安全評估，有必要建立一套系統合理的安全評價指標體系。為了保證體系建立的科學性、完備性，充分利用現有自動扶梯制造、安裝、使用、維保以及產品報廢等方面的法規標準，結合自動扶梯失效模式、事故案例以及在維保、使用過程中發現的故障和缺陷，綜合構建在用自動扶梯的主要評價指標體系，主要指標見表1。

表1 自動扶梯風險評價指標體系

2 在用自動扶梯的安全評估

安全評估主要包括風險辨識、風險分析和風險評價幾個階段[9]。對在用自動扶梯的安全評估，首先應充分辨識出各個子系統可能存在的所有風險情節，包括可能帶來的傷害及其原因；其次，分析各風險情節所引發的后果嚴重程度及其發生概率，采用合理的算法求得（子）系統的風險值；最后，對照風險分析結果和風險準則確定風險等級，在此基礎上采取相應的管控措施。

2.1 風險辨識

風險辨識是指發現、確認和描述風險情節的過程。針對自動扶梯產品，參考自動扶梯相關安全標準[10-15]，結合自動扶梯安全狀況、設備運行環境、使用與維保情況以及相關事故案例[16]，辨識出全部風險情節。表2 即以自動扶梯扶手帶為例，辨識出扶手帶潛在的傷害及可能的原因。

表2 自動扶梯扶手帶風險分析

2.2 風險分析

風險分析是在風險識別的基礎上理解風險性質、確定風險等級的過程，包括原始風險分析和現有風險分析。由于風險事件的后果嚴重程度及發生概率的確定需要大量歷史數據予以支撐，并需要相關專家參與決策，因此風險分析是一項技術含量較高的工作。

●2.2.1 原始風險分析

原始風險通常是指風險情節在未采取任何應對措施的狀態下原本存在的風險。為了簡化風險分析工作量，本文優先采用GB/T 30692—2014《提高在用自動扶梯和自動人行道安全性的規范》中給出的原始風險分類分級結果。對上述標準中未列出的風險，可以采用GB/T 20900—2007《電梯、自動扶梯和自動人行道風險評價和降低的方法》中提供的方法開展原始風險分析，并將分析結果充實到原始風險庫進行統一管理。為了便于計算，本文對原始風險進行量化處理，將嚴重程度“高”“中”“低”“可忽略”分別賦值為1、0.75、0.5 和0.2，將概率等級“頻繁”“很可能”“偶爾”“極少”“不大可能”“幾乎不可能”分別賦值為1、0.8、0.6、0.4、0.2 和0.1，處于二者之間則取插值。通常風險值為嚴重程度與發生概率的乘積，表2 中Roi為扶手帶各指標的原始風險分析結果。

●2.2.2 現有風險分析

現有風險一般指風險應對之后仍然存在的風險。針對具體設備，需要考慮其原始風險是否得到了有效管控，并考慮設備使用一段時間后產生的腐蝕、疲勞、磨損、變形及功能完備性等情況。通常設備現有風險的后果嚴重程度小于等于其原始風險的后果嚴重程度，而現有風險中的事件發生概率則需要對設備當前狀況進行定性或定量分析計算獲得。

1）定性分析：根據防護裝置的有無或零部件功能是否有效，評估小組可以參考GB/T 30692—2014 中表A.1、B2 規定，選擇相應的風險概率等級Px，由此計算得到現有風險值，見式（1）：

例如：扶手帶入口處加裝了手和手指的防護裝置，且該裝置的電氣安全裝置功能有效，則手和手指被卷入的概率從“偶爾”變為“不大可能”，現有風險Rei=Px×Roi=0.2×0.75=0.15。

2）定量分析：對于可以量化的變形量、磨損量，測量相關尺寸，并進行歸一化處理，得到現有風險系數A，見式（2）：

式中：

Tx——實測變形量；

Td——許可變形量。

由此計算得到現有風險值，見式（3）：

表2 中Rei為扶手帶現有風險的分析結果。

以扶手帶系統為例，設某廠扶手帶與導軌支架間隙出廠初始值為6 mm，最大允許值為8 mm，運行若干時間后實測最大間隙為6.8 mm，則Tx=（6.8-6) mm=0.8 mm，Td=（8-6) mm=2 mm，此時A=0.8/2=0.4，則現有風險為：0.4×0.375=0.15。又如：扶手帶表面裂紋最大允許值Td=3 mm，實測最大裂紋Tx=1.5 mm，此時A=1.5/3=0.5，則現有風險為：0.5×0.20=0.10。

●2.2.3 風險評價與管控

參考GB/T 20900—2007 和GB/T 30692—2014相關內容確定在用自動扶梯的風險評定準則（見表3），對照風險分析結果和風險準則確定風險類別，在此基礎上采取相應的管控措施。在表2 中，扶手帶表面裂紋的現有風險為0.10，則該風險屬于第Ⅲ類風險，暫時不需要采取任何行動。

表3 風險評定準則

3 系統綜合安全狀況評估

無論對于整機系統，還是對部件子系統，在確定各（子）系統中每個評價項目風險情節的風險類別后，按如下方法確定（子）系統綜合安全風險等級：

1）將3 種風險類別分別按照表4 所示規則賦值。

表4 風險類別賦值

2）假設系統中有n個需要評估的風險情節，Vi（i=1，…，n) 為對應第i個風險情節的風險類別的取值，則按照式（4）計算該系統綜合安全狀況得分：

式中：

D——綜合安全狀況分值；

Vi——風險類別的取值；

i——風險情節的序數號；

n——所有進行評估的風險情節個數。

3）根據各（子）系統得分情況，按照表5 判斷整機安全狀況等級，并采取相應的管控措施。

表5 整機綜合安全狀況等級

以表2 中扶手帶為例，該子系統綜合安全狀況分值D=（2+2+2+1+2+2)×100/（2×6)=91.67，安全狀況等級為一級，宜采取措施消除或降低評估出的風險。

4 結論

本文根據在用自動扶梯風險評價實際需求，綜合分析現行風險評價方法存在的優點和不足，提出一種便捷可行的風險評估思路，利用原始風險分析的成果，綜合風險定性分析與定量分析方法，有效簡化了整機系統和部件子系統的風險計算工作量。近年來實踐表明，上述評估方法簡單適用，極大地提高了自動扶梯整機系統和部件子系統安全評估的便捷性和靈活性，具有一定的推廣應用價值。