基于FTA的电梯安全影响因素分析

徐子明

摘 要：电梯设备安全是安全生产的保障，不仅关系到人员的生命安全，也关系到社会稳定。近年来，随时电梯数量的不断增多，电梯事故发生比例也越来越高，电梯运行安全问题成为了人们关注的焦点。影响电梯安全使用的影响因素较多而且具有极大的模糊性，以往检验电梯安全时单一以电梯的机械和电气部分为主要对象，存在不能确定电梯动态运行安全的弊端。本文运用FTA分析法分析了影响电梯安全运行的主要因素，提出了提高电梯安全运行可靠性的途径与措施，以期为我国今后的电梯日常检验和安全监察提供指导。

关键词：电梯；安全；FTA；影响因素

中图分类号：TU857 文献标识码：A

一、电梯的基本组成

电梯是一种沿两根垂直（或垂直倾斜度小于15°）的刚性导轨从一个高度运行至另一个高度的升降装置。电梯一般由其所依附的建筑物和八个系统组成，电梯所依附的建筑物有机房和井道。八个系统为：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。

二、电梯事故特征与预防

电梯安全事故：指电梯从安装到使用的各个环节中，发生的意外损害事件。电梯安全事故包括人身伤害事故、设备损坏事故和复合性事故。人身伤害事故包括人员剪切、挤压、坠落、撞击、触电、烧伤等。设备损坏事故包括设备机械磨损、绝缘损坏、火灾、湿水等。当前电梯事故的特点是：事故中人身伤害事故多，伤亡者中操作人员所占比例大。预防电梯事故就必须做好教育工作、技术工作和管理工作。

三、电梯安全运行主要影响因素分析

影响电梯安全运行的主要因素包括：人的不安全行为、物的不安全状态、管理的缺陷。

1 人的不安全行为

人的不安全行为呈现几个比较突出的特点：（1）违章操作；（2）无证操作；（3）乘客的不安全行为。

海因里希将事故因果连锁过程概括为五个要素，并用多米诺骨牌来形象地描述这种事故因果连锁关系。根据海因里希五骨牌我们可将电梯事故中人的不安全行为分为五个要素：A1社会环境、A2人为失误（或过失）、A3不安全行为和不安全状态、A4意外事件、A5伤亡，其因果连锁关系为A1→A2→A3→ A4→A5→A1。

安全管理工作的核心是防止人的不安全行为，消除机械或物质的危害，这就必须加强探测技术和控制技术的研究，需要广大的业主、物业管理人员以及电梯生产厂商、维护保养等单位几方的共同努力，从电梯管理制度完善、业主乘梯安全知识普及等环节上下功夫，才有可能真正做到对人不安全行为的控制和预防。

2 物的不安全状态

电梯的设备本体是由机械运动和电器控制及驱动两大部分组成，二者故障引起事故的比例为机械故障30%，电气故障70%，所以物的不安全状态主要是指机械部分和电器部分故障。

3 管理的缺陷

根据海因里希的多米诺骨牌原理：社会环境和管理Al欠缺促成了A2人为失误，因此加强电梯管理是遏制事故发生的必要条件，按照《特种设备安全监察条例》有关规定，电梯的使用单位对电梯的安全使用承担有不可推卸的责任，而目前由于各方面的原因，电梯使用单位的安全管理问题是不容乐观的，主要体现在以下几方面：（1）电梯使用单位管理人员对电梯相关知识的匮乏。（2）电梯使用记录和维护保养记录不全或不规范。（3）电梯管理制度不完善。

四、电梯安全保护系统可靠性分析

1 可靠度的相关概念

1.1 定义系统（产品、部件、零件）从时刻t=0开始，在规定条件下、规定时间内完成预定功能的概率，称为该系统可靠度，记为R（t）。

1.2 串联系统可靠度

式中：P（Ti>t）——部件A的可靠性概率；Ri（t）——部件Ai（i=1，2，……，n）的可靠度。

1.3 并联系统可靠度

2 电梯安全保护系统的可靠性分析

2.1 电梯失控及超速保护系统分析

该系统由限速器和安全钳构成，在限速器和安全钳连杆处均设有电气联锁开关，限速器动作时这两处开关动作切断电梯控制回路。

（1）系统可靠性框图及可靠度

图1为失控及超速安全保护系统可靠性框图，可见该系统为一串并混联系统。

A-限速器卡繩机构；B-限速器电气联锁开关；C-安全钳连杆机构及安全钳楔块；D-安全钳电气联锁开关；E-限速器钢丝绳；F-限速钢丝绳松绳、断路保护开关。

系统可靠度为Rs=[1-（1-RE）（1-RF）][1-（1-RB）（1-RA（1-（1-RC）（1-RD）））]。则部件概率重要度可根据得出：

根据实际检验结果统计计算得出部件概率重要度。

IRS（A）>IRS（B）=IRS（C）=IRS（D）>IRS（E）=IRS（F）。

（2）FTA分析

①编制事故树。

②求最小割集根据布尔代数化简法T=A1+A2=X1X2+X3B1=X1X2+X3（X4+C1）=X1X2+X3（X4+X5X6）=X1X2+X3X4+X3X5X6得出3个最小割集：k1={X1，X2}，k2={X3，X4}，k3={X3，X5，X6}。

③重要度分析。由得出的3个最小割集可以看出：基本事件x3出现次数b3=2，其余各基本事件出现次数相同，即bi=1（i=1，2，3，4，5，6），所以X3的结构重要度最大，X1、X2、X3、X4、X5、X6虽然出现次数相同，b1=b2=b4=b5=b6，但X5、X6这两个基本事件所处割集阶数要比其他事件大，r5=r6=3>r1=r2=r4=2，所以，X5、X6的结构重要系数小于X1、X2、X4。而X1、X2、X4虽然出现次数相同，所处相关割集阶数相同，但x4的相关出现次数a4=2>a1=a2=1，由此可以得出：Im（3）>Im（1）=Im（2）>Im（4）>Im（5）=Im（6）。

从概率重要度和结构重要度可以看出：比较而言限速器夹绳机构和电气联锁开关十分重要，限速器钢丝绳，松、断绳保护开关，安全钳连杆机构和制动楔块从结构上讲也很重要，但它们发生故障概率较小，所以在检验时应分清主次，对重点部位着重予以考虑。

2.2 电梯层门、轿门电气联锁保护系统分析

建立该系统的目的是當电梯层门或轿门在开启状态时切断电梯控制回路，防止电梯开门运行，该系统由层、轿门联锁触点和门锁继电器组成。

（1）可靠性分析

①可靠性框图。

②系统可靠度：根据可靠性框图，该系统为一并联系统。

系统可靠度为：RS=1-（1-RA）（1-RB）（1-RC）。

③部件概率重要度。根据实际检验结果统计计算得出部件概率重要度。

IRS（A）=IRS（B）>IRS（C）

（2）FTA分析

①编制事故树。

②求最小割集。由事故树可得T=xl+ x2+x3，则有三个最小割集k1={x1}，k2={x2}，k3={x3}。

③重要度分析。根据最小割集可以看出三个基本事件结构重要度相同， Im（1）=Im（2）=Im（3），但根据三个部件概率重要度分析，层门联锁触点和轿门联锁开关失效的概率要比门锁继电器大。另外由于层门联锁触点数量远大于轿门联锁开关数量，任意一个失效都会导致顶上事件发生。因此在检验时应尤其注意检查每一个层门联锁触点是否处于有效状态。

2.3 终端越位保护系统分析

终端越位保护系统是防止电梯在顶层端站或底层端站，不能正常停靠，超出正常平层位置导致冲顶和蹾底事故的发生。终端越位保护系统分为上下终端越位保护，由强迫减速开关，上下限位和上下极限开关组成，通过强迫减速、切断控制回路、切断动力电源三级保护来完成保护功能。本文以下终端保护系统为例进行分析，结果与上终端保护系统相同。

（1）可靠性分析

①根据该系统功能原理编制可靠性框图。

②系统可靠度：该系统为一并联系统，RS=1-（1-RA）（1-RB）（1-RC）。

③部件概率重要度：根据检验结果统计得出部件概率重要度。

可以得出：IRS（A）=IRS（B）>IRS（C）

（2）FTA分析

①编制事故树。

②最小割集：根据事故树T=xl+x2+ x3，则可得出一个最小割集：k1={x1，x2，x3}。

③部件结构重要度：Im（1）=Im（2）=Im（3）。

④重要度分析。从部件概率重要度计算结果可以看出x1、x2两个基本事件对顶上事件的发生起很大作用，根据实际情况也可知道，如果前两级保护失效，即使x3仍有效，轿厢很大的下冲惯性使得极限开关功能无法实现，仍有可能导致礅底事故发生。所以，提高强迫减速开关和限位开关的质量以及安装位置的正确程度对该系统可靠性的提高有很大作用。

五、提高电梯运行安全可靠性的途径

1 问题

主要表现为随着电梯各项技术的飞速发展，安全性能检验控制重点的技术针对性相对滞后，与电梯实际运行中的必要控制点存在明显偏差。（1）在关注电梯安全性能的特殊要求时，《电梯监督检验规程》出于规范检验行为的目的，严格限制了检验内容、规定了检验合格判定标准，同时也限制了检验人员基于专业技术知识的综合判断能力。（2）在检验人力资源能力有限的情况下，《检规》设置的检验技术重点也存在不合理之处。（3）在安装监督检验中，技术重点设置不合理，关注点偏重于安全部件，对实际运行的整体安全关注不够。（4）发展过程中的偏差时有发生。

2 措施

（1）为提高检验工作效率，改进检验方法，重视验收检验的质量控制，应将验收检验的安全性能控制重点放在对电梯长期运行有影响的技术细节上。（2）电梯型式试验担负着新型电梯安全性能的鉴定职责。（3）依据检验工作的实际情况，及时研究改进检验技术重点、促进电梯安全管理水平、统一各类电梯同类部件的安全检验技术标准、建立协调的电梯安全规范和技术标准化体系等，是特种设备安全检验机构管理部门的重要工作。

参考文献

[1]中华人民共和国特种设备安全法[S].北京：中国质检出版社，2013.

[2]罗哲，范圃.影响电梯安全运行的主要原因分析[J].中国科技信息，2012（12）.

[3] GB7 588-2003，电梯制造与安装安全规范[S].