基于故障代码的一起电梯困人事故的故障树分析

滕欣定，张交通

（绍兴市特种设备检测院，浙江 绍兴 312071）

1 前言

故障树分析法是将所要分析的系统问题以图形的形式进行表达处理。故障树分析法第一步就是需要确定某一影响较大的系统故障作为顶上事件，然后将产生顶上事件的主要原因作为中间事件，对中间事件进行逐级分析直至不能分解为止，不能分解或者不需要分解的事件作为基本事件置于底部，顶上事件作为最终的目标核心位于逻辑分析中的顶端，中间事件用于描述事件间逻辑关系位于中间，这样可以得到一个树状逻辑图，称为故障树。

最小割集就是指能够触发最低限度的基本要素的合集，将所有的最小割集进行集合，就可以构成全部故障，故障树的构建其实就是绘制了故障的所有可能发生情况。通过分析最小割集，可以找出系统的薄弱环节、系统设计缺陷等，从而采取预防措施。

电梯作为一种机电整合程度较高的运输设备，在人们的生产生活中发挥着不可替代的作用，随着社会的不断进步和城市化发展，电梯的使用量不断增加，但同时也伴随着很多电梯故障的发生，电梯的安全问题越来越受到社会的广泛关注。

随着电梯自动化控制的不断提升，导致了电梯出现的电气故障越来越不透明化，故障的表征形式越来越多样化。所以，这就需要电梯从业人员更熟练地掌握相关的电梯电气工作原理，能够在电梯出现故障的时候，准确判断出故障所在，高效排除电梯的电气故障，快速进行维修，保证电梯安全运行。

当电梯出现电气故障时，一般是维修人员按照该电梯的电气原理图查找出电梯的故障所在，但是，由于电梯控制系统品牌众多、型号不一，导致了电气故障的表现形式不一，维修人员如何能快速有效地分析出电气故障的原因，成为能否迅速排除故障、保障人身财产安全的因素之一。

在电梯的电气原理图等资料丢失的情况下，若从业人员对这类电梯电气原理掌握不够，就直接加大了电梯的维修难度，甚至无法解决电气故障。而电梯故障代码的出现，使得维修人员可以快速识别电梯故障产生的原因，这可以在很大程度上提高解决电梯电气故障的效率，使从业者对电梯电气故障有更直观的了解，这是提高电梯维修效率的重要方式之一。

2 实例分析

2.1 事故描述

2021年5月，绍兴上虞某地一家具厂房内，发生了一起电梯冲顶造成人员被困的事故，事发时，一台载货电梯正载着一名乘客由一楼向顶楼四楼运行，当电梯到达顶楼四楼时，电梯发生故障，电梯门一直没有打开，最终导致了困人事故的发生。

2.2 事故的故障树分析

电梯发生了困人事故，困人事故的直接原因是因为由于电梯冲顶引起的，在此，将顶上事件明确为“电梯冲顶”，进行分析可知，产生电梯冲顶的原因可能有两个：机械故障与电气故障。机械故障是指由机械上的原因导致电梯冲顶，电气故障是指由于电梯电气原因引起电梯的冲顶事故。所以，就能够将“电梯机械故障”和“电气故障”列入电梯冲顶的子事件。我们可以继续对两个可能引发冲顶的子事件进行分析，其中机械方面的因素分析又可以分为两个方面：一是制动器制动力不足；二是曳引能力不足等二个子事件，具体分析如下：

产生“曳引能力不足”的原因有：（1）曳引轮槽过度磨损。（2）平衡系数过小。（3）钢丝绳过度磨损。（4）钢丝绳锈蚀。（5）钢丝绳过度润滑，表面有油污。

产生“制动器制动力不足”的原因有：（1）制动器制动片与制动轮间隙大。（2）制动力矩不足。（3）制动铁芯卡阻，使得制动器不能完全抱死、制动器失效。（4）制动轮上有油污。

产生“电气故障”的原因有：（1）电梯换速开关失效。（2）限位开关失效。（3）平层信号未反馈到电梯主板内。（4）乱层。（5）接触器存在黏连现象。（6）抱闸继电器存在剩磁现象。

所以，将上述情况进行归纳，可得图1，电梯冲顶的故障树图。

图1 电梯冲顶的故障树图

2.3 冲顶事故的具体分析

对该电梯进行现场勘察，电梯主机无异常，但控制柜内有电梯故障代码，其故障代码为E30（进一步通过操作器查询，电梯还有故障代码E22、E43），主板上X1灯不亮，见图2；电梯应急放人时，电梯轿厢地坎高于4楼层门地坎，此时，轿顶上电梯平层感应器超越隔磁板正常平层位置，见图3，其余无异常。

图2 电梯故障代码及X1信号灯

图3 电梯位置异常图

电梯控制系统采用默纳克1000一体机，查阅默纳克1000故障代码描述及处理方法，见表1。

表1 电梯故障代码描述及处理方法

从故障代码描述及处理方法中，这起困人事故的原因可能与电梯的平层感应器、旋转编码器、上限位开关有很大的关系。电梯的平层感应器、旋转编码器用于电梯位置的测定，对于电梯安全来讲，位置测定是其电梯控制系统的关键要素之一，对于绝大部分的电梯控制系统来讲，电梯的位置测定是需要平层感应器、隔磁板、旋转编码器的相互配合来完成的。上限位开关是防止电梯轿厢超越正常行程用的，上限位开关一动作，此时将切断上行方向电源，电梯不能运行。

平层感应器主要起到的是电梯的一个平层信号的采集的作用，电梯到每层后，由于平层开关输入状态的变化，电梯可以准确地实现平层。电梯平层开关对抗干扰要求较高，因为干扰可能使平层开关发生误动作，使电梯平层定位出错，影响电梯的安全使用。

电梯正常运行时，隔磁板每隔一段时间插入电梯的平层感应器，此时，把门区信号、时间信号通过随形电缆传递到控制柜上，控制柜把得到的信号（包括旋转编码器的速度信号）与以前设定的程序进行比对后，来判断电梯的运行情况，以此来推断电梯是否处于正常状态，从而保证了电梯能够准确地到达指定楼层。当控制柜主板上接收的数据与电梯出厂设计时的“自学习”上的数据出现较大偏差时，电梯就会进入“保护状态”，有的电梯还会自动寻址，校正到终端层压到强迫换速和限位开关，通过限位的位置数据来校正楼层，即所谓的电梯“坠落”现象，但这绝不是真正意义上的“坠落”，因为此时电梯下行的速度是以检修速度下行（未达到电梯限速器—安全钳的动作速度）。

由于事故电梯控制面板中电梯输入信号中X1灯不亮，查阅默纳克1000主板控制输入回路，见图4。X1灯不亮表明电梯平层信号(门区信号DZ1)没有输入主板，通过进一步勘验，由于该厂为家具厂，电梯因平时很少使用，其平层开关上，沾满了灰尘，见图3所示，导致无论隔磁板有无插入其平层开关，输出状态一直没有发生变化，平层感应器处于常开状态，平层感应器无平层信号的输出，即电梯上行时虽已到达顶楼，但电梯主板上没有平层信号的输入（X1灯不亮），电梯继续上行直到碰到上限位开关为止(电梯出现故障代码E43)，电梯这才停止运行，此时，电梯逻辑判断出错(在故障树里对应的最小割集为X3：平层信号未反馈到电梯主板)，电梯进入异常保护状态，电梯不开门，导致了困人事故的发生。

图4 默纳克1000主板控制输入回路

3 结语

（1）在对事故进行分析以及评估时，使用故障树分析法是较为合适的。本文将电梯冲顶事故作为顶事件，开展故障树分析，分析了电梯冲顶的可能原因，找到了电梯冲顶事件的最小割集，为事故的进一步分析提供了便利。（2）故障代码，可以很大程度上提高用户解决故障的效率，使得从业人员对电梯电气系统故障有更直观的了解，能够在电梯出现故障的时候，准确判断出故障所在，高效排除电梯的电气故障，快速进行维修，以保证电梯安全运行。（3）这起电梯困人事故的产生是由于电梯平层开关上沾满了木屑，电梯上行时虽已到达顶楼，但电梯主板上没有平层信号的输入（X1灯不亮），电梯继续上行直到碰到上限位开关为止，电梯这才停止运行，此时，电梯逻辑判断出错，电梯进入异常保护状态，电梯门没有打开，导致了困人事故的发生。（4）在使用电梯时如果遇到电梯出现异常情况，发生了困人等现象时，使用者最安全的做法是保持镇定，呼叫电梯的紧急按钮，并耐心等待救援人员的到来，切勿盲目自救，以免事态的扩大。