电梯的安全分析方法

　　电梯是用于运送人和货物的垂直交通工具，因此电梯的安全性受到广泛关注。

　　风险评价是10多年前发展起来的安全技术。将风险评价应用于电梯的设计、制造、安装、使用和维修等各个环节，可进一步提高电梯运行的安全性。

　　GB/T18775-2002《电梯维修规范》就引入了风险评价。

　　风险评价的基本出发点是：

 

　　风险评价流程见下图：

 

图一  风险评价流程

　　危险识别

　　危险——潜在的危害起源。危险识别是风险评价的基础。危险、危险状态和危险事件举例见附录。附录只是举例，不可能包括所有的危险。进行危险识别时，要根据实际情况仔细识别，不能遗漏。

　　风险测算根据以下原理进行：风险是危害发生的概率和危害的严重性相组合。

　　危害发生的概率按表一予以量化。

　　表一

频  度	定  义
A级  频繁	很可能经常发生
B级  可能性很大	在系统寿命周期内会发生几次
C级  偶尔	在系统寿命周期内至少发生一次
D级  可能性极小	不可能，但不排除在系统寿命周期内可能发生
E级  不可能	不可能，认为不会发生
F级  完全不可能	危险事件不可能发生，除非由故意行为造成

　　危害的严重性按表二予以量化。

　　表二

严重性等级	定  义
Ⅰ级  灾难性	死亡、系统损失、环境的严重破坏
Ⅱ级  严重	严重的伤害、严重的疾病、主要系统破坏、环境破坏
Ⅲ级  临界	轻度伤害、轻度疾病、系统或环境轻度破坏
Ⅳ级  可忽略	不会导致伤害、疾病、系统或环境的破坏
轻度损坏——可逆转的损坏，需要对非主要系统部件进行修理或调换； 严重破坏——不可逆转的损坏，需要对主要系统部件进行修理或调换； 轻度伤害——可逆转的伤害； 轻度疾病——可逆转的疾病； 严重伤害——不可逆转的伤害； 严重疾病——不可逆转的疾病。

　　风险评估按表三。

　　表三

频  度	严  重  性
	Ⅰ—灾难性	Ⅱ—严重	Ⅲ—临界	Ⅳ—可忽略
A  频繁	ⅠA	ⅡA	ⅢA	ⅣA
B  可能性很大	ⅠB	ⅡB	ⅢB	ⅣB
C  偶尔	ⅠC	ⅡC	ⅢC	ⅣC
D  可能性极小	ⅠD	ⅡD	ⅢD	ⅣD
E  不可能	ⅠE	ⅡE	ⅢE	ⅣE
F  完全不可能	ⅠF	ⅡF	ⅢF	ⅣF

　　评估结果的接受程度见表四。

　　表四

	不可接受	须采取纠正措施以消除风险
	不希望有	须采取纠正措施以缓和风险
	需观察的接受	需要观察以确定是否需要采取措施
	不需观察的接受	无须采取措施

　　举例：

　　当年OTIS发明安全钳的时候，电梯使用麻绳，麻绳极有可能断裂，麻绳断裂引起轿厢坠落，可能导致乘客死亡。据此，评定事件发生的概率为B、危害的严重性为Ⅰ，得风险为ⅠB，结论是：若不设安全钳，则电梯运送乘客的风险是不可接受的。

　　风险分析是一个反复进行的过程，要一直进行到残留风险达到可接受水平。此时，还要对风险分析过程形成的结果编制文件，尤其要详细说明所采取的降低风险的措施和残留风险。

　　风险评价是一种通用技术，所以本文开始就说风险评价适用于电梯的设计、制造、安装、使用和维修等各环节。产品设计决定了产品的先天质量。在设计阶段，风险分析还可以和功能分析与故障分析等设计方法结合起来应用，以提高设计质量。

　　功能是指产品的功用、效用、作用和用途。在产品所具有的功能中，有必要功能和不必要功能之分，不必要功能又称多余功能是应当去除的。必要功能又有基本功能和辅助功能之分，基本功能是发挥产品效用所必不可少的功能，是产品存在的基础；辅助功能是为更有效地实现基本功能而添加的功能。产品的功能实现产品的使用目的，而为达此目的则需要采取一定的手段。目的功能称为上位功能，手段功能称为下位功能；这个关系是可以逐级展开的，上一级的功能是下一级功能的目的功能，下一级功能是上一级功能的手段功能。按此规则对产品的一个功能进行展开就可得到该功能的功能树（见图二）。对产品的所有功能进行展开，就可得到该产品的完整的功能树。

 

　　功能树是产品设计的基础。设计开始时，首先要分析市场对拟设计的产品有些什么样的功能要求，符合市场的设计才是合格的设计。将这些功能要求展开为功能树可使设计思路明晰。功能的描述要抓住关键词，一般用一个动词和一个名词来表达。所用的词要抽象化，不要涉及具体结构，以免束缚设计者的思维。功能要定量化，便于设计分析。在给功能下定义时，要以事实为依据，不要主观随意地定义。

　　现以某种电梯限速器为例作具体说明。限速器的主要功能为：达到规定速度时触发电气动作，达到更高的规定速度时触发机械动作，以避免电梯轿厢运行超速或坠落。触发电气动作实际就是使具有安全触点的开关断路。触发机械动作，对于单向限速器来说是指在轿厢下行超过规定速度或坠落时使限速器绳提拉下行安全钳；对于双向限速器来说是指在轿厢下行超过规定速度时使限速器绳提拉下行安全钳或在轿厢上行超过规定速度时以触发件触发轿厢上行安全装置。触发不同的安全装置需要大小不同的触发力和触发行程。触发时的轿厢速度与限速器产生的触发力及触发行程是限速器能正确触发的三要素。按建立功能树的原则，结合限速器的功能，可得到采用重锤（重块）机构检测速度的限速器功能树（见图三）。

 

　　为了清楚地说明，图三中的功能描述的字数较多，但所增加的是名词的定语或动作的条件状语。

　　图三中，对于触发电气系统动作和触发机械系统动作两个功能来说，自“建立轿厢速度与速度检测机构转速的关系”开始，功能展开是相同的。由于触发电气系统动作所需的触发力和触发行程较小，可以由轿厢速度检测系统直接触发，而触发机械系统所需的触发力和触发行程较大，所以其功能中增加了触发前置机构，以放大触发力和触发行程。

　　对功能要进行定量分析：其一，用性能参数表示功能。例如，上例中应设定限速器的机械动作速度和电气动作速度、触发力以及触发行程。图三只是一般说明，所以功能未予定量，对限速器基本功能的定量要求见GB7588。展开过程中要根据上位功能的性能参数通过计算确定相应下位功能的定量要求，如触发时重锤的位置、触发阻力和重锤质量等；其二，在实现同一功能的不同方案间进行成本比较；其三，对实现功能的可靠性进行分析。

　　将产品树和功能树结合起来就构成关联树。其方法是：将功能系统置于下方，进行展开，上位功能置于左方，下位功能置于右方；将产品构成要素置于相应功能的上方，进行展开，使构成要素与功能相对应。按以上方法处理就可得到上述

　　限速器触发电气系统动作的关联树（见图四）。用同样方法，可得触发机械系统动作的关联树（见图五），图五虚线之后部分与图四的相应部分相同，故简略。

 

 

　　图五中，棘爪控制机构就是前置放大机构，当轿厢速度达到指定速度时，速度检测机构首先触发它，使之触发棘爪与安装在限速器机座上的棘轮啮合。棘爪和棘轮啮合后，通过摩擦力，限速器绳带动限速器滑轮和棘轮转动，但被限制在一定角度范