钱剑雄(中国特种设备检测研究院)
印象A17
——美国电梯标准初探
钱剑雄(中国特种设备检测研究院)
由美国机械工程师学会(ASME)制定的A17电梯系列标准是美国(乃至北美地区)最具主导性和最重要的电梯标准。A17系列标准已走过近百年的历史,获得美国以及其他北美国家,乃至全球其他很多国家的广泛认可。发展至今,美国各州在电梯管理法律和部门规章上都普遍采用A17标准,该标准通过法律引用而得到了普遍的强制执行,因而对电梯行业的影响极大。一直以来,我国对欧盟EN电梯标准的翻译和研究比较多,也比较深入;相对而言,我们对具有相当影响力且独具特色的ASME A17系列电梯标准,却缺乏系统、细致的研究。相比EN标准,A17系列标准更具历史悠久、体系完整、内容全面详实、技术要求明确严谨、定量规定较多、可操作性强等特点,尤为值得我国借鉴,十分值得深入探索和研究。
为此,国家质量监督检验检疫总局于2009年设立了“中美电梯法规标准比较研究”项目,对美国电梯法规标准及其安全管理情况进行深入、细致的研究。该项目也是2004年质检总局科技项目“国内外特种设备法规标准比较研究”课题之“国内外电梯法规标准比较研究”专题的延续和深化。
该项目由中国特种设备检测研究院负责并牵头,来自江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院、广东省特种设备检测研究院、上海市特种设备监督检验技术研究院、福建省特种设备检验研究院、辽宁省安全科学研究院、广东省特种设备检测研究院东莞检测院、山东省特种设备检验研究院、贵州省特种设备检验检测院、深圳市特种设备安全检验研究院等特种设备检验检测机构和西子奥的斯电梯有限公司、上海三菱电梯有限公司、日立电梯(中国)有限公司、东南电梯股份有限公司、广东菱电电梯有限公司等电梯企业的60多名研究人员组成的研究团队,经过几年的艰苦努力和团结协作,在美国电梯安全管理、美国电梯标准体系和技术要求以及与我国电梯管理和标准技术差异比较研究等方面取得了一系列成果,发表论文20余篇,形成研究报告150余万字,收集整理了美国40个州的法律、法规和相关制度,并翻译了其中33个法律法规,约100余万字。
同时,为了研究工作的顺利开展,介绍美国电梯技术标准,为我国电梯行业和相关技术人员提供有益参考,经ASME许可,中国特种设备检测研究院组织项目研究人员翻译了A17系列标准。该系列标准中文版已由中国质检出版社出版发行。
2.1 A17电梯标准体系
ASME A17系列电梯标准共有7个,分别是:
(1)ASME A17.1《电梯和自动扶梯安全规范》;
(2)ASME A17.2《电梯、自动扶梯和自动人行道检验指南》;
(3)ASME A17.3《已有电梯和自动扶梯安全规范》;
(4)ASME A17.4《紧急救援人员指南》;
(5)ASME A17.5《电梯和自动扶梯电气设备》;
(6)ASME A17.6《电梯悬挂、补偿和限速器系统标准》;
(7)ASME A17.7《基于性能的电梯和自动扶梯安全规范》。
此外,还有ASME QEI-1《电梯检验人员资格标准》。
A17系列标准,从A17.1到A17.7,再加上QEI-1,形成了一个有机整体,其相互之间的关系可以由图1表示。
图1 A17电梯标准体系
A17.1是对采用现有技术的新电梯的安全要求;
A17.3是对已有电梯的安全要求;
A17.7是对于采用新设计、新技术、新材料、新工艺、新功能等不符合或者不适用于A17.1或A17.3要求的情况,提出的一套评价方法或途径,以确定不符合A17.1或A17.3的项目,其安全性是否与A17.1或A17.3标准要求等效。
因此,电梯符合安全要求可以通过以下途径实现:
(1)符合A17.1或A17.3的要求;
(2)部分符合A17.1或A17.3的要求,其他不符合A17.1或A17.3要求的符合A17.7的要求;
(3)符合A17.7的要求。
为验证电梯是否符合A17.1或A17.3的要求,检验人员应按照A17.2规定的方法进行常规检验、定期检验、验收检验等,同时需要见证定期测试;检验人员应按照QEI-1的要求取得资格。
A17.4是紧急救援的程序和要求;A17.5是电梯电气设备的专项要求;A17.6是对电梯悬挂装置、补偿装置和限速器系统的补充要求。
2.2 A17电梯标准主要内容
2.2.1 A17.1简介
A17.1是A17系列标准的主标准,其篇幅最大,约占A17系列7个标准总篇幅的40%多。A17.1由目录、ASME前言、ASME A17电梯与自动扶梯委员会名单、电梯安全规范CSA B44委员会名单、ASME序言、CSA序言、变更汇总、正文、推荐性附录以及索引组成。
A17.1标准正文按照总则、驱动方式、设备类型、通用要求和引用文件等共分为9个部分,共101节。每个部分按照特定主题分为若干节和款,以便于查找相关要求。
2.2.2 A17.2简介
A17.2是一本关于如何检验和测试的作业指导书,其目的是为QEI检验员实施检验和见证测试,以及安装、使用、维护保养等相关单位进行电梯测试提供指导和帮助。其内容包括对电力驱动电梯、液压电梯、自动扶梯和自动人行道的检查和测试步骤,包括检验项目、检验方法、检验技巧、注意事项以及有关要求等。
该标准由目录、前言、委员会名单、序言、变更汇总、说明、正文以及检查项目汇总表、验收检验项目汇总表、A17.5电气设备检验指南等3个附件
组成。在正文之前,专门设置了一章“说明”,描述了标准的适用范围、如何使用该标准、检验员资格、个人安全防护、检验员职责、业主应如何配合检验工作、检测仪器设备要求等。
标准正文共10个部分196节。除第6部分外,其他部分是按照设备类型(电梯、自动扶梯、自动人行道)和检验员检验时所在位置进行编排的。每部分中的每一节为某个检验项目。即A17.2是以检验位置为章,以检验项目为节。每节下分别按照“日常检查”、“定期测试”、“验收检验”,对电力驱动电梯和液压电梯的检验方法、步骤等进行描述和规定。每节最后列出检验所对应的A17.1或A17.3的条款号。
2.2.3 A17.3简介
A17.3制定的目的在于为主管部门提供技术文件参考,以帮助其确定辖区内已有电梯应当满足哪些安全要求。需要说明的是,“已有电梯”和我们通常所说的“在用电梯”是有所区别的。已有电梯是指在由州或地方有管辖权的电梯主管当局确定的某一时间之前制造安装并投入使用的电梯。而在用电梯是指“现在”这个时刻之前已经投入使用的电梯。
ASME认为,在A17.1的某一版本正式生效之后,所有新制造安装的电梯都应符合该版标准的要求,但对于之前制造安装的电梯,则新标准要求不应予以追溯。即每一时期生产的电梯只需要符合当时最新版A17.1即可,新版标准不能否定旧版标准。但这样会产生一个问题,即年代久远而仍在使用的“老旧”电梯,因不需要符合最新版标准的要求,而使得新标准要求消除而老标准不要求消除的某些风险将继续存在,在实际使用中可能发生事故、故障,进而对公众安全与健康构成威胁。但如果要求“老旧”电梯通过改造符合新标准要求,则成本会非常高。因此,ASME制定了A17.3,旨在提出已有电梯应符合的最低安全要求,从而使电梯安全状况达到合理和可以接受的水平。对于“老旧”到什么程度的电梯应符合A17.3的要求,则由各州或地方电梯主管部门决定,即确定哪一时间点之前的电梯为已有电梯,因为他们对所辖区域内电梯设备状况最为清楚。
已有电梯应通过修理改造等手段,达到A17.3的要求。当然,如果原本要求就比A17.3要求高,则应继续符合原本更高的要求。已有电梯除应符合A17.3的要求外,还应满足最新版A17.1中关于钥匙安全组别、维护保养、修理、更换、改造、规范标牌、验收检查和测试、定期检查和测试等方面的要求。
2.2.4 A17.4简介
A17.4是关于电梯紧急救援的安全技术标准,指导救援人员从被困电梯轿厢中安全解救乘客,被美国各州电梯法律或法规广泛采纳。
A17.4由两部分组成,分别是撤离程序和消防服务的工作步骤。这两部分分别规定了紧急救援被困乘客的程序和方法,以及各时期电梯的消防员服务功能。其中撤离程序由四节组成,分别是紧急救援的说明、救援小组的组织及训练、撤离的步骤以及地震(或其他灾难)后的救援。消防服务则由第一阶段紧急召回操作和第二阶段紧急轿内操作这两部分组成。
2.2.5 A17.5简介
A17.5制定的目的是为了降低因火灾和电击而造成人身伤害和财产损失的风险。由于一般的工业控制设备通常是在额定电流下持续工作,开关频次比较低(大约每年3000次),而电梯的控制设备通常开关频次非常高(大约每年50万次),并且加速时电流会达到额定电流的200%~250%,设备的工作环境也不同,电梯的控制设备通常在机房或井道内得到保护,因此,北美通用的工业控制设备标准并不适用于电梯的控制设备。A17.5正是为电梯控制设备而专门制定的电气安全标准。
2.2.6 A17.6简介
A17.6旨在与A17.1以及其他相关标准配套使用,主要目的是确保电梯各零部件安全等级的一致性以及给电梯的制造、设计、安装、维护及检验提供指导。A17.6主要介绍钢丝绳、芳纶纤维绳和人造橡胶涂层非圆形悬挂钢带这三种电梯重要零部件的技术要求。该标准涵盖了目前电梯用钢丝绳的所有应用,给出了钢丝绳的强度、材料、测试、一致性、检查、更换及订购信息等方面的标准要求。标准同时对电梯悬挂及补偿装置的新技术芳纶纤维绳和人造橡胶涂层非圆形悬挂钢带的尺寸特性、机械特性、材质、属性和公差、测试、验收检验方面提出了相应的要求。
2.2.7 A17.7简介
A17.7的作用是,对于采用不符合或者不适用于A17.1或A17.3要求的新设计、新技术、新材料、新工艺、新功能等的电梯,可以通过A17.7规定的途径、步骤和方法,来评价其不符合A17.1或A17.3的项目是否满足A17.7规定的基本安全要求,以使得标准不阻碍新技术的发展和应用。
2.2.8 QEI-1简介
QEI-1是为了统一从事A17.1、A17.3、A17.5标准检验(不包括工程测试和型式试验)工作的人员的资格要求而制定的。该标准将从事电梯检验工作的人员按照不同的资格条件分为检验员(Inspector)和检验监督员(Inspection supervisor)两类,规定了他们取得资格应当具有的工作经历、知识水平、技术和管理能力,以及必备的规范标准。标准规定了检验员和检验监督员的职责,以及其资格保持的条件和要求。标准还规定了检验员考核发证机构应当具备的条件和ASME对发证机构的认可程序等。
经过近百年的发展和积累,美国A17系列标准已经成为具有鲜明特点、在北美以及国际上具有广泛影响力的电梯标准。正如前文所述,中国电梯安全主体标准主要来源于欧洲EN标准,而由于EN系列电梯标准本身所具有的“协调性”(妥协性),在技术要求的设置上,相比美国A17系列标准而言,总体上更趋于宏观和原则描述,而不像A17标准那样的“细致入微”。2011年最新整合修订的EN 81-20/50电梯标准,其中诸多新修订的内容也与A17标准达到了“契合”。
通过深入学习和研究A17系列标准,并与我国电梯国家标准进行对比分析,项目组深感中国电梯国家标准与美国电梯标准在发展历程、标准体系、制定思路、技术要求细节等诸多方面都有较大差异。中国有统一的电梯市场和全国统一的安全监管和技术要求,电梯安全标准在国内的作用主要不是“消除技术性贸易壁垒”,而是通过标准的强制执行,起到提升电梯安全质量和管理水平,保障乘客、公众及相关人员的使用和劳动安全的作用。从实际操作层面上讲,技术要求明确、严谨、量化、可操作性强的标准在我国才更有利于真正落实、有效执行。从这个意义上来看,中国电梯标准不宜全盘欧化;而宜认真研究美国A17系列电梯标准,借鉴、吸收其优点和合理内容,进而结合我国实际情况,建立符合我国国情和自身特点的电梯安全标准,不断提高我国电梯安全标准水平。
从上述角度出发,项目组在标准体系、术语定义、不适用范围、可追溯性、新技术新产品突破标准要求的途径、标准解释,通用安全要求、曳引式电力驱动电梯、液压电梯和自动扶梯主要技术要求、电梯检验标准、已有电梯安全标准、电梯紧急救援标准、电梯电气设备安全标准、电梯基本安全要求和等效安全评价标准等方面,总结提炼中美电梯标准的主要差异,提出进一步完善我国电梯标准体系和标准内容的启示和建议。
在质检总局深化行政许可改革、转变监管方式、推进检验工作改革的背景下,项目组及时地为相关部门提供了有关研究成果,并得到质检总局有关领导的高度肯定。部分建议被《电梯安全监察规定》(草案)、《电梯监督检验和定期检验规则》等规章和安全技术规范采纳,例如2009年12月颁布的TSG T7001电梯检规和2013年修订颁布的第1号修改单中,采纳项目研究成果建议,设置了关于对重缓冲器越程距离标识、增加了缓冲器无裂纹剥落破损、制动器检验等有关要求;特别是在电梯、自动扶梯事故引发社会强烈关注的情况下,项目组将美国A17标准中关于对重越程铭牌设置、底坑急停开关设置、轿厢意外移动保护、轿厢在非开锁区停止时开启轿厢门的条件、电梯层门强度要求、部件材料要求以及电梯抗震技术要求等方面的具体规定和背景依据等提供给相关部门,促进了我国GB 7588等电梯主体标准和电梯抗震性能标准的制修订工作,部分建议也已被我国电梯安全技术规范或标准采纳,有效促进了电梯安全技术的进步。
我们相信,随着对包括美国ASME A17电梯标准在内的国际先进标准体系和标准技术要求的不断深入研究,必将为建立具有中国特色的电梯法规标准体系,完善我国电梯法规和标准内容,提高我国电梯安全管理和技术水平,提供有益的借鉴和参考。