基于ANP－MEA的电梯运行系统安全评价

彭先艳，沈斐敏，王巧莉，李碧曦

(1.福州大学环境与资源学院，福建福州350116;2.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083; 3.重庆科技学院安全工程学院，重庆401331)

基于ANP－MEA的电梯运行系统安全评价

彭先艳1，沈斐敏1，王巧莉2，李碧曦3

(1.福州大学环境与资源学院，福建福州350116;2.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083; 3.重庆科技学院安全工程学院，重庆401331)

针对近年电梯事故频发现状，提出电梯运行系统安全评价模型的研究方案.通过网络层次分析法从纵横两向探讨指标间的关系，借助超级决策软件计算指标权重，结合物元分析电梯安全等级，最终得到电梯运行系统安全等级为III级的研究结果，全面精确地判断出电梯的安全状况，为电梯运行系统的安全评价提供新思路.

电梯;网络层次分析法;物元分析;超级决策软件

0 引言

随着越来越多的高层建筑在城市拔地而起，电梯快速成为纵向交通运输中不可或缺的工具.电梯安全评价最初源自欧洲，现今部分发达国家已将其纳入各电梯标准的制定和修改过程中，而我国在该领域的发展较晚，目前尚处于起步阶段［1－2］.国外对电梯风险的分析与评价主要集中在风险检查技术、故障失效分析及可靠性研究方面;国内研究重点则放在电梯故障检测和故障风险分析、电梯风险影响因素与原因分析等方面，多采用数理统计、数据库、专家经验判断等方法［3］.近年来我国部分高校及特种设备检测院对电梯风险评价展开一系列研究，取得一些成果，目前国内缺乏一个统一完善的评价方法或标准，大多数评价方法对指标纵向递阶关系进行探讨，忽视指标间横向依存关系，导致评价结果缺乏全面性与准确性.

从“人－机－环－管”4个方面出发，建立和完善电梯运行系统安全评价指标体系，通过网络层次分析(analytic network process，简称ANP)全面考虑指标间的纵向递阶与横向依存关系，借助超级决策软件(super decisions，简称SD)计算权重，结合物元分析(matter element analysis，简称MEA)量化电梯运行系统的安全等级，开拓了电梯运行系统安全评价的新思路.

1 构建电梯运行系统安全评价指标体系

1.1 电梯运行系统评价指标的确定

在电梯运行系统安全评价指标体系(S)的大框架下，以“人－机－环－管”4个因素集为依据，参考部分电梯安全评价文献，了解相关法律法规，咨询专家，最终筛选与总结出29个评价指标.

1)相关人员c1.人在整个电梯运行系统中有着举足轻重的地位.人的因素主要包括技术水平c11、工作经验c12、工龄c13、身体状况c14、心理状态c15、安全意识c16、文化水平c17等.

2)电梯设备c2.电梯本身作为整个运行系统的重要组成部分，直接影响系统的安全性.主要指标有电梯维保效果c21、磨损程度c22、老化程度c23、灵敏度c24、平层度c25、使用频率c26、日均荷载c27、已用年数c28、稳定性c29等［4－6］.

3)使用环境c3.环境对电梯运行系统的影响不言而喻.主要包括供电质量c31、湿度c32、温度c33、清洁度c34、润滑度c35、照明c36、噪音c37等.

4)管理方面c4.管理是电梯运行系统中的关键一环.许多电梯事故发生，主因在于管理疏忽.管理因素包括组织结构c41、规章制度c42、应急预案c43、执行力度c44、专业培训c45、安全教育c46等［7－8］.

1.2ANP网络结构模型与SD软件

1996年，Saaty教授在层次分析法(analytic hierarchy process，简称AHP)的研究基础上提出ANP，它是一种非线性结构的决策科学方法［9］.SD是由美国Expert Choice公司开发的一款专门用于计算ANP的软件.分析“人－机－环－管”子系统中各指标间的内部关联和外部依存，确定出电梯运行系统安全评价的ANP网络模型，如图1.借助SD软件，绘制出ANP网络模型，如图2.

2 基于物元分析的电梯运行系统安全等级评价

物元作为描述事物的基本元，通常由事物、特征、量值这个有序的三元组来表示，记为R=(N，C，V)，其中N代表事物，C是事物的特征，V为C的量值，这三者被称为物元R的三要素［10］.

2.1 评价步骤

根据电梯运行系统安全等级与评价指标构建经典域和节域［11］，结合实际情况与既定标准明确待评物元，借助SD软件算出各评价特征的权重，确定待评价特征与各安全等级的单指标关联度，得出电梯运行系统与设定安全等级的综合关联度.关联度数值越大，则电梯运行状况与该安全等级的匹配度越高.

1)经典域、节域与待评物元.电梯运行系统安全等级对应特征值的取值范围［12］，即为经典域Roj:

式中:Noj为电梯运行系统的安全等级;ck(k=1，2，3，…，n)为安全等级Noj的评价指标;voj是Noj关于评价指标ck的取值范围，即各安全等级对应的分值区间;aojk和bojk是分值区间的最小值和最大值［13］.

各指标所对应的从低到高的所有取值范围，就是节域Rp:

式中:Np表示安全等级的全体;ck(k=1，2，3，…，n)为安全等级Np的特征;vp是Np关于ck的取值范围.

根据实际情况，结合给定的评价标准，对待评价电梯运行系统特征值进行评分，得到待评物元Ri:

式中:Ni为第i个待评价指标;vi为Ni关于评价特征ck(k=1，2，3，…，n)的量值，即待评特征ck的最终评分.

2)权重.各个评价指标对待评价对象的影响是不尽相同的，权重的大小可以具体衡量各评价指标对待评价对象的影响程度.权重越大，影响就越大.权重由SD软件计算得.

3)关联度.关联函数将“具有性质P”的事物从定性描述拓展成“具有性质P某程度”的定量描述［14］.它分为单指标关联度和综合关联度.单指标关联度公式如下:

综合关联度的计算公式如下:

4)安全等级.根据最大隶属度原则，判定电梯运行系统物元Ni属于安全等级t0.

2.2 实例分析

现对某电梯运行系统进行评价.组织专家进行实地考察和调研，对指标逐一打分，通过SD软件计算出权重，结果详见表1.电梯运行系统划分为5个安全等级:I级(好)、II级(较好)、III级(一般)、IV级(较差)、V级(差).

表1 电梯运行系统的指标权重与评分结果Tab.1Elevator operating system’s index weight and score

1)确定经典域、节域及待评价物元.以电梯设备c2的等级判定为例，根据表1，确定它的经典域Roj、节域Rp及待评价物元Ri:

2)计算关联度.由式(4)～(6)，计算出电梯设备c2的关联度，并判断出安全级别，结果见表2.

表2 各特征指标的关联度(电梯设备)Tab.2Correlation of characteristic indexes(the elevator equipment)

同理，可求得剩下3个因素集的综合关联度，最终判定整个电梯运行系统的安全等级，结果见表3.

表3 电梯运行系统的安全评价结果Tab.3Evaluation results of elevator operating system

从表3可知，“人－机－环－管”4个子系统，只有管理因素的评价结果为“较好”，其余三个因素是“一般”，最终判断整个电梯运行系统安全等级为III级(一般)，该电梯运行状况不容乐观.根据结果，有关单位必须即刻采取相应的预控措施.如人员方面提高作业员工的专业技能和安全意识;设备方面应组织专家进行电梯安全隐患的排查;环境部分需保障电梯机房的通风，保持清洁等.另外，加强电梯安全管理，优化应急处置方案，加大力度宣传电梯安全知识.

3 结语

网络层次分析从纵横两个方面全面考虑电梯运行系统中各评价指标间的关系，为后续电梯运行系统安全等级的判定提供更加准确的权重数据.物元分析，在量化整个电梯运行系统安全等级的同时，还明确了“人－机－环－管”各子系统的安全状态，评价过程简单易懂，评价结果直接反应出电梯运行系统存在的问题，有助于相关单位及时采取整改措施，保障广大电梯用户的安全.

该方法目前也存在着一些问题:当评价体系的指标等级越来越多，ANP网络模型也就越复杂，SD软件计算权重时，指标间两两对比增多，人的主观判断增大，影响评价结果.

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(责任编辑:蒋培玉)

Safety assessment of elevator operating system based on ANP and MEA

PENG Xianyan1，SHEN Feimin1，WANG Qiaoli2，LI Bixi3
(1.College of Environment and Resources，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian 350116，China; 2.School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha，Hunan 410083，China; 3.College of Safety Engineering，Chongqing University of Science＆Technology，Chongqing 401331，China)

In recent years，the elevator accidents frequently occur，so we should to establish the safety assessment model of elevator.Through analytic network process to dissect the relationship of each index from horizontal and vertical.The super decisions is utilized to apportion weight of each index.Then，combine it with the matter element analysis to judge the safety of elevator.Lastly，obtain the evaluation result of elevator operating system，three security rating.This way to judge the safety of elevator completely and precisely，and also gives a new idea to the safety evaluation of the elevator operating system.

elevator;analytic network process;matter element analysis;super decisions

X943

A

10.7631/issn.1000－2243.2016.06.0881

1000－2243(2016)06－0881－05

2015－07－05

沈斐敏(1951－)，教授，主要从事安全技术及工程、安全管理、隧道安全等方面研究，1003474815@qq.com

福建交通科技发展项目(201441)