电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系研究

冯金奎 冯 云 邓 进 路笃辉 于凤国

（国家市场监管重点实验室（特种设备安全与节能），中国特种设备检测研究院 北京 100029)

随着城市建设的快速发展，国内在用电梯数量急剧增多，保有量大，老旧电梯数量也逐年增多[1]，且集中进入故障多发期。近年来屡有电梯事故发生，造成人员伤亡，不但造成了巨额经济损失，也带来巨大的社会影响。据统计，发生事故的电梯制动器型式多为鼓式制动器，为此，国家市场监督管理总局于2021年在全国开展了电梯鼓式制动器安全隐患专项排查治理。针对电梯鼓式制动器故障率高、事故危害大等问题，本文提出了一套电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系，为鼓式制动器的风险评价提供了理论基础，进一步为电梯鼓式制动器的安全治理提供依据。

1 电梯鼓式制动器基本结构

鼓式制动器是以圆柱形的被制动部分的制动面作为特点，以圆柱形表面作为摩擦副接触面的制动器[2]。其制动元件是有导向的压缩弹簧，力是通过杠杆放大后作用于制动面上，具体结构如图1 所示。主要由机座、制动轮、制动臂组件、制动衬、压缩弹簧、抱闸检测开关、松闸顶杆、电磁铁、手动松闸杆、推杆、调节螺母、调节螺栓、螺母、销轴等零部件组成。

图1 电梯鼓式制动器结构图

2 电梯鼓式制动器事故影响因素

事故预防理论模型（24Model）认为组织内部发生事故，是内、外部原因共同导致的，内部原因可划分为组织和个人层面。组织层面又可继续划分为组织的指导行为和操作行为，其中指导行为指安全文化，操作行为指安全管理体系；个人层面还可继续划分为习惯性行为和一次性行为和物态[3]。本文以事故预防理论模型（24Model）为基础，如图2 所示，按照4 个行为阶段即指导行为、运行行为、习惯性行为、一次性行为和物态划分为4 个主类[4]以及外部原因1 个主类，分析电梯鼓式制动器事故影响因素，为事故分析提供参考。

图2 事故预防理论模型

2.1 阶段I 一次性行为和物态

该行为阶段属于直接原因，主要包括安全动作和安全物态。从电梯鼓式制动器失效角度看，主要存在不安全动作和不安全物态2 个主类。

1）不安全动作。直接导致事故的危险行为，或者直接对事故产生不安全影响的危险行为[4]。组织中的所有人员均可发出危险行为，包括管理者、作业人员等。不安全动作依据其目的和内容可分为指挥、行动、操作。现有研究表明[5-7]，考虑电梯的作业、维保、使用特点，依据各行为的特征，不安全动作又进一步分为错误动作和违章动作，见表1。

表1 不安全动作情况

2）不安全物态。直接引起事故发生或者对事故造成不安全影响的危险物态称为不安全物态，它由不安全动作激活[8]。不安全物态包括不安全的物质、能量和物质的状态[9]。在电梯鼓式制动器中，不安全物态表现为鼓式制动器基本构件的不安全，本文将电梯鼓式制动器的不安全物态进一步分类，见表2。

表2 不安全物态分类

2.2 阶段Ⅱ习惯性行为

该行为阶段属于间接原因，习惯性行为按照事故预防理论模型（24Model）主要包括安全知识、安全意识、安全习惯、安全心理、安全生理等因素，本文中统称为个人行为。不同工作特点的人群有不同的习惯性行为，结合事故预防理论模型（24Model）的细化因素与电梯从业人员的工作特点，归纳影响电梯鼓式制动器安全的人员个人行为见表3。

表3 个人行为分类

2.3 阶段Ⅲ运行行为

该行为阶段属于根本原因，运行行为主要对应企业的安全管理体系，包括目标对象进行全过程风险管理，以及对作业过程中可能引起的职业危害和伤亡事故的管理[8]。我国于2020 年发布的GB／T 45001—2020《职业健康安全管理体系 要求及使用指南》[10]规定了职业健康安全管理体系的要求，结合电梯制造、维保单位的特点，总结安全管理体系分类见表4。

表4 安全管理体系分类

2.4 阶段Ⅳ指导行为

该行为阶段属于根源原因，指导行为主要对应企业的安全文化因素。事故预防理论模型（24Model）中提出了评价企业安全水平的32 个安全文化元素，结合电梯制造、维保单位的特点，总结安全文化因素见表5。

表5 安全文化分类

2.5 外部原因

外部因素是指影响事故的行为和活动，以及其他组织发布的不利的自然条件、社会环境等因素。外部因素主要包括对组织的政府监管、行业监督、机构检验等因素[3]。

结合电梯整个生命过程涉及的单位主要有制造单位、维保单位、使用单位、检验单位、政府及行业监管部门等，此外还受到自然条件等因素影响，具体见表6。

表6 外部因素分类

3 电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系

本文以事故预防理论模型（24Model）为基础，按照4 个行为阶段及外部原因划分为5 个主类，分析确定了电梯鼓式制动器失效风险的33 个影响因素。33个影响因素对电梯鼓式制动器失效的影响是不同的，需要筛选出合理的重要影响因素形成指标体系，用于后期对电梯鼓式制动器失效风险进行评价。本文采用专家打分法对影响因素的重要程度进行排序，通过征询电梯各行业内专家的意见，对专家意见进行统计、处理、分析和归纳，客观地综合多数专家经验与主观判断，对大量难以采用技术方法进行定量分析的因素做出合理重要程度估算，经过意见征询、反馈和调整后，确定影响因素的重要程度。该计算方法简便、直观性强，能够对无法定量化的指标进行定性评价。尽管专家打分法易受打分人的主观意识影响，但是考虑到电梯鼓式制动器失效影响因素的重要程度难以通过理论计算直接快速确定，电梯行业内监察人员、检验人员、研究人员、企业管理者和作业人员对电梯鼓式制动器失效影响因素具有最敏锐的感受能力。因此，本文在33个影响因素的基础上，组织10 位专家（2 位监察人员、2 位检验人员、2 位电梯研究人员、2 位电梯管理者和2 位电梯作业人员）对影响因素的重要程度进行打分，打分采用表7 所示的打分方法，最终得到重要程度打分统计表，见表8，以确定电梯鼓式制动器失效风险评价指标。

表7 打分方法

表8 重要程度打分统计表

在33 个影响因素的基础上，利用隶属度函数筛选出核心影响指标。

隶属度是衡量特定指标对待评价指标的评价能力的工具。它可以判断论域中的某个元素是否属于论域中的一组明确的变量。专家代号h=（1，2，3，…，k)，集合J={死亡、严重损伤}，则有h对集合J的隶属度Rh=h∈J的次数／试验总次数N，则隶属度表示见式（1）：

式中：

Rh——指标h的隶属度；

xh——指标h被评为可致严重损伤及以上等级的专家数量；

N——专家数量。

由于集合J中2 项元素代表会造成死亡、严重损伤后果，在4 项重要程度中占比为0.5，因此，确定0.5 为重要性筛选的临界值，如果隶属度大于临界值，则表示该元素属于集合J，表示该指标所造成的后果将达到死亡或严重损伤的程度。因此，将保留大于0.5 的指标，并删除其他不符合要求的指标。根据式（1），得到各评价指标的隶属度。其中机座、间隙螺栓、缓冲垫、动作行程开关、开关电缆、个人习惯、个人心理、身体状况、组织结构、自然环境、档案资料、制动臂、制动臂销轴、开关顶杆、转子、闸瓦销轴指标的隶属度低于0.5，在电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系中予以删除。安全理念、安全制度指标的隶属度为0.5 处于临界值，且安全理念、安全制度2 个指标在实际操作中较难进行评估，且与安全管理体系中的管理控制、方针策划存在一定程度的交叉关系，故此处删除该2 项指标，最终形成16 个指标的电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系，如图3 所示。

图3 电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系

4 结论

为了对电梯鼓式制动器失效风险进行分析，本文选用事故预防理论模型作为事故致因分析框架基础，结合电梯制造、维保单位的特点，按照事故预防理论模型的4 个行为阶段及外部原因共5 大主类，分析电梯鼓式制动器事故影响因素，总结分析得到了含有33 个指标的电梯鼓式制动器风险评价指标体系。根据事故致因因素进行指标筛选，组织专家对初步指标的重要程度进行打分，引入隶属度函数，进一步筛选出重要指标，最终得到16 个指标的电梯鼓式制动器失效风险评价指标体系，为后续的风险评价方法研究提供了理论基础。但是本文采用了专家打分法对电梯鼓式制动器失效影响因素的重要程度进行判断，存在一定的主观性，且未考虑各影响因素的互相耦合作用。后续研究中，可开展建立电梯鼓式制动器失效多影响因素的互相耦合模型研究，确定电梯鼓式制动器失效多因素互相耦合的定量分析方法，形成更科学的评价指标体系。