基于风险的在用自动扶梯安全评估方法研究

孙浩翔 季一锦 顾 程

（江苏省特种设备安全监督检验研究院 南京 210036）

自动扶梯是一种非常重要的人员输送设备，相较于垂直电梯，乘坐人员与自动扶梯梯级、扶手带等运动部件直接接触，因而自动扶梯上发生人员跌倒、挤压、坠落等风险系数相对较高。同时，作为一种机电设备，随着运行时间增加，自动扶梯零部件性能逐渐劣化，设备故障或事故发生率也将逐年增加。因此，对长期在用自动扶梯开展全面客观的安全评价，对保障设备安全稳定运行具有重要的实践意义。

安全评估是掌握特种设备安全状况的重要技术手段，对此国内外学者开展了一系列相关研究。目前，对电梯的安全评估方法主要分为2 大类：一类是基于层次分析法、熵权法等算法的多指标综合评估法[1-3]，这类方法能够综合主观和客观要素开展评估，在多种场合得到广泛应用，但是对于结构层次比较复杂、指标体系参数众多、参数组合灵活的应用场景则具有一定的局限性；另一类是基于严重程度和发生概率的风险矩阵评估方法[4-8]，这类方法基于风险概念的基本要素开展评估，通用性强，但是其评价指标设置多偏重理论，对具体设备开展风险分析时缺乏系统性研究，未能够有效借助一些成熟的评价成果，每次风险分析完全从头开始，不利于全面推广应用。针对上述情况，本文利用现有标准中自动扶梯原始风险的分析成果，并在实践中不断充实完善原始风险库，在此基础上，根据设备实际状况分析设备现有风险，从而高效开展自动扶梯的安全评估工作。

1 构建风险评价指标体系

1.1 在用自动扶梯风险评价指标来源

在用自动扶梯的风险评价指标主要来源于以下2个方面：1）产品设计阶段的风险评价指标，通常采用失效模式与后果分析方法，对设备机械危险、电气危险、控制电路失效产生的危险、忽视人类工效学产生的危险、人员滑倒和跌倒产生的危险以及自动扶梯特有的系列危险进行风险分析，得到设备本质安全评价指标。2）相关失效案例和事故案例库，包括同类设备在使用、维保、检验检测以及监督检查过程中发现的相关事故、故障及各种缺陷案例，从中提炼出安全评价指标，这是对设备本质安全评价指标的重要补充。

1.2 在用自动扶梯风险评价指标体系的构建

为了对在用自动扶梯进行安全评估，有必要建立一套系统合理的安全评价指标体系。为了保证体系建立的科学性、完备性，充分利用现有自动扶梯制造、安装、使用、维保以及产品报废等方面的法规标准，结合自动扶梯失效模式、事故案例以及在维保、使用过程中发现的故障和缺陷，综合构建在用自动扶梯的主要评价指标体系，主要指标见表1。

表1 自动扶梯风险评价指标体系

2 在用自动扶梯的安全评估

安全评估主要包括风险辨识、风险分析和风险评价几个阶段[9]。对在用自动扶梯的安全评估，首先应充分辨识出各个子系统可能存在的所有风险情节，包括可能带来的伤害及其原因；其次，分析各风险情节所引发的后果严重程度及其发生概率，采用合理的算法求得（子）系统的风险值；最后，对照风险分析结果和风险准则确定风险等级，在此基础上采取相应的管控措施。

2.1 风险辨识

风险辨识是指发现、确认和描述风险情节的过程。针对自动扶梯产品，参考自动扶梯相关安全标准[10-15]，结合自动扶梯安全状况、设备运行环境、使用与维保情况以及相关事故案例[16]，辨识出全部风险情节。表2 即以自动扶梯扶手带为例，辨识出扶手带潜在的伤害及可能的原因。

表2 自动扶梯扶手带风险分析

2.2 风险分析

风险分析是在风险识别的基础上理解风险性质、确定风险等级的过程，包括原始风险分析和现有风险分析。由于风险事件的后果严重程度及发生概率的确定需要大量历史数据予以支撑，并需要相关专家参与决策，因此风险分析是一项技术含量较高的工作。

●2.2.1 原始风险分析

原始风险通常是指风险情节在未采取任何应对措施的状态下原本存在的风险。为了简化风险分析工作量，本文优先采用GB/T 30692—2014《提高在用自动扶梯和自动人行道安全性的规范》中给出的原始风险分类分级结果。对上述标准中未列出的风险，可以采用GB/T 20900—2007《电梯、自动扶梯和自动人行道风险评价和降低的方法》中提供的方法开展原始风险分析，并将分析结果充实到原始风险库进行统一管理。为了便于计算，本文对原始风险进行量化处理，将严重程度“高”“中”“低”“可忽略”分别赋值为1、0.75、0.5 和0.2，将概率等级“频繁”“很可能”“偶尔”“极少”“不大可能”“几乎不可能”分别赋值为1、0.8、0.6、0.4、0.2 和0.1，处于二者之间则取插值。通常风险值为严重程度与发生概率的乘积，表2 中Roi为扶手带各指标的原始风险分析结果。

●2.2.2 现有风险分析

现有风险一般指风险应对之后仍然存在的风险。针对具体设备，需要考虑其原始风险是否得到了有效管控，并考虑设备使用一段时间后产生的腐蚀、疲劳、磨损、变形及功能完备性等情况。通常设备现有风险的后果严重程度小于等于其原始风险的后果严重程度，而现有风险中的事件发生概率则需要对设备当前状况进行定性或定量分析计算获得。

1）定性分析：根据防护装置的有无或零部件功能是否有效，评估小组可以参考GB/T 30692—2014 中表A.1、B2 规定，选择相应的风险概率等级Px，由此计算得到现有风险值，见式（1）：

例如：扶手带入口处加装了手和手指的防护装置，且该装置的电气安全装置功能有效，则手和手指被卷入的概率从“偶尔”变为“不大可能”，现有风险Rei=Px×Roi=0.2×0.75=0.15。

2）定量分析：对于可以量化的变形量、磨损量，测量相关尺寸，并进行归一化处理，得到现有风险系数A，见式（2）：

式中：

Tx——实测变形量；

Td——许可变形量。

由此计算得到现有风险值，见式（3）：

表2 中Rei为扶手带现有风险的分析结果。

以扶手带系统为例，设某厂扶手带与导轨支架间隙出厂初始值为6 mm，最大允许值为8 mm，运行若干时间后实测最大间隙为6.8 mm，则Tx=（6.8-6) mm=0.8 mm，Td=（8-6) mm=2 mm，此时A=0.8/2=0.4，则现有风险为：0.4×0.375=0.15。又如：扶手带表面裂纹最大允许值Td=3 mm，实测最大裂纹Tx=1.5 mm，此时A=1.5/3=0.5，则现有风险为：0.5×0.20=0.10。

●2.2.3 风险评价与管控

参考GB/T 20900—2007 和GB/T 30692—2014相关内容确定在用自动扶梯的风险评定准则（见表3），对照风险分析结果和风险准则确定风险类别，在此基础上采取相应的管控措施。在表2 中，扶手带表面裂纹的现有风险为0.10，则该风险属于第Ⅲ类风险，暂时不需要采取任何行动。

表3 风险评定准则

3 系统综合安全状况评估

无论对于整机系统，还是对部件子系统，在确定各（子）系统中每个评价项目风险情节的风险类别后，按如下方法确定（子）系统综合安全风险等级：

1）将3 种风险类别分别按照表4 所示规则赋值。

表4 风险类别赋值

2）假设系统中有n个需要评估的风险情节，Vi（i=1，…，n) 为对应第i个风险情节的风险类别的取值，则按照式（4）计算该系统综合安全状况得分：

式中：

D——综合安全状况分值；

Vi——风险类别的取值；

i——风险情节的序数号；

n——所有进行评估的风险情节个数。

3）根据各（子）系统得分情况，按照表5 判断整机安全状况等级，并采取相应的管控措施。

表5 整机综合安全状况等级

以表2 中扶手带为例，该子系统综合安全状况分值D=（2+2+2+1+2+2)×100/（2×6)=91.67，安全状况等级为一级，宜采取措施消除或降低评估出的风险。

4 结论

本文根据在用自动扶梯风险评价实际需求，综合分析现行风险评价方法存在的优点和不足，提出一种便捷可行的风险评估思路，利用原始风险分析的成果，综合风险定性分析与定量分析方法，有效简化了整机系统和部件子系统的风险计算工作量。近年来实践表明，上述评估方法简单适用，极大地提高了自动扶梯整机系统和部件子系统安全评估的便捷性和灵活性，具有一定的推广应用价值。