الضغط الخاص بالحبل

تقييم الاستشاري

ركزت مراجعة تصميم الجر المصعدي الأخيرة على تصميم النظام والعلاقة بين حساب EN 81-20 القائم على التعب لعامل أمان حبل التعليق والاعتبارات الخاصة بالضغط الخاص بالحبل والذي تم تطويره في الأصل منذ ما يقرب من 100 عام بواسطة Hymans وHeilborn.

هذه هي المرة الثانية التي واجهت فيها الاقتراح المشكوك فيه القائل بأن "قياس ضغط الحبل لم يعد منصوصًا عليه في EN 81، وبالتالي لا داعي للنظر فيه". في كلتا الحالتين، تم تجاوز الحد الأقصى للضغط المسموح به بهامش كبير. 

غالبًا ما ينشأ التعبير عن هذا سوء الفهم أو الزيف لإخفاء تصميم جر معيب، وبالطبع قرار تجاهل الافتراض الأساسي لـ EN 81-20 0.4.3.a) وهو أن:  

"لقد تم النظر في المخاطر ذات الصلة لكل مكون يمكن دمجه في تركيب المصعد الكامل وتم وضع القواعد وفقًا لذلك:

المكونات هي:

أ) مصممة وفقًا للممارسات الهندسية المعتادة (انظر FprCEN/TR 81-12) وأكواد الحساب، مع الأخذ في الاعتبار جميع أوضاع الفشل؛

في حين كان ضغط الحبل مبدأ أساسيًا يقوم عليه قانون المصاعد ASME A17، فإن وصفه في معيار EN 1977-81 لعام 1، والذي حل محل الاعتماد السابق على ما كان غالبًا عوامل أمان الحبل التعسفية، أسس ضغط الحبل كتدبير أمان في أوروبا، والذي استمر حتى عام 1999، مع وجود متطلب مفاده أنه في حالة السيارة المحملة بحمولتها المقدرة في الطابق الأدنى، لا ينبغي في أي حال من الأحوال أن يتجاوز الضغط المحدد للحبال: 

حيث p هو الضغط النوعي بوحدة نيوتن/مم² و vc هي سرعة الحبل المقابلة لسرعة السيارة.

كما نصت معايير EN 1977-1985 لعامي 81 و1 على أنه من مسؤولية الشركة المصنعة للمصعد، مع الأخذ في الاعتبار الخصائص الفردية وظروف استخدام المصعد، النظر في اختيار ضغط الحبل.

من واقع خبرتي، فإن المصممين المسؤولين والمختصين يأخذون بعين الاعتبار حساب EN 81-20 القائم على التعب بالتزامن مع الضغط الخاص بالحبل لتحقيق تصميم آمن ومرن من حيث خصائص مصعد معين. ويتضمن هذا مراعاة مجموعة من العوامل بما في ذلك البيئة المثبتة؛ وأقطار الحبل والبكرة؛ وأقطار بكرة التحويل؛ والانحناءات والانحناءات العكسية؛ وبنية الحبل؛ وعدد الحبال؛ واستخدام المصعد؛ وعوامل الأمان؛ وشكل الأخدود؛ وضغط الأخدود. ويتم موازنة كل هذه العوامل لإنتاج تصميم نظام آمن وفعال ومرن. 

يُستشهد أحيانًا بالافتراض EN 81-20 0.4.12 كذريعة أو دفاعًا عن تصميم جر مشكوك فيه، ويوفر:

"باستثناء العناصر المدرجة أدناه والتي تم إعطاؤها اعتبارًا خاصًا، فإن الجهاز الميكانيكي الذي تم بناؤه وفقًا للممارسات الجيدة ومتطلبات المعيار، بما في ذلك الانزلاق غير المنضبط للحبال على بكرة الجر، لن يتدهور إلى درجة خلق خطر دون إمكانية الكشف عنه بشرط تطبيق جميع التعليمات الصادرة عن الشركة المصنعة بشكل صحيح:"

الغرض من الافتراض 0.4.12 هو أن يضمن المصممون أن تكون أحكام ومكونات السلامة الرئيسية، بما في ذلك أخدود بكرة الجر، والتي تخضع للتآكل، مصممة بحيث يمكن تقييم حالتها بسهولة وأن يتم توفير التعليمات المرتبطة بهذا التقييم. لا يهدف هذا الافتراض، ولم يكن كذلك أبدًا، إلى توفير ثغرة لتبرير تصميم الجر المتهور أو غير الكفء.    

وفي هذا الصدد، تنشأ مسألة تتعلق بالمبادئ الأخلاقية التي يقوم عليها التصميم الهندسي فيما يتصل بنقل مخاطر تصميم المعدات، والتي من الأفضل تقليلها و/أو تخفيفها في مرحلة التصميم، إلى الصيانة المستقبلية. ولا يمثل هذا النهج أكثر من خفض تكاليف رأس المال على حساب مستخدم مستقبلي غير واعٍ و/أو مسؤول صيانة، تنتقل إليه مسؤولية إدارة المخاطر وتكاليفها، والتي كان ينبغي أن يتم تصميمها. 

إن الضغوط العالية المفرطة على الحبال والتي تنشأ بسبب التخفيضات في البكرة وقطر الحبل، والتي كان من المفترض أن يتم التخلص منها بسهولة في تصميم المعدات الأصلية، جنبًا إلى جنب مع المخاطر المتزايدة المرتبطة بها (من حيث السلامة والتكلفة) تنتقل من تكلفة رأس المال إلى المستخدم النهائي، الذي غالبًا ما يكون غير مدرك لما حدث. في الواقع، يمثل هذا نقل مخاطر التصميم من مصمم عديم الضمير و/أو غير كفء إلى عميل غير مدرك.

إن عدم اليقين المتعلق بتقييم عمق واتساق التصلب السطحي لأخاديد البكرة ذات الملف الشخصي V أمر مفهوم جيدًا، حيث أن التصميمات التي تنطوي على ضغط حبل مرتفع بشكل غير مبرر تفرض مخاطر سلامة إضافية يجب القضاء عليها في مرحلة التصميم، والتي قد يثبت لاحقًا صعوبة إدارتها.

ورغم أن البعض اقترح عليّ أن طريقة هايمينز وهايلبورن ربما تكون قد عفا عليها الزمن، فإنني أقترح أن استمرارها في العمل لمدة طويلة ــ قرابة مائة عام منذ إنشائها ــ يتحدث عن نفسه! كما ألاحظ أنه كان من الضروري تحديث تعريف أنماط الأخاديد المختلفة، إلى جانب البيانات التي تقوم عليها الحسابات القائمة على التعب وفقاً لمعيار EN 100-81: 1، في معيار EN 1998-81 من أجل جعل الحسابات أكثر قوة وتصحيح الأخطاء الواضحة في المعيار الأصلي لعام 20. ولكن لكي أكون منصفاً، أذكر أن معايير EN 1998-81/1: 2 تم إعدادها ونشرها على عجل حتى تكون متاحة لتطبيق توجيه المصاعد لعام 1998 في عام 1999.  

تزامن حساب التعب المقدم في EN 81-1: 1998 مع ظهور المصعد بدون غرفة الماكينة (MRL)، وعندما يؤخذ في الاعتبار مع العوامل الأخرى ذات الصلة بما في ذلك ضغط الحبل، فإنه يوفر نهجًا معقولاً للعدد المتزايد من البكرات ودورات الانحناء المتأصلة في غالبية تصميمات MRL.  

أتذكر أن شركة Otis Elevator Co. طورت أعمال Hymans وHeilborn وقامت تقليديًا بتطبيق ما لا يقل عن خمس فئات من المهام فيما يتعلق بتصميم الجر وتقييم ضغط الحبل والتي تضمنت: 

• الحد الأقصى للخدمة — من 8 إلى 10 ساعات يوميًا — المصاعد تعمل وفقًا للجدول الزمني. عادةً، المكاتب والمتاجر الكبرى.
• متوسط ​​خدمة الركاب - يوجد مصعد واحد أو أكثر في المبنى لا يعمل وفق الجدول الزمني، ولكنه يجيب على المكالمات حسب الحاجة.
• خدمة الركاب المتقطعة — تشبه خدمة الركاب العادية، ولكن حيث تكون محطات توقف السيارات والمسافة المقطوعة منخفضة وحيث يتم نقل الحمولة المقدرة بالكامل بشكل غير متكرر. عادةً، بعض المستشفيات أو المباني السكنية
• متوسط ​​خدمة الشحن — مماثل لخدمة الركاب المتوسطة ولكن مع فترات راحة ممتدة تتوافق مع متوسط ​​التعامل مع الشحن. عادةً، قد تندرج بعض مصاعد المستشفيات ضمن هذه الفئة.
• خدمة الشحن المتقطعة — فترات راحة طويلة. عادةً، في المرائب والمستودعات الصغيرة والمباني في المناطق الأقل ازدحامًا.

كانت العوامل الهندسية التي تم أخذها في الاعتبار فيما يتعلق بواجب الخدمة هي العوامل السائدة اليوم، بما في ذلك التحميل؛ وقطر الحبل وسرعته؛ وقطر البكرة؛ وملف الأخدود.

يمكن تطبيق ضغط أعلى على الحبل بشكل مقبول في تطبيق يخضع لعدد أقل من عمليات الرفع دون المساس بسلامة المعدات أو عمر خدمة بكرة الجر وحبال التعليق. في الواقع، أنتجت شركة Otis سلسلة من المنحنيات المتعلقة بمجموعة آلاتها وأقطار البكرات وملامح الأخاديد المختلفة وتطبيقها في مهام مختلفة. ينعكس نهج Otis في النهج الذي تبناه لاحقًا الأستاذ جانوفسكي في تكييفه لنهج Hymans and Heilborn، والذي يربط عدد عمليات الرفع بضغط الحبل المقبول، على الرغم من أنه يجب ملاحظة أنه حتى لحساب منخفض يصل إلى 60 عملية رفع في الساعة، فإن حساب الأستاذ جانوفسكي لا يتعدى أبدًا على الحد الأقصى التقليدي لـ Hymans and Heilborn. 

حيث k هو المعامل المتعلق باستخدام المصعد معبرًا عنه بعدد الرحلات في الساعة (Janovsky L):

حيث z هو عدد الرحلات في الساعة (Janovsky L).

إن ضغط الحبل جزء لا يتجزأ من محرك الجر نفسه، مع وجود مستوى مناسب من ضغط الحبل ضروري للحفاظ على الاتصال اللازم لدفع المصعد بأمان (أو منع قيادته في حالة توقف الوزن الموازن)، وبهذا المعنى، فإن الاقتراح القائل بأنه يمكن تجاهل ضغط الحبل في تصميم الجر هو اقتراح غير منطقي.

إن القصور في تصميم نظام هندسي قد لا يظهر إلا بعد مرور فترة من الوقت على استخدام المعدات (بعد رحيل المصمم لفترة طويلة). وقد يخدم هذا، بوعي أو بغير وعي، في أذهان أولئك الذين شاركوا في القصور في التصميم، لتبرير التصميم المعيب. ومع ذلك، فإن الواقع الأساسي، المدعوم بالخبرة، هو أن مثل هذه العيوب المضمنة تظهر ميلًا إلى الظهور بالتزامن مع عيوب أخرى في النظام، والتي لا علاقة لها أحيانًا، في شكل أعطال وحوادث و/أو كعواقب غير مقصودة أو غير متوقعة للقرار الأصلي. ويتضح المفهوم في نموذج الجبن السويسري لجيمس ريزون لفشل الأنظمة (الشكل 1) حيث يتم نمذجة سلسلة من الدفاعات (في حالتنا أحكام ممارسات الهندسة الصناعية لدينا، والمعايير والإرشادات) على أنها شرائح من الجبن السويسري، والتي تعمل في وقت واحد لتشكيل سلسلة من الدفاعات ضد الفشل. إن تأثير تجاهل المصمم لعناصر معيار ما أو مخالفتها أو اختصارها، سواء كانت ضمنية أو صريحة، يعادل حذف واحد أو أكثر من دفاعات شريحة الجبن السويسري من Reason، وإدخال أوجه قصور على مستوى النظام تتجلى في الفشل أثناء عمر المعدات (في محاذاة الثقوب في شرائح الجبن السويسري). في صناعتنا، فإن تأثير إدخال أوجه القصور أو الاختصارات فيما يتعلق بالنية الأساسية المتأصلة في متطلبات معاييرنا ولوائحنا هو تقليل مرونة النظام بشكل عام وزيادة المستوى العام للمخاطر المتأصلة في تصميم معين. 

لقد كانت تجربتي في العمل كخبير في عدد من الحوادث المميتة أن مصدرًا واحدًا للفشل نادرًا ما يكون سببًا، بل إن التأثيرات التراكمية للعيوب التصميمية، والتي غالبًا ما تتفاقم بسبب القصور في تطبيق الصيانة، هي التي تكمن وراء وقوع الحادث. قد تبدو العيوب التصميمية (على عكس متطلبات معايير EN 81 و/أو ممارسات الهندسة الجيدة) غير ضارة للمصمم الأصلي، ولكن عندما يتم دمجها مع قضايا أخرى في وقت ما في المستقبل، تؤدي إلى نتائج كارثية. والنهج الذي تتبناه سلطة الإنفاذ، بوضوح الرؤية بأثر رجعي، يركز حتمًا على التصميم المعيب الأصلي في سيناريو "لولا عيب التصميم"، لما وقع الحادث.   

وهناك مصدر قلق ثان يتعلق بتسويق حزم المصاعد التي تتضمن آلات رفع ذات حجم مخفض ونسبة قطر البكرة إلى حبل التعليق (Dt/dr) أقل من 40:1 المنصوص عليها في EN 81 20، وهي النسبة الدنيا المنصوص عليها في معظم الولايات القضائية. وقد تم تبرير أحد الأمثلة التي واجهتها من خلال موافقة هيئة معنية، على الرغم من أن النتيجة كانت انخفاض واجب خدمة المصعد (عدد الرحلات) وعمر حبل التعليق، وهو ما لن يدركه المستخدم النهائي/المشتري حتى فوات الأوان. لقد كنت أعتقد أن نسبة قطر البكرة إلى الحبل الدنيا 40:1 تعتبر مقدسة من حيث تصميم المصاعد الآمنة والفعالة. والواقع أنني على يقين من أن واضعي التوجيه الأصليين للمصاعد والمعايير المرتبطة به في EN 81 لم يتصوروا قط أن هذا الحكم المتعلق بالسلامة الذي ظل قائماً لفترة طويلة سوف يخضع في المستقبل للتفسير والتحايل من جانب هيئة معنية، أو من جانب أي شخص آخر في هذا الشأن. إن تأثير هذا النهج السيئ هو تقويض الغرض من توجيه المصاعد في إرساء مستوى عالٍ من حماية الصحة والسلامة جنبًا إلى جنب مع مستوى من الشفافية، مثل ضمان عمل السوق الداخلية للاتحاد الأوروبي. في الواقع، يقلل هذا النهج من مستويات سلامة المستهلك وثقته. إن النهج المحافظ لتصميم السلامة أمر أساسي، وفي تجربتي لأكثر من 50 عامًا في الصناعة، فإنني مشترك في قانون مورفي: "إذا كان من الممكن أن يحدث خطأ، فسوف يحدث خطأ". يقع العبء علينا كمصممين أخلاقيين ومهنيين لتصميم المخاطر المحتملة والمخاطر وأنماط الفشل في الوقت المناسب. the source، مثل إنتاج منتجات آمنة وفعالة ومستدامة، ومناسبة للغرض - وليس السعي إلى إزاحة المخاطر التي يجب التخفيف منها من خلال التصميم الفعال عن طريق نقلها إلى المستخدمين النهائيين و/أو الصيانات. 

تم تركيب أحد هذه التصاميم بحبل تعليق يمكن قياس عمره الافتراضي بأسابيع مع حدوث أعطال منتظمة في محامل الماكينة. وفي مواجهة احتمال التقاضي، قام المقاول بتصحيح التركيب. 

إن المصمم المسؤول يدرك الفرق بين الامتثال والجودة وأن معايير صناعتنا تمثل الحد الأدنى من مستويات السلامة التي يتعين تحقيقها. وفي كثير من الأحيان، أواجه تصميمات يُقال إنها متوافقة (وهو أمر مشكوك فيه غالبًا) ولكن لا يمكن بأي حال من الأحوال اعتبارها تصميمات ذات جودة. وأعتقد أن هذا الموقف نشأ بسبب الافتقار إلى الفهم العميق والخبرة الهندسية من جانب المصممين الذين دخلوا الصناعة على مدار العشرين عامًا الماضية أو نحو ذلك، جنبًا إلى جنب مع النهج المتساهل من جانب عدد قليل من المصممين الذين كان من المفترض أن يكونوا على دراية أفضل. الامتثال ليس جودة!