降低风险

规范和标准为作为保护措施的维护和检查提供了路线图。

本文首次发表于 2019 年在拉斯维加斯举行的国际电梯和自动扶梯研讨会。 有关 7 年 8 月 2020 日至 XNUMX 日在阿姆斯特丹举办的活动的更多信息和参加活动，请访问 www.elevatorsymposium.org

多年来，维护和检查已被公认为确保电梯和自动扶梯安全的基本功能。 众所周知，安全是一种可以随着时间的推移不断改进的质量，尽管任何设备或系统中都存在固有的风险因素。 风险是一个难以量化的复杂实体； 然而，多年来，对旨在评估和降低风险的结构化流程的需求越来越大。 ISO 14798 升降机（电梯）、自动扶梯和自动人行道 — 风险评估和风险降低方法 已在全球范围内广泛应用于电梯行业。 这种方法在电梯设备的设计、开发和持续使用中有许多应用。 它需要识别危险情况、有害事件的原因、风险评估和保护措施的实施以充分减轻风险。 本文的主要目的是展示如何将维护和检查用作保护措施，从而在电梯设备的整个生命周期中使用 ISO 14798 风险评估流程来降低风险。 ISO 14798 目前正在修订，以加强其在解决现有电梯和自动扶梯的安全性以及维护和检查协议的应用方面的应用，以降低风险。 CEN EN 13015 电梯和自动扶梯维护——维护说明规则 建议在制定维护程序和优先级时使用风险评估。 许多电梯和自动扶梯安全标准中都包含了具体要求，例如 ASME A17/CSS B44 系列文件。 风险评估可用作补充既定维护和检查标准的工具，从而提高整体安全性。

介绍

人们普遍认为，所有类型的设备都需要维护和服务，以确保操作的可靠性和用户的安全。 检查也被认为是确保可靠性和安全性过程的重要组成部分。 虽然可靠性和安全性相互关联，但这些重要方面中的每一个都有其自身的属性和后果。

操作可靠性是典型产品设计和开发阶段的重要标准。 此外，故障对安全的影响是一个至关重要的问题。 因此，通过在产品设计中构建冗余、安全裕度和固有的故障安全操作来确保安全是一种常见的方法。

需要维护和检查以确保可靠、安全操作所依赖的设计方面实际上是有效的。 实际上，维护和检查可以降低产品未按预期运行或以不安全方式发生故障的总体风险。 因此，这些职能在整个风险评估过程中发挥着重要作用，旨在确保风险得到充分缓解。

在电梯行业，维护和检查的作用已经确立。 维护和检查的综合标准已经制定并正在世界许多地方部署。 在北美， ASME A17.1/CSA B44 电梯和自动扶梯安全规范^[1] 是电梯设备安全的基线标准。 A17.1/B44 第 8.6 节：维护、修理、更换和测试被广泛使用。 此外，同一标准还规定了验收检查和测试（第 8.10 节）和定期检查和测试见证（第 8.11 节）的要求。 推荐的检查和测试间隔指南在附录 N 中详细说明。在 A17.1/B44 中为用户提供了附加指南 ASME A17.2 电梯、自动扶梯和自动人行道检查指南.^[2] 北美的许多 AHJ 已将 A17.1/B44 纳入监管。 因此，守则中描述的维护和检查要求在相关司法管辖区通过法律强制执行。 还值得注意的是，A17.1/B44 要求所有检查均由符合《电梯检查法》要求的电梯检查员进行。 QEI 的 ASME QEI-1 标准.^[3]

另一个解决维护问题的重要标准是 CEN EN 13015 电梯和自动扶梯维护——维护说明规则.[4] 本标准建议在制定维护程序和优先级时使用风险评估。

可靠性和安全性

为了更深入地了解降低总体风险的必要性，审查可靠性要素是有建设性的。 可靠性本质上是指可以依赖某物的程度。 从另一个角度来看，可靠性是项目没有失败的概率，因此可用于预期目的。

就其本质而言，可靠性是时间的函数。 因此，组件、设备或系统的可靠性随着使用时间的推移而变化。 可靠性对时间的依赖性通常通过失效概率与时间函数来说明（图 1）。 该函数通常被称为“浴缸曲线”，因为它的形状类似于穿过典型浴缸的纵向截面的轮廓。 该函数表现出三个不同的阶段。 第一阶段被称为“早期失败”或“婴儿死亡率”。 这个阶段的特点是初始故障率很高，在相对较短的时间间隔内迅速下降。 早期故障是由于零件有缺陷、安装不当、调整不当等原因造成的。此类故障一般发生在新产品使用的“磨合”或“磨合”阶段。 通过有效的质量保证流程、预测试和对安装技术人员的严格现场培训，可以显着缩短早期故障期间的持续时间。 电子元件的预测试包括在恒定操作条件下对器件施加应力、功率循环、温度循环、振动、热破坏极限测试以及高度加速应力和寿命测试等方法。 然而，通常会出现某种程度的早期故障。

该功能的第二阶段称为“随机故障”或“使用寿命期”。 随着产品的成熟，故障率几乎保持不变，并且通常非常低。 由于各种原因，故障随机发生。 此类原因包括但不限于较弱项的故障和可预见的误用，这些原因可以设想但无法在时间尺度上有效预测。 坚固的设计、全面的质量保证协议、精心安排的安装、一致的维护和检查都有助于大幅延长使用寿命。

该功能的第三个阶段称为磨损期。 随着组件开始疲劳或磨损，故障率会越来越高。 工业电子设备的磨损通常是由受到物理磨损以及电和热应力的电子元件损坏引起的。 对于机械零件，相邻运动表面的磨损、受循环应力、腐蚀、微动等影响的部件疲劳是常见的。 维护和检查可以有效地延迟和延长磨损阶段，根据需要更换、调整、润滑部件并检查这项工作是否已正确执行。

安全性和可靠性密不可分。 在进行风险评估时，必须考虑安全关键功能的可靠性。 还必须解决运行可靠性的安全相关影响。

安全关键功能

必须评估安全关键功能的可靠性，并且备份系统或流程可用于解决主要安全手段的故障。 有效的维护和检查可以减少主要安全装置的潜在故障，从而减少可能的伤害和夹伤的发生率，同时确保电梯的可用性。 此外，有效的维护和检查对于在主要安全系统出现故障或故障时确保安全至关重要。 主要的电梯代码，如A17.1/B44， CEN/EN 81-20 电梯制造和安装的安全规则 — 用于运送人员和货物的电梯 — 第 20 部分客货电梯^[4]; CEN/EN 81-50 电梯建造和安装的安全规则——检查和测试 — 第 50 部分电梯部件的设计规则、计算、检查和测试^[5]; ISO 8100-1 电梯建造和安装的安全规则 — 用于运送人员和货物的升降机 — 第 1 部分：客货电梯^[6]; ISO 8100-2 电梯建造和安装的安全规则——检查和测试 — 第 2 部分电梯部件的设计规则、计算、检查和测试^[7]; 等，为主要和备份安全系统提供安全要求。 然而，所有主要规范都假设有效的维护和检查正在定期执行。

安全关键功能包括确保在电梯运行之前和运行期间门关闭，以及在超速、失去悬架、制动器故障等情况下提供保护。例如，可以考虑以下情况。

由于调整不当和缺乏维护，驱动机制动面磨损到仅靠制动器无法抵抗配重施加在轿厢上的向上力的地步。 电梯由控制系统保持在层站的位置。 如果停电，或在乘客进出轿厢时出现控制器故障，电梯轿厢可能会迅速上升并伤害轿厢入口处或附近的乘客。 显然，维护不善是这种情况的根本原因，而且实际上违反了适用的代码要求。 然而，此类事件的发生却带来了悲惨的结果。 主要的标准制定组织，如 ASME、CSA、CEN 和 ISO，已在其相关标准中实施了额外的安全要求，以防止此类事件的发生。 此类要求涉及提供独立的紧急制动器，该制动器由与正常操作和控制系统分开的装置致动。 虽然这些方法提供了额外的安全层，但不应将其视为全面、系统维护和检查的替代品。 需要注意的是，关键安全功能中的二级安全装置当然可以防止重伤或死亡，但仍可能导致轻伤、夹住乘客和无法使用电梯。 适当的维护和检查是降低整体风险的最有效手段。

运行可靠性

电梯运行的许多方面与安全没有直接关系。 例如，如果电梯忽略门厅呼叫或跳过已登记呼叫的楼梯，这主要是给乘客带来不便，而不是安全问题。 如果电梯停在远离层站的井道中，从主要伤害的角度来看，被困在里面的乘客通常是安全的。 然而，有些人却容易出现隐匿恐惧症，即害怕被困而无法逃脱。 幽闭恐惧症与幽闭恐惧症不同，幽闭恐惧症是对密闭空间的恐惧。 患有密闭恐惧症的人只要能够随意腾出空间，就可以心甘情愿地进入密闭空间。 如果电梯停转而这些人无法离开，则可能会发生强烈的焦虑症。 这会导致强烈的生理和心理反应，进而对人造成伤害。

虽然无法防止电梯在井道中停转的所有潜在原因，但许多由操作故障引起的原因可以通过严格的维护和检查协议来解决。

还应注意，由于操作故障导致电梯不可用的次要影响。 在等待剩余运行的电梯时，电梯大厅拥挤，当一台或多台停止服务时，会导致不安全的情况。 同样，电梯来了人挤人，也会因为乘客之间的推挤和攻击而导致受伤。 超载的电梯通常被编程为停留在层站； 这导致进一步的延误，并加剧了大厅的拥挤程度。 另一个风险是，不习惯体力消耗的人可能会走楼梯，以避免在拥挤的走廊里等电梯。 这些人可能会在此过程中遭受意外的健康问题。 同样，适当的维护和检查程序可以帮助保持电梯正常运行，从而降低整体风险。

与运行可靠性相关的进一步考虑涉及在紧急情况下使用电梯进行疏散。 近来，世界许多地方都出现了建造越来越高的建筑物的趋势。 在可预见的未来，这种趋势预计会持续下去，因此电梯在紧急情况下疏散高层人员的作用是一个相关问题。 众所周知，仅通过楼梯出去是不够的，而且可能是危险的，特别是对于不习惯体力消耗的人。 国际建筑规范 ^[8] 鼓励在高层建筑中使用人员疏散操作 (OEO)。 如果建筑物中安装了 OEO，它允许提供两个楼梯，而不是三个。 A17.1/B44 规定了 OEO 的要求。 显然，如果在紧急疏散期间使用电梯，可靠性是绝对必要的。 有效的维护和检查是提高可靠性并因此降低整体风险的关键因素。

维护和检查作为风险评估中的缓解因素

ISO 14798 升降机（电梯）、自动扶梯和自动人行道 — 风险评估和降低方法^[9] 在全球范围内广泛用于电梯设备的风险评估。 ISO 14798 方法的发展及其使用在论文“风险评估在创新产品开发中的作用”中进行了全面描述。^[10] 正如那篇论文中所讨论的，降低风险的一个重要方面是遵循风险缓解的层次结构。 该层次结构由三个连续的降低风险的主要行动过程组成：第一个是尝试通过设计消除危害。 如果这是不可能的，则第二个过程是防范或防止危险。 如果这不能充分降低风险，则第三个行动方案是警告剩余风险，并在适当情况下使用防护装备。

通过设计消除危害通常是不可行的。 当危险与设备或系统的功能直接相关时尤其如此。 例如，电梯的功能是将乘客和货物从一层运送到另一层。 电梯高于地面的高度是一种危险，因为电梯可能会坠落，从而造成伤害。 但是，如果取消高度，电梯就不能再发挥其应有的功能。 但是，电梯中有许多子系统和部件与电梯的主要功能没有直接联系。 在这些情况下，可以消除危险而不会使电梯功能失常。 例如，轿门和层门之间的过大空间是一种夹伤危险。 多余的空间对电梯的功能来说不是必不可少的，可以消除。 功能分析工程可以有益地应用于帮助确定组件和子系统的实际功能。^[11]

防范危害，或保护人们​​免受危害，是降低风险的广泛使用的行动方案。 此类保护措施包括防止乘客从平台跌落的电梯轿厢壁、防止乘客接触电气设备的锁定面板盖、有助于稳定电梯内乘客的扶手以及隔离的机械空间。 维护和检查是防止电梯故障的有力措施，因此有助于降低风险。 一般来说，在风险评估过程中，维护和检查与其他形式的防护一起用作缓解的基本要素。 这将在本文的下一节中通过示例进一步阐述。

降低风险的第三个行动方针是警告剩余风险并在适当时提供防护装备。 后者适用于工人安全，这在标题“执行维护和检查的人员的风险”中有所说明。 前者在防护不能充分降低风险时特别适用。 警告可以是视觉和/或听觉警报的形式。 示例包括在超过门停留时间和电梯过度延迟时的间歇性蜂鸣声，以及根据 A17.1/B44 的要求，在第一阶段紧急召回操作期间，电梯需要照明视觉和听觉信号。 必须强调的是，警告并非旨在替代消除危害或防范危害。 相反，当剩余风险仍然过高时，它们是额外的手段。

由于缺乏维护和检查而导致悬架装置故障的风险评估示例

已经构建了一个假设示例来说明如果不进行维护和检查可能发生的故障情况。 该示例假设 A17.1/B44 在事故区域有效，但未应用规范要求的检查和定期维护。 原则上，该示例同样适用于世界各地的任何司法管辖区。 专门选择了由于疏忽维护和检查而导致悬挂装置的损失，因为悬挂装置的故障很少见，并且当它们确实发生时，它们通常是这种类型的疏忽的结果。

出于示例的目的，假设电梯的设计、制造和安装符合 A17.1/B44 的相关版本和 A17.6-2010 电梯悬挂、补偿和调速器系统标准 [15]. 此外，假设电梯符合 A17.1/B44 的“验收”要求。 一旦安装移交给业主，并且合同条款履行完毕，业主对电梯的安全运行负责。 一般来说，业主会聘请信誉良好的维修公司来确保电梯设备的安全。 大多数司法管辖区都要求定期检查电梯作为其法规的一部分。

然而，情况并非总是如此，在某些情况下，电梯在移交给业主后很长一段时间内都可能既没有维护也没有检查。 在这种情况下，钢丝绳 (SWR) 等易磨损、微动和腐蚀的物品很容易最终出现故障。 给出的示例旨在说明，如果电梯按照规范中的规定进行维护，悬挂装置将在很长一段时间内容易发生故障之前被更换。 此外，如果按照规范要求对悬挂装置进行检查，则会发现损坏情况，并会责令业主采取适当的行动。

本示例采用 ISO 14798 的方法，并使用风险评估模板（ISO 1 的表 A.14798）（图 2）。 本例中还使用了风险估计和评估图表（ISO 1 的表 D.2 和 D.14798）（图 3 和 4）。

执行维护和检查的人员面临的风险

电梯和自动扶梯是公众以及安装、维修、维护和检查它们的工人的潜在严重伤害和死亡来源。

工人在清洁电梯井、对停转的电梯进行紧急疏散或在开放的井附近进行建筑工作时也面临风险。 的确，具有讽刺意味的是，与确保广大公众安全最密切相关的社会成员本身很容易受到与电梯和自动扶梯相关的事故的影响。

根据总部位于美国的建筑、研究和培训中心的数据，建筑业与电梯相关的死亡人数呈上升趋势，因为从 10,000 年到 2003 年，每万名工人的死亡人数和死亡率翻了一番。^[12] 该组织报告称，在 2011 年至 2016 年期间，有 145 名建筑工人因电梯相关伤害而死亡，占美国所有行业此类死亡人数的一半以上由跌落到较低水平引起——其中近一半 (53.5%) 是从 48 m 或更高处跌落。 其他导致死亡的主要原因是压伤、被移动物体击中和触电。

与死亡人数不同，施工中与电梯相关的非致命伤害一般从 380 年的 2003 人下降到 280 年的 2016 人。虽然有所改善，但很明显，仍有太多敬业、勤奋的人受伤或死亡。

多年来，电梯行业已经做了很多工作来应对与工作相关的死亡和伤害。 国家电梯行业教育计划等组织为学徒和熟练工提供安全电梯建造和维护方面的培训计划。 这 电梯行业现场员工安全手册^[13] 旨在提供安全信息和做法，工人可以使用这些信息和做法来帮助防止因不安全行为和/或条件造成的伤害。

另一个重要的组织是 OSHA，它为所有行业的工人提供了许多安全法规和标准。 美国劳工部的一个机构 OSHA 也提供旨在提高工人安全的培训计划。

虽然培训是提高工人安全的主要方法，但提供和使用合适的防护设备是必不可少的。 因此，防护装备，例如防坠落设备、用于电气故障排除的官方跳线和防护服对于提高现场工人的安全非常重要。

风险评估可以在促进工人安全方面发挥重要作用。 CEN EN 13015 为将风险评估应用于电梯维护提供了一种极好的方法。 该标准强调的一些重要问题是：

• 在执行维护时确定各种干预程序的必要性，并确定每个程序的相关安全措施
• 使用远程监控和远程诊断方法进行故障查找，减少工人直接接触危险。 （也可以看看 EN 627 升降机、自动扶梯和乘客传送带数据记录和监控规范,^[14] 它提供了有关远程监控方法的更多信息。）
• 提供有助于确保安全维护的安全措施和说明
• 需要为要进入的任何工作区域编制一份危险清单，并进行风险评估以解决所有危险。 在此过程中应考虑以下因素：一个或多个人员的存在、未直接参与维护活动的人员的可预见行为以及安装的可能状态（例如，由于组件的可预见故障导致的正常或异常状态）。
• 需要特别注意因诊断目的而故意绕过安全功能而导致的危险
• 维护工人在设备上工作时必须意识到残余风险。 这可以是警告标志、安全指导和培训的形式。
• 安全执行所有维护操作的个人防护设备、工具和程序的规范
• EN 13015 的附录 B，提供了在准备和维护电梯和自动扶梯期间要考虑的要素的完整列表

ISO 14798 可用作维护和检查活动中风险评估的有效方法。 应该注意的是，ISO 14798 目前正在审查中，预计未来的版本将包括维护活动风险评估的具体程序以及相关示例，以指导用户。

总结思考

电梯和自动扶梯设备的安全性和可靠性密切相关，全面审查它们很重要。 电梯设备的维护和检查是确保公众安全的必要条件。 因此，至关重要的是，安全的这一重要方面必须在所有级别获得必要的可见性，以确保严格执行。 风险评估是一种可行的工具，可用于确保已识别所有相关危害并已充分减轻所有适用风险。

ISO 14798 是一种解决和减轻风险的强大方法。 它已使用多年，并在世界范围内的行业中享有盛誉。 目前正在修订中，以提高其价值和整体适用性，并为用户提供更多指导。 在电梯的建造、维护和检查过程中，工人的安全至关重要。 由于其工作职责的固有性质，这些工人比一般公众更容易受到危险情况的影响。 风险评估可用作提高这些重要人员安全的有效工具。 随着远程监控等故障识别新技术的普及，预测和预防来自工地以外位置的故障将变得更加可行。 这将有助于提高工人和整个公众的安全。

案例

[1] ASME A17.1-2019/CSA B44-19：电梯和自动扶梯安全规范。
[2] ASME A17.2-2017 电梯、自动扶梯和自动人行道检查指南。
[3] ASME QEI-1 2018 电梯检验员资格标准。
[4] CEN EN 81-20: 2014 电梯建造和安装安全规则——人员和货物运输电梯——第 20 部分：客梯和货梯。
[5] CEN/EN 81-50: 2014 电梯建造和安装安全规则 — 检查和测试 — 第 50 部分电梯组件的设计规则、计算、检查和测试。
[6] ISO 8100-1：2019电梯施工安装安全规则
— 用于运送人员和货物的电梯 — 第 1 部分：乘客和货物乘客电梯。
[7] ISO 8100-2：2019电梯施工安装安全规则
— 检查和测试 — 第 2 部分电梯部件的设计规则、计算、检查和测试。
[8] IBC 2018 国际代码委员会 (ICC)。
[9] ISO 14798:2009：升降机（电梯）、自动扶梯和自动人行道——风险评估和降低方法。
[10] 比利，路易斯。 “风险评估在创新产品开发中的作用”2018 年国际电梯和自动扶梯研讨会论文集，伊斯坦布尔，2018 年 XNUMX 月。
[11] Bartolomei, JE 和 Miller, T. “Functional Analysis Systems Technique (FAST), a Group Knowledge Elicitation Method for Model Building”，美国空军，Wright-Patterson 空军基地，2002 年。
[12] Xiuwen Sue Dong、Xuanwen Wang 和 Katz、Rebecca。 “建筑中涉及电梯和自动扶梯以及普通人群的死亡和伤害。” 建设、研究和培训中心，2018 年 XNUMX 月。
[13] 电梯行业现场员工安全手册， Elevator World, 公司, 2015.
[14] CEN EN 627:1996 升降机、自动扶梯和乘客传送带的数据记录和监控规范。
[15] ASME A17.6-2010 电梯悬挂、补偿和标准
州长系统。