【摘要】 針對傳統電梯安全評價方法的弊端，提出以數據庫的方式集合電梯系統的參數和安全要求、整合風險降低措施，進行電梯系統的風險識別，同時以數學語言對安全概念和現象的模糊性進行描述和運算，完成風險評估和風險評定的過程。筆者以提出的多因素風險評價的綜合方法和系統安全評判為準則，實現電梯系統的綜合安全評價方法。以轎廂系統作為應用實例，運用安全評價方法進行驗證，結果表明：該方法對電梯安全評價的研究具有一定的參考作用。

　　【關鍵詞】 電梯系統；安全評價；數據庫；風險分析；風險評定

　　0 引言　　

　　隨著電梯技術的發展及人們對電梯安全需求的不斷提高，對電梯的安全評價越來越受到關注。傳統風險評價的特點是在有經驗的現場操作人員和專家意見的基礎上進行打分評判[1]，其準確性具有很大的局限。安全系統工程的原理和方法經過不斷創新和改進，正被國內外業內安全科技及管理人員運用于電梯的風險評價[2]。其中，各種定性評價方法和定量評價方法得到了廣泛應用和發展[3]，例如：風險評價理論建立了傷害后果的函數模型[4]；模糊數學中的多層次模糊評價方法提高了風險評價結果的有效性[1]；神經網絡技術具有較強的非線性數據處理能力[5]，同時可避免人工確定各指標權重帶來的主觀性[6]。由上可見，無論是安全系統工程的發展還是其他學科與其的交叉融合都大大提升了電梯的安全評價理論水平和研發了更多的新方法。

　　我國制定的與電梯相關的安全規范，在過去11年中修訂多次，增加了不少新的安全要求。同時，大量已使用多年的電梯及應用新技術和新工藝后的電梯，在某些方面不符合現行的電梯安全規范。目前與電梯安全評價有關的標準或以原則和程序為目的[7]，或以電梯工作性能為基礎[8]，或集中于制造和安裝過程中的安全要求[9]，難以直接應用于電梯系統的安全評價。電梯的系統及部件復雜，人員對電梯的相關操作類型眾多[2]，可能伴隨他們的危險也有多種類型。因而產生的條目眾多的安全評價內容，使在現場進行操作并快速得出結論增加了不少困難。現有標準中都是對電梯單項風險的評價，如何得到對于一個由很多部件和子系統組成的復雜系統的綜合評價，目前還沒有完整的方法和程序。

　　因此，擬定電梯系統新的基本安全要求和危險等級表，建立一套比較完善的電梯安全評價程序、評價準則和評價方法，將電梯各部件在各項操作中的安全要求建立數據庫并使其具有不斷更新的能力，同時形成對電梯系統整體的綜合安全評價，已成為國家特種設備主管部門、電梯生產企業、管理人員、科技工作者共同關心而值得研究且急需解決的問題。

　　1 電梯系統綜合安全評價方法

　　1.1 方法概述

　　電梯系統綜合安全評價方法的目的是為電梯風險評價制定統一和系統的原則和程序，集合設計、使用、安裝、維修、事故以及有關傷害的知識和經驗，識別由各種危險、危險狀態和傷害事件引起的傷害風險，綜合從設計、制造至報廢電梯壽命期間各個階段的電梯風險評價。

　　電梯系統綜合安全評價方法是一個用于實踐操作的過程，包括了以下步驟：

　　1)由電梯的屬性和安全要求數據庫出發進行風險識別；

　　2)對每項風險進行風險評估，確定風險等級；

　　3)風險評定，確定是否需要采取安全措施來降低風險；

　　4)執行降低風險程序，采取安全措施盡可能消除危險；

　　5)綜合各項風險評價結果形成安全評價報告。

　　依據電梯安全檢查主要步驟，綜合安全評價系統的流程框圖，如圖1所示。

 

　　圖1 綜合安全評價系統的流程框圖

　　電梯系統綜合安全評價方法是一個對電梯系統安全概念和現象在演化時的中介性、亦此亦彼性、模糊性進行科學描述的過程。安全是一個模糊性的概念，風險的可接受和不可接受的界限是模糊的。同樣，風險的不確定性主要取決于風險本身所固有的模糊屬性，要采用模糊數學的方法來刻畫與研究。

　　電梯系統綜合安全評價方法是一個風險評價和風險降低的迭代過程。經過系統的風險識別后，進行風險評定。對于不可接受的風險，則需要按照降低風險程序得出進一步減少風險的安全措施。當重復該程序時，就形成了盡可能消除危險和實施防護措施的迭代過程。

　　電梯系統綜合安全評價方法是一個由單項風險評價綜合為電梯系統整體安全評價的過程。由電梯系統、相關人員、危險類型的復雜性決定了這是一個由簡單到復雜、由個體到整體、由單一到綜合的過程，其中的方法包括廣義加權、專家系統等。

　　電梯系統綜合安全評價方法用于系統地識別與電梯相關的危險，對電梯系統安全概念和現象進行科學的描述，以一系列結構化的邏輯步驟完成盡可能消除危險的迭代過程，最終綜合各項風險評價形成電梯系統整體的安全評價。該方法是一種應用于電梯系統安全評價的綜合性、系統性、可行性、結構化的方法。

　　1.2 綜合安全評價系統的數據庫

　　以數據庫的方式集合各項風險識別、整合各種安全措施，是實現電梯系統綜合安全評價綜合性、系統性的有效方法。數據庫具有靈活而可不斷修改、補充、完善的特點。

　　1.2.1 電梯系統安全規范數據庫和參數數據庫

　　由電梯系統參數參照安全規范進行風險識別的方法需要建立電梯系統安全規范數據庫和電梯系統參數數據庫。

　　電梯系統安全規范數據庫的作用是涵蓋安全評價內容，是判斷風險是否存在的根據。電梯系統安全規范的出發點是一個對使用電梯或與電梯相關的所有人員通用的安全水平，以與某一個具體的電梯子系統有關的危險位置為基礎進行分組，包含：轎廂、轎廂出入口、井道、工作區域、電梯控制系統以及一般基本安全要求。《電梯安全要求——第一部分：全球電梯基本安全要求》[8]對建立電梯系統安全規范數據庫具有指導作用。

　　電梯系統的屬性由電梯系統的參數決定，包括：井道、機房、轎廂、門、對重、驅動主機、電氣控制系統等這些部件或區域中的幾何尺寸、材料特性、運動狀態、部件特征、環境影響等。電梯系統的參數可以用樹狀圖來描述。因此，建立的電梯系統參數數據庫能用于表現整個電梯系統的屬性。電梯系統參數是對安全評價內容的具體化，是電梯系統中風險存在的根源。

　　1.2.2 后果傷害數據庫和改進措施數據庫

　　風險識別的結果是危險狀態、危險的原因及后果的表述，它是進行風險評估和風險評定的前提。后果傷害數據庫是后果傷害事件的集合。傷害事件的類型有來自機械原因的、來自電氣原因的、來自熱原因的、來自化學原因的及因忽視人類工效學引起的等。后果傷害數據庫是建立改進措施數據庫以及對電梯系統進行綜合風險評價的必要條件。

　　經過風險評定，如果風險不能被接受，那么就應通過改進措施來降低風險，直到風險可以被接受。改進措施數據庫的建立以電梯參數數據庫作為基礎，并可包括重新設計、更換設備、采用新技術、改變使用程序等手段。改進措施數據庫中被采用的內容是電梯系統綜合安全評價的必要組成部分。

　　1.3 電梯系統的風險分析

　　風險分析主要包括了兩個部分：即風險識別，風險評估。風險分析為風險評定提供所需信息。

　　1)風險識別是確定危險存在并描述其特性的過程。危險是電梯系統的一種屬性，危險狀態是人員(財產或環境)暴露于一個或多個危險的狀況。人員(財產或環境)與一個或多個危險發生關系是產生風險的原因，其后果可能包括傷害。風險識別的范圍依賴于風險評價主題的確定。風險評價主題包括：完整的電梯系統或其中的部件或子系統、與電梯系統相關的人員、與電梯系統相關的過程等。通過建立電梯系統參數數據庫、電梯系統安全規范數據庫和后果傷害數據庫可對此進行完整和詳細地描述和總結。

　　2)風險評估是一個以精確的數學語言對安全概念和現象進行描述的過程，其目的是確定風險要素的等級并由此確定風險等級。與危險有關的風險是危險情節引起傷害的嚴重程度和傷害發生概率的函數[7]，即風險是一個二位概念，可分解為傷害的嚴重程度和傷害發生概率這兩個風險要素。

　　應用模糊集合論中隸屬度的概念可以將這兩個風險要素以精確的數學語言進行描述。例如：在一個情節中可能發生傷害的嚴重程度可被評估為下列之一：高、中、低、可忽略。

　　傷害發生的概率等級可被評估為下列之一：頻繁、很可能、偶爾、極少、不大可能、不可能。參照危險等級表綜合衡量兩個風險要素可以進行風險等級的評估。

　　1.4 以部件/局部風險評價為基礎的整體/綜合安全評價方法
　　
　　1.4.1 多層綜合評價模型

　　在復雜系統中，可將眾多考慮的因素分成不同的層次。把因素按某種屬性分成幾類，先對一類進行綜合評價，再對評價結果進行類之間的深層次綜合，即以層次細分代替因素以及權重的細分，這便是多層次綜合評價模型的方法[10]。對于電梯系統這種因素結構復雜的系統作出全面合理的安全評價而言，這是一種十分有效、便捷、全面的評價方法。

　　電梯系統的安全評價因素可參考電梯系統參數的樹狀結構進行排列和組織，如圖2所示。

 

　　圖2 電梯系統多層綜合評價模型示意圖

　　根據圖2，可確定電梯系統綜合評價因素集U及各個子評價因素集。其中，{u1，u2，u3，u4，u5，u6，…}為第一層評價因素，{{u11，u12，…}，…，{u31，u32，u33，u34，u35，…}，…}為第二層評價因素，{…，{u351，u352，u353，u354，…}，…}為第三層評價因素，其余以此類推。

　　1.4.2 多因素安全評價的綜合方法

　　根據單因素的電梯安全評估方法可以得到每一個因素的風險等級，應用多層綜合評價模型的方法，可以將某一部件或區域所有因素的風險等級綜合后得到這一部件或區域的風險等級，將所有部件或區域的風險等級綜合后可得到電梯系統總體的風險等級。綜合的方法可應用以下原則：

　　1)如果電梯中某因素出現Ⅰ類風險，即不能接受的風險，則可認為電梯總體不能接受。

　　2)如果電梯中未出現Ⅰ類風險，可通過風險等級對各因素分配不同的權重，相加后得到總體的風險數值。即

 

　　式中，

　　RZ——電梯總體的風險數值；

　　n——因素數量；

　　Ri——因素權重；

　　α——區別兩個風險等級程度的值；

　　β——對應風險等級的值。

　　最終電梯總體的風險等級可通過專家經驗或數理統計將RZ轉換得到。Ri根據不同的相關人員取不同的數值，例如：健康的人和有某種身體殘障的人

　　取的值是不同的，通常可取為1。α值代表兩相鄰風險等級對結果影響的區別，α值越大區別越大，通常可取為10。β值可如此取值：風險等級Ⅰ——3；風險等級Ⅱ——2；風險等級Ⅲ——1。

　　根據專家經驗或數理統計可以不斷完善公式參數的取值和系統風險等級的評判準則。

　　2 轎廂安全評價示例

　　由于電梯系統的綜合安全評價是一個系統工程，如果綜合每一個因素的風險評價，過程將十分復雜。為了說明該方法的思路，筆者以轎廂系統的部分綜合安全評價作為示例進行詳細分析。

　　列出部分關于轎廂的風險評價項目，如表1所示。危險的嚴重程度的等級劃分和危險發生的可能性對應的頻率等級劃分，以及綜合衡量這兩個風險要素后確定的風險等級可參考文獻[7]。轎廂系統總體的風險等級可以參照表2進行劃分。

　　表1 部分轎廂安全評價項目

 

　　表2 系統總體風險等級劃分

 

　　表1中第2項、4項的風險等級為Ⅰ，為不可接受。

　　第2項經過改進措施②后，風險等級降為Ⅱ；

　　第4項經過改進措施⑤后，風險等級降為Ⅱ。

　　在此基礎上，對轎廂系統進行綜合安全評價。

　　根據式(1)，可得到轎廂系統總體的風險數值：

 

　　根據表2，轎廂系統總體的風險等級為Ⅱ級，不希望轎廂系統存在這樣的風險等級。

　　經過改進措施①，③，⑥的實施后，轎廂系統總體的風險等級數值：

 

　　與改進措施實施前相比較減小很多，轎廂系統總體的風險等級為Ⅲ級，可以接受。

　　該實例體現了筆者所述方法的使用效果，其結果簡單明了。通過對其在電梯系統其他各方面的應用，可最終形成電梯系統整體的安全評價。

　　3 結論

　　1)應用數據庫于電梯系統風險識別的集合、風險降低措施的整合，使電梯系統安全評價具有系統性、綜合性、實時性和結構化的特點。

　　2)風險評價包含了以精確的數學語言對安全概念和現象進行描述，經過運算后最終又將評價結果總結為模糊性的人類語言的過程，這使筆者的方法具有精確而靈活的特點。

　　3)對于電梯系統多因素的安全評價，建立多層綜合評價模型，通過廣義加權的方法將單項風險評價綜合為系統整體的安全評價，使筆者對電梯系統安全的評價具有全面性、結構性的特點更加明確。

　　4)由于電梯這個復雜系統中所產生的風險情節并不能完全對應于系統參數，對于一些條件描述寬泛或籠統的風險情節，筆者所述的方法會存在不足之處；對于一些具體參數，在運用定量安全評價方法時，則需要較多的實踐經驗并與其他安全評價方法相結合。

　　5)基于在電梯系統中應用數據庫進行綜合安全評價的優點，該方法將成為電梯系統安全評價的必然趨勢，為電梯的設計、制造、運營等提供決策依據，建立可預測的、科學的安全管理體系，使其變得更安全、合理、有效益。