范九巳

摘要：目前各個(gè)城市都存在大量的高層和超高層建筑，電梯作為高層和超高層建筑必不可少的垂直交通工具，已經(jīng)被大量應(yīng)用在建筑中，隨之而來(lái)的便是各種電梯故障引起的人員傷亡安全事故。當(dāng)前城市建筑運(yùn)營(yíng)階段安全技術(shù)手段研究主要針對(duì)某一技術(shù)關(guān)節(jié)或者管理措施，缺乏系統(tǒng)性視角。本文基于事故案例和文獻(xiàn)綜述研究對(duì)當(dāng)前城市建筑運(yùn)營(yíng)階段電梯安全技術(shù)手段研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，為后續(xù)研究方向和內(nèi)容提供建議。研究顯示發(fā)生在電梯的出入口、廳門(mén)處的剪切，擠壓和墜落事故頻率最高，是電梯運(yùn)營(yíng)安全的重大風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)電梯安全性檢測(cè)技術(shù)，研發(fā)具有圖像識(shí)別檢驗(yàn)功能的多指標(biāo)融合電梯安全性檢測(cè)技術(shù)應(yīng)作為下一步發(fā)展方向;對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立融合新型物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的監(jiān)測(cè)體系，全面評(píng)價(jià)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，并有效預(yù)測(cè)預(yù)警故障是建立新型電梯安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)的基礎(chǔ);最后對(duì)于應(yīng)急救援技術(shù)研究，基于新型電梯安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)，融合設(shè)備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)急救援也是提升電梯運(yùn)營(yíng)安全的重要方向。

Abstract： At present， there are a large number of high-rise and super-high-rise buildings in various cities. As an indispensable vertical vehicle for high-rise and super-high-rise buildings， elevators have been widely used in buildings. Accidents involving casualties. At present， the research on safety technical means in the operation phase of urban construction is mainly aimed at a certain technical joint or management measure， and lacks a systematic perspective. Based on the accident cases and literature review research， this article analyzes the current status of elevator safety technology in the urban construction operation stage， and provides suggestions for the future research direction and content. Studies have shown that shear， squeeze and fall accidents occurring at the entrances and exits of elevators and hall doors have the highest frequency， which is a major risk for elevator operation safety. Aiming at elevator safety detection technology， the development of multi-index fusion elevator safety detection technology with image recognition and inspection function should be taken as the next direction of development; Finally， for the research of emergency rescue technology， based on a new elevator safety operation and maintenance monitoring platform， fusion of equipment research and development， remote emergency rescue is also an important direction to improve the safety of elevator operation.

關(guān)鍵詞：電梯;運(yùn)維階段;安全風(fēng)險(xiǎn);檢測(cè)技術(shù);監(jiān)測(cè)技術(shù);應(yīng)急救援技術(shù)

Key words： elevator;operation & maintenance;safety risk;detection technology;monitoring technology;emergency response technology

中圖分類(lèi)號(hào)：TU857 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）19-0195-03

0 ?引言

現(xiàn)代城市的高層和超高層建筑體量巨大，電梯是高層和超高層建筑中必不可少的垂直交通工具。電梯系統(tǒng)包含了多種機(jī)械和電氣部件，隨著使用時(shí)間的增加和設(shè)備零部件的老化，如果不及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)或者更換零部件，必然會(huì)導(dǎo)致故障率上升，最終誘發(fā)安全事故。不同于其他機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)（例如：給排水、暖通空調(diào)、照明等）故障主要影響到用戶(hù)的舒適度和功能使用，電梯故障更易誘發(fā)對(duì)人員安全產(chǎn)生直接威脅的事故。

眾多學(xué)者對(duì)電梯運(yùn)營(yíng)安全都展開(kāi)了較多的研究。2012年辛宏斌等[1]對(duì)電梯檢驗(yàn)的類(lèi)型和檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容進(jìn)行論述，提出了預(yù)防電梯事故的基本措施。2014年，辛宏彬等[2]支出了當(dāng)前電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。近年，恩旺等[3]分析了電梯行業(yè)軟硬件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。這些研究主要針對(duì)某一技術(shù)關(guān)節(jié)或者管理措施進(jìn)行局部研究，缺乏針對(duì)電梯安全運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)性的視角，可能產(chǎn)生研究方向的偏差和資源投入的冗余。本文基于事故案例和文獻(xiàn)綜述研究對(duì)當(dāng)前城市建筑運(yùn)營(yíng)階段電梯安全技術(shù)手段研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，為后續(xù)研究方向和內(nèi)容提供建議。

1 ?電梯安全風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀分析

1.1 電梯安全主要風(fēng)險(xiǎn)

《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中把電梯事故分類(lèi)為：1）剪切，2）擠壓，3）墜落，4）撞擊，5）被困，6）火災(zāi)，7）電擊，8）由機(jī)械損傷、磨損或者銹蝕引起的材料失效等八類(lèi)。近年來(lái)，我國(guó)電梯事故統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。2014年是近年電梯事故最多的一年，全國(guó)共發(fā)生電梯事故95起。按照事故發(fā)生形態(tài)分，墜落56起，擠壓、剪切33起，困人3起，跌倒3起。按照發(fā)生環(huán)節(jié)分，使用環(huán)節(jié)76起，安裝改造環(huán)節(jié)8起，維保修理環(huán)節(jié)11起。事故原因中，安全附件或保護(hù)裝置失靈事故73起;違章作業(yè)或操作不當(dāng)事故19起;管理不善事故3起。但近些年，我國(guó)的電梯事故和死亡人數(shù)的總體趨勢(shì)在下降，但仍造成較多傷亡。

總體來(lái)看，在引發(fā)人員傷亡的電梯事故中，剪切，擠壓和墜落事故頻率最高。這些事故大多發(fā)生在電梯的出入口、廳門(mén)處，是電梯運(yùn)營(yíng)安全的重大風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，雖然極少引發(fā)人員傷亡，但“被困”發(fā)生頻次高，也是電梯運(yùn)營(yíng)安全的主要風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 電梯安全風(fēng)險(xiǎn)因素分析

分析電梯主要風(fēng)險(xiǎn)事故的直接原因包括了“電梯主要部件失效”和“乘客使用不當(dāng)”，而間接原因主要包括以下四點(diǎn)：①電梯設(shè)備老化：我國(guó)一線和二線城市由于現(xiàn)代化城市建設(shè)較早，已有大量電梯進(jìn)入到老化期，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。②維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量差：電梯保養(yǎng)亂象橫生。目前電梯出廠質(zhì)量合格，絕大部分事故的根源主要在于維修保養(yǎng)不到位，維保工缺乏資質(zhì)，電梯質(zhì)量隱患不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，直到最終釀成事故。③有效監(jiān)管難度高：運(yùn)營(yíng)中的電梯數(shù)量龐大，但監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不甚完善，多以人力進(jìn)行監(jiān)管，造成有效監(jiān)管難度高。④乘客安全意識(shí)薄弱：不少乘客對(duì)于電梯安全的認(rèn)知十分有限，安全意識(shí)的缺失不僅反映在電梯的日常使用中，還包括在遇到電梯故障時(shí)的自救反應(yīng)。

作為直接原因的上游因素，這些間接原因也是需要防控管理的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)手段提升檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)和管理效果，可以有效從根源降低電梯事故風(fēng)險(xiǎn)。

2 ?電梯安全技術(shù)手段研究現(xiàn)狀分析

電梯安全技術(shù)手段將主要從設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)、監(jiān)管技術(shù)和救援技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行綜述分析研究。

2.1 電梯安全檢測(cè)技術(shù)

目前我國(guó)的電梯檢驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)得到了不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，朝著高檢測(cè)精度階段發(fā)展，電梯檢驗(yàn)儀器也取得了巨大的進(jìn)展，大大提高了檢測(cè)的效率和精度。

2.1.1 針對(duì)電梯不同關(guān)鍵部位的檢測(cè)技術(shù)

電梯作為一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械電氣系統(tǒng)，針對(duì)不同關(guān)鍵部位發(fā)展有不同的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。主要包括：①利用漏磁檢測(cè)技術(shù)的電梯鋼絲繩探傷檢測(cè)。利用探測(cè)傳感器在電梯已發(fā)生故障的位置進(jìn)行牽引鋼絲繩檢測(cè)，利用現(xiàn)代傳輸技術(shù)將漏磁場(chǎng)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行重新導(dǎo)入，并以此進(jìn)行設(shè)置，再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)電梯內(nèi)部磨損度和電梯檢驗(yàn)設(shè)備的精確度進(jìn)行分析，最終確定電梯安全狀況[4]。②利用激光測(cè)試的導(dǎo)軌無(wú)損檢測(cè)。利用裝在導(dǎo)軌一端的十字線激光器主機(jī)和光靶，通過(guò)電腦計(jì)算處理后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌的線性度和扭曲度，有效顯示導(dǎo)軌狀態(tài)與受損害的程度，滿(mǎn)足檢測(cè)的目的[4]。③利用紅外熱成像技術(shù)的電氣控制系統(tǒng)檢測(cè)。在電梯電氣系統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程中，一般要先用儀器設(shè)備對(duì)所有應(yīng)測(cè)試電梯元件或部位進(jìn)行全面掃描，發(fā)現(xiàn)電梯電氣系統(tǒng)過(guò)熱異常部位并標(biāo)記，然后重點(diǎn)對(duì)異常部位和被檢測(cè)電梯電氣元件進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，從而判斷電氣控制系統(tǒng)缺陷[5，6]。

2.1.2 基于電梯運(yùn)行狀態(tài)的噪聲振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

主要是借助放置在電梯轎廂內(nèi)的測(cè)聲壓級(jí)傳感裝置和加速度傳感器測(cè)量分析噪聲和振動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯安全性的評(píng)判[7]。

2.1.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)新型技術(shù)檢測(cè)

目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)在電梯安全檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，包括轎廂人數(shù)統(tǒng)計(jì)、超載檢測(cè)、異常行為檢測(cè)、電梯導(dǎo)軌垂直度檢測(cè)、電梯補(bǔ)償鏈表面缺陷監(jiān)測(cè)、開(kāi)關(guān)門(mén)防夾檢測(cè)等[8，9]。

2.1.4 電梯綜合性能檢測(cè)技術(shù)

同時(shí)采用多種檢測(cè)技術(shù)，就是電梯綜合性能檢測(cè)。時(shí)下國(guó)內(nèi)所常見(jiàn)的綜合檢測(cè)設(shè)備主要是便攜式，該設(shè)備的工作原理即為：在設(shè)備中裝置多種電子傳感器，利用其完成電梯的綜合測(cè)試，同時(shí)將測(cè)試得出的結(jié)果發(fā)送至計(jì)算機(jī)，用來(lái)對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)與電梯安全參數(shù)，以此檢測(cè)電梯的安全性能狀況[10，11]。

綜合分析，雖然當(dāng)前電梯擁有較多的安全性檢測(cè)技術(shù)，但仍存在以下不足：①部分檢測(cè)項(xiàng)目，例如關(guān)鍵部件狀態(tài)、電梯開(kāi)關(guān)門(mén)狀態(tài)等仍依靠人工現(xiàn)場(chǎng)檢查，人力成本高且精確度存在問(wèn)題;②現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)常常依賴(lài)單一狀態(tài)量確定電梯健康狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)判;③檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)缺少無(wú)線通信功能，不能在遠(yuǎn)端獲得檢測(cè)結(jié)果。

2.2 電梯安全監(jiān)管技術(shù)

電梯智能監(jiān)管是融合先進(jìn)技術(shù)的一種全新的管理方式。國(guó)外在電梯安全監(jiān)管技術(shù)上起步早于國(guó)內(nèi)。例如日本三菱電梯的集散控制方案、美國(guó)奧的斯電梯的分級(jí)預(yù)警功能、日立電梯的智能電梯監(jiān)控系統(tǒng)。做的最好的是德國(guó)蒂森克虜伯公司研發(fā)的系統(tǒng)，集幾種技術(shù)于一身，但這套系統(tǒng)只能使用在該公司生產(chǎn)的電梯上。我國(guó)電梯監(jiān)管方面起步較晚，還處于相對(duì)初步的階段。南京業(yè)祥和廣州漢林的監(jiān)管系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)相對(duì)先進(jìn)，它的采集數(shù)據(jù)傳輸方式多樣，高速可靠，該系統(tǒng)兼容不同品牌電梯，適應(yīng)性較好，但故障診斷和預(yù)警功能不足，通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差，仍有較長(zhǎng)的路要走。

綜合分析，雖然當(dāng)前電梯狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)較為常見(jiàn)，但其仍存在以下問(wèn)題：①電梯安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏全面性，主要集成常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，缺少新型傳感器和人工智能技術(shù)在電梯檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用;②電梯運(yùn)維監(jiān)管技術(shù)重點(diǎn)在故障感知和處置，缺乏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和事故（故障）的預(yù)測(cè)能力。

2.3 電梯安全救援技術(shù)

我國(guó)現(xiàn)行的電梯救援機(jī)制中，電梯維保單位是救援主體。但很多維保單位的人員和技術(shù)力量有限，難以覆蓋大范圍電梯救援需求，不能第一時(shí)間有效施救。且由于缺乏信息來(lái)源，電梯安全監(jiān)管單位也無(wú)法對(duì)救援進(jìn)行監(jiān)督。所以在很多情況下，最快趕赴現(xiàn)場(chǎng)的是承擔(dān)公共救援任務(wù)的消防隊(duì)員，而他們由于缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可能采用破壞性手段來(lái)解救被困人員，既破壞了電梯設(shè)備，又不能保證被困人員安全。當(dāng)前解決該問(wèn)題的技術(shù)思路是融合高科技手段完善應(yīng)急救援體系，保證事故發(fā)生后，專(zhuān)業(yè)救援人員在第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)施救?，F(xiàn)代城市電梯應(yīng)急救援技術(shù)體系由電梯應(yīng)急救援平臺(tái)、電梯遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、電梯應(yīng)急救援隊(duì)伍、及電梯應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)四部分組成[12]，當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用主要集中在電梯應(yīng)急救援平臺(tái)中。

電梯安全救援技術(shù)除了圍繞提升應(yīng)急救援響應(yīng)速度的技術(shù)研究外，還包括出現(xiàn)電梯故障時(shí)電梯自身應(yīng)急技術(shù)裝置研發(fā)。例如，故障狀態(tài)下電梯自平層技術(shù)設(shè)備[13]以及轎廂定位限速裝置[14]的研發(fā)可以有效減輕救援壓力，保障乘客安全。

綜合分析，目前研究主要集中在利用技術(shù)手段提升應(yīng)急管理效果中，應(yīng)急救援仍主要依靠維修人員奔赴現(xiàn)場(chǎng)，缺乏更為智能的遠(yuǎn)程應(yīng)急救援技術(shù)?；谛滦碗娞莅踩\(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)信息，融合設(shè)備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)急救援技術(shù)也是提升電梯運(yùn)營(yíng)安全的重要問(wèn)題。

3 ?結(jié)論

通過(guò)針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)城市建筑運(yùn)營(yíng)階段電梯安全風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀和技術(shù)手段研究進(jìn)行分析，本文得出如下主要結(jié)論：①剪切，擠壓和墜落事故是引發(fā)人員傷亡頻率最高的電梯事故。這些事故大多發(fā)生在電梯的出入口和廳門(mén)處，是電梯運(yùn)營(yíng)安全的重大風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，雖然極少引發(fā)人員傷亡，但“被困”發(fā)生頻次高，也是電梯運(yùn)營(yíng)安全的主要風(fēng)險(xiǎn)。②當(dāng)前電梯安全性檢測(cè)技術(shù)存在“部分重要檢測(cè)項(xiàng)目仍依靠人工現(xiàn)場(chǎng)檢查”、“現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)常常依賴(lài)單一狀態(tài)量確定電梯健康狀態(tài)”、“檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)缺少無(wú)線通信功能”等問(wèn)題。研發(fā)具有圖像識(shí)別檢驗(yàn)功能的多指標(biāo)融合電梯安全性檢測(cè)技術(shù)是下一步發(fā)展的方向。③當(dāng)前電梯狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)存在“局限于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，全面性缺乏”和“缺乏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和事故（故障）的預(yù)測(cè)能力”的主要問(wèn)題。建立融合新型物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的電梯安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)體系，全面評(píng)價(jià)電梯運(yùn)維過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，并有效預(yù)測(cè)預(yù)警故障是建立新型電梯安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)的基礎(chǔ)。④目前應(yīng)急救援研究缺乏更為智能的遠(yuǎn)程應(yīng)急救援技術(shù)和裝備?；谛滦碗娞莅踩\(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)，融合設(shè)備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)急救援也是提升電梯運(yùn)營(yíng)安全的重要方向。

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