电梯安全风险分析及智能化安全控制

毛仁杰

摘要：对于垂直上下的电梯，其曳引、轿厢、导向等装置均设置在相对封闭的环境内，对于电梯故障，人工很难直观做出判断，一旦某个环节存在隐患或出现故障，将可能引发剪切、挤压、坠落、撞击等多种设备事故，严重时会造成人员伤亡。如何在保证电梯运行效率的前提下，降低电梯运行风险，提高其稳定性和安全性，成为电梯行业亟需解决的重大问题之一。

关键词：电梯；安全风险；智能化

1电梯安全风险分析

电梯属于特种设备，通常由控制系统、驱动系统、传动系统及承载系统等多个复杂功能模块构成，因此其潜在的安全风险因素也复杂多样。根据电梯结构特点及电梯事故的大量案例分析，电梯的安全风险因素主要分为机械、材料和电气三个方面，三种因素相互独立，又会相互影响，一旦发生电梯事故就会造成人员被困、伤亡等。一般来说，电梯机械故障通常会引起重大电梯事故。根据现有的电梯监督检验规章规定，在电梯单个层门或多个层门处于打开状态时，电梯均不能正常启动或继续运行。电梯层门通过层门机械锁控制，当电梯层门打开时，层门门锁电气开关触点断开，机械锁响应锁死电梯，不能继续运行。但是，由于门锁的使用频率非常高，一旦维护不当，容易发生机械磨损、电气开关触点锈蚀等问题，造成层门门锁或电气开关触点动作不可靠，从而在电梯轿厢运行中，容易在轿厢地坎与层门地坎间发生剪切事故。电梯溜车事故同样非常危险，轿厢在失控状态下加速上行或下行，极易造成电梯冲顶或蹾底及不能平层，导致撞击、挤压、坠落等严重电梯事故。引起电梯溜车事故的原因主要包括以下几个方面：

（1）超载溜车。目前国内电梯一般都安装有超载保护装置，通过将轿厢体与轿底分离，将超载称重感应装置设置在轿底地板下，当轿厢内承载重量变化时，轿厢底会上下浮动进行称重，一旦载重超过额定值的10%，会触发超载控制电路，发出蜂鸣、提示音等报警信号，同时切断电梯控制电路，电梯无法完成关门、上下行动作。但是若电梯长期使用而维修保养不及时，一旦超载，报警装置的相关器件如速度继电器、感应采集传感器等失效，很容易引发超载溜车事故。

（2）曳引力不足。电梯主要靠曳引系统输出和传递动力，驱动电梯上下运行。当曳引系统的关键构件，如导向轮、曳引轮的选型及安装不符合要求时，都会导致曳引钢丝绳过度磨损，使得曳引轮与钢丝绳之间摩擦制动力不足，引发电梯溜车。

（3）制动系统失效。制动系统是实现电梯平层时平稳停止的关键构件，其故障原因主要包括电气故障、机械故障和材料缺陷等方面。例如，由于长期使用或维护不当，制动器抱闸回路触点发生粘连或接触不良，导致制动器无法抱闸或打开不完全，使得闸瓦和制动轮间磨损加剧甚至断裂，最终造成制动失效。此外，制动器的闸瓦需要具备耐磨、易散热等特性，一旦闸瓦的材质内部夹渣或存在气孔，性能就会下降，在制动过程中容易发生磨损和断裂，导致制动失效。此外，电梯是一种复杂的电气设备，涉及控制电路、安全电路等大量的电路系统和大量的电子元器件，而电梯井道环境相对封闭，温度、湿度变化复杂，会加剧电子电气元件绝缘老化甚至击穿，故易引发电气系统短路、火灾等严重事故。

2智能化安全控制策略分析

当前电梯的使用仍然存在各种各样的安全风险因素，因电梯材料部件因素、灾害因素及电梯故障因素导致的电梯安全事故频频发生，此外电梯日常维护与维修的不合理也增加了安全事故发生的概率，给人们带来了极大的损失与痛苦。在电梯安全事故的监督与检测上，传统方法是采用人工的手段。这种手段成本高、时效性低，不能满足人们对电梯安全事故处理的要求。这就迫切需要我们综合多种先进技术，实现对电梯安全事故检测的智能化、人性化，提高电梯安全事故的检测能力。

2.1利用传感设备检测事故

如何实现电梯安全事故的智能化检测?智能化检测并非人为检测，而是通过安装在电梯上的各种传感设备从多方面对事故进行检测。传感设备多种多样，其中红外感应设备、射频设备等依托现代网络技术能够对多种物理数据进行自动识别和处理。如果我们将这种传感设备应用到电梯安全检测中，利用传感设备收集电梯运行工作状况信号、电梯门开关信号、电梯安全故障信号等，再通过网络传输设备将可靠信息传送到网络监控服务器，进行信号接收分析和数据处理，在第一时间告知相关工作人员进行故障处理，进一步加强对电梯安全的智能化检测。例如：红外感应设备是一种被大多数企业所认可的防夹伤感应器。电梯门内装置红外传感器的接收器，电梯运行工作时，红外感应设备发出红外光并投射到电梯门的接收器上，当有人或物体夹在电梯门中间时，红外光束被阻挡，一旦接收器接收不到光束，就会自动传感给电梯主门，最终电梯门打开。传感设备能有效检测电梯事故从而实现电梯智能化控制（图1）。

图1电梯智能控制传输系统

2.2利用现代通讯技术实时检测故障

以往的电梯检测系统，如人工检测、有线网络检测等都存在着数据采集不及时、投资成本高等不可避免的问题，因而难以被大部分电梯管理商所接受。基于电梯故障检测人性化、智能化的需求，现代通讯技术手段得到快速发展。现代通讯技术主要有移动通讯技术、互联网技术等通讯手段，当电梯故障时，将相关数据和故障状况发送到工作人员手里，以便及时对电梯故障原因进行分析，并采取解决措施，实现了对现代通讯技术的最大化利用，为电梯安全故障检测提供便利。

2.3利用人工智能技术提高电梯故障检测效率

在传统的电梯故障检测中，不仅仅要对电梯进行运行速度、轿厢温度、电梯电压等相关数据的采集，还要获取电梯门开关、电梯运行结束等多方面信息，再通过人工分析判断，采取相应的解决办法，这种固定的电梯故障检测模式存在相当大的不可靠性和局限性。而人工智能理论是依据人工神经网络、专家系统网络等一系列检测渠道，智能化地检测电梯故障，并在一定程度上提高了检测效率。如：在神经网络系统的运行中，电梯内的传感设备将数据传到监控中心，此时，Matlab编程会读取传输数据，并与标准数据进行对比，从而得出诊断结果。此外，诊断结果将被存储到数据库中，并通过检测平台显示出来，以便维修人员及时进行故障排查和处理。

3结语

为了减少电梯事故造成的人员被困和伤亡情况，分析电梯安全风险因素，并结合先进的监测和诊断技术，及时发现或预测电梯故障，实现电梯的人性化、便捷化和智能化发展，这对维修人员进行电梯故障排除和维修以及故障后的救援行动都具有重要意义。

参考文献：

[1]方学宠.一起杂物电梯发生剪切事故的案例分析[J].电梯工业，2013（6）：44.

[2]王林林.电梯故障预测及远程监控平台的研究与实现[D].沈阳：东北大学，2013.