焦一帆

（深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院，廣東深圳 518029）

0 引言

自2017年10月國(guó)家質(zhì)檢總局辦公廳發(fā)布的《關(guān)于實(shí)施〈電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則〉等6個(gè)安全技術(shù)規(guī)范第2號(hào)修改單若干問題的通知》[1]改單執(zhí)行以來(lái)，電梯載荷試驗(yàn)工作已在全國(guó)范圍內(nèi)陸續(xù)開展，并發(fā)揮了其防微杜漸的積極作用。同時(shí)，電梯監(jiān)管部門也隨之加大監(jiān)管力度和載荷試驗(yàn)抽查的頻次。但社會(huì)上對(duì)實(shí)施載荷試驗(yàn)的反對(duì)意見及對(duì)其必要性的爭(zhēng)論仍時(shí)有發(fā)生。2019年5月，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局的一條公眾留言在業(yè)內(nèi)形成熱議，大致內(nèi)容為：深圳某小區(qū)業(yè)委會(huì)對(duì)于法定檢驗(yàn)中125%額定載重量制動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目提出異議，并從試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)風(fēng)險(xiǎn)、費(fèi)用開支及法律風(fēng)險(xiǎn)等方面否定載荷試驗(yàn)的必要性，進(jìn)而建議全面暫緩住宅小區(qū)電梯進(jìn)行該試驗(yàn)。作為一個(gè)從事電梯檢驗(yàn)檢測(cè)工作超過十年的專業(yè)技術(shù)人員，作者將從相關(guān)部件失效風(fēng)險(xiǎn)、事故統(tǒng)計(jì)分析、各地區(qū)政策對(duì)比、載荷試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題和隱患情況、載荷試驗(yàn)的可替代性分析及試驗(yàn)數(shù)據(jù)和制動(dòng)力矩的分析等方面進(jìn)行研究和探討，闡述曳引式電梯定期載荷試驗(yàn)的必要性和其重要作用。

1 概念綜述及政策解析

1.1 載荷試驗(yàn)的目的

截至2018年底，全國(guó)特種設(shè)備總量達(dá)1 394.35萬(wàn)臺(tái)，其中電梯627.83萬(wàn)臺(tái)。數(shù)量龐大的電梯設(shè)備在不斷地改善我們的生活和工作的便利性，提高出行及工作效率的同時(shí)，隨著在用電梯使用年限和使用頻次的增加及電梯主要零部件的磨損老化，出現(xiàn)事故的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。實(shí)施載荷試驗(yàn)可直接和有效地發(fā)現(xiàn)電梯隱患和失效部件，并評(píng)估各部件的性能和老化程度，以便及時(shí)采取措施消除隱患。

1.2 載荷試驗(yàn)的概念、分類和作用

載荷試驗(yàn)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及檢規(guī)中并沒有明確的概念，可將其理解為需要電梯轎廂負(fù)載一定重量的實(shí)際載荷進(jìn)行的一系列試驗(yàn)的總稱。

按照試驗(yàn)內(nèi)容可分為：平衡系數(shù)試驗(yàn)、轎廂超載保護(hù)裝置功能試驗(yàn)、限速器-安全鉗試驗(yàn)、運(yùn)行試驗(yàn)、靜態(tài)曳引檢查、下行制動(dòng)工況曳引檢查、制動(dòng)試驗(yàn)。按試驗(yàn)的作用又可分為新裝電梯載荷試驗(yàn)和在用電梯載荷試驗(yàn)，前者作用主要是考核驗(yàn)證制造安裝的有關(guān)安全性能符合要求；后者的作用主要是發(fā)現(xiàn)電梯在使用過程中發(fā)生變化造成的問題，并驗(yàn)證在用電梯的有關(guān)安全性能是否符合要求。

下行制動(dòng)工況曳引檢查和制動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法相似，但試驗(yàn)?zāi)康暮蛡?cè)重點(diǎn)不同。前者檢驗(yàn)的是制動(dòng)工況下曳引輪與鋼絲繩之間的曳引能力，而后者的主要作用是驗(yàn)證乘客電梯在載有125%額定載荷狀態(tài)下（來(lái)自于GB7588-2003 12.4.2.1要求）的制動(dòng)性能（極限試驗(yàn)），其目的是考察驅(qū)動(dòng)主機(jī)在停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，電梯轎廂的減速度超過了安全鉗的減速度而造成限速器-安全鉗的聯(lián)動(dòng)，或超過了轎廂沖擊到緩沖器所產(chǎn)生的減速度而造成轎廂的變形。

1.3 檢規(guī)2號(hào)修改單及載荷試驗(yàn)的現(xiàn)狀

檢規(guī)2號(hào)修改單第34條，增加8.13制動(dòng)試驗(yàn)A（B）：轎廂裝載125%額定載重量，以正常運(yùn)行速度下行時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器供電，制動(dòng)器應(yīng)當(dāng)能夠使驅(qū)動(dòng)主機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)后轎廂應(yīng)無(wú)明顯變形和損壞。

在目前的法定檢驗(yàn)中，限速器-安全鉗試驗(yàn)只在監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行；靜態(tài)曳引能力試驗(yàn)只在認(rèn)定曳引輪槽磨損且轎廂面積超標(biāo)的載貨電梯進(jìn)行；平衡系數(shù)試驗(yàn)、轎廂超載保護(hù)功能試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)由維護(hù)保養(yǎng)單位每5年進(jìn)行一次試驗(yàn)并提供試驗(yàn)報(bào)告，監(jiān)管部門不定期進(jìn)行抽查；制動(dòng)試驗(yàn)由維護(hù)保養(yǎng)單位每5年進(jìn)行一次試驗(yàn)，檢驗(yàn)人員在定期檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察、確認(rèn)。

其中，需定期進(jìn)行的載荷試驗(yàn)項(xiàng)目為：平衡系數(shù)試驗(yàn)、超載保護(hù)功能試驗(yàn)、運(yùn)行試驗(yàn)及制動(dòng)試驗(yàn)。制動(dòng)試驗(yàn)的重要程度、試驗(yàn)成本、安全性要求、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度和社會(huì)爭(zhēng)議度都較高，定期進(jìn)行該試驗(yàn)的必要性是本文探討的重點(diǎn)。

2 網(wǎng)絡(luò)熱議話題解析

在國(guó)家質(zhì)檢總局公眾留言中，用戶建議全面暫緩住宅小區(qū)電梯制動(dòng)試驗(yàn)，并列出3條意見。

（1）住宅用電梯不太可能出現(xiàn)轎廂負(fù)載125%額定載荷并且同時(shí)斷電的極端情形。首先，轎廂超載保護(hù)裝置在國(guó)標(biāo)GB7588-2003和檢規(guī)中的要求均為：轎廂載荷達(dá)到額定載荷的110%以內(nèi)動(dòng)作。此裝置在使用過程中，會(huì)由于震動(dòng)、電路故障、機(jī)械卡阻或轎廂內(nèi)載荷分布均勻程度的變化等原因?qū)е缕鋭?dòng)作載荷出現(xiàn)偏差，極有可能出現(xiàn)達(dá)到125%額定載荷運(yùn)行的情形。在這種工況下運(yùn)行的電梯，由于門鎖、安全回路、電路過載等原因出現(xiàn)意外制停的情況也極有可能發(fā)生。

（2）該試驗(yàn)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，可能對(duì)老舊設(shè)備及試驗(yàn)人員造成傷害，從而造成責(zé)任歸屬的爭(zhēng)議。制動(dòng)試驗(yàn)所驗(yàn)證的是電梯制動(dòng)系統(tǒng)是否能繼續(xù)達(dá)到原設(shè)計(jì)生產(chǎn)的能力，電梯的大多數(shù)安全保護(hù)裝置都依賴于制動(dòng)系統(tǒng)的最終執(zhí)行來(lái)保障電梯安全。在TSG T5002 A4年度維保項(xiàng)目中包含了這個(gè)試驗(yàn)要求。所以，不論電梯的新舊程度和使用環(huán)境如何，其對(duì)制動(dòng)性能的要求是相同并且是苛刻的。對(duì)于試驗(yàn)中若不是按照試驗(yàn)步驟進(jìn)行，有可能對(duì)轎廂、導(dǎo)軌等造成變形損壞的情況，要做的是嚴(yán)格按照試驗(yàn)程序和使用單位的安全規(guī)章制度操作，能夠避免不必要的損壞或?qū)L(fēng)險(xiǎn)控制在最低程度。從深圳特檢院實(shí)施制動(dòng)試驗(yàn)以來(lái)的情況來(lái)看，共進(jìn)行該試驗(yàn)3萬(wàn)余臺(tái)次，僅在初始階段出現(xiàn)1次設(shè)備損壞現(xiàn)象，其余試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)均未出現(xiàn)問題?？梢?，該試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)在很大程度上是可控的。

（3）該試驗(yàn)所需的成本較高，給小區(qū)及物業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。住宅小區(qū)電梯的所有權(quán)雖然是全體業(yè)主，但電梯作為公共交通工具，使用者不但有業(yè)主，還有家屬、訪客、工作人員等。為了節(jié)省小區(qū)物業(yè)及業(yè)委會(huì)的運(yùn)營(yíng)開支，而讓所有電梯使用者承擔(dān)安全風(fēng)險(xiǎn)，這是否為該業(yè)委會(huì)提出上述問題的初衷，需要業(yè)委會(huì)和全體業(yè)主認(rèn)真的斟酌和思考。

3 必要性研究

3.1 須通過載荷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的失效風(fēng)險(xiǎn)

電梯在使用過程中由于電氣和機(jī)械部件的老化、磨損、工作環(huán)境變化、外力作用、人為損壞等原因，會(huì)造成部件失效或參數(shù)性能變化等問題，致電梯故障或形成隱患。其中一部分問題為電梯“顯疾”，可在使用或定期維護(hù)保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，如鋼絲繩斷絲斷股、鋼絲繩脫槽、防夾人裝置失效等。另一部分問題為電梯“隱疾”，則需要通過載荷試驗(yàn)才可發(fā)現(xiàn)。以下歸納出通過載荷試驗(yàn)才可以發(fā)現(xiàn)的幾類失效風(fēng)險(xiǎn)[2]：（1）工作制動(dòng)器制動(dòng)力不足；（2）曳引能力變化；（3）平衡系數(shù)不符合制造（改造）單位設(shè)計(jì)；（4）安全鉗在重載狀況下失效；（5）超載保護(hù)裝置動(dòng)作載荷出現(xiàn)偏差或失效；（6）主機(jī)或轎廂固定不牢，連接件強(qiáng)度和剛性降低（圖1）；（7）懸掛裝置抗拉能力降低（圖2）；（8）減速箱齒輪疲勞或斷裂。

圖2 鋼絲繩繩頭在制動(dòng)試驗(yàn)中斷裂

圖1 支撐主機(jī)槽鋼變形

3.2 相關(guān)事故統(tǒng)計(jì)

2005年至2013年全國(guó)典型事故案例共86例（非總事故數(shù)）[3]，包括了曳引式電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道、簡(jiǎn)易電梯、雜物電梯、液壓電梯等設(shè)備在施工、使用、改造修理過程中發(fā)生事故。其中，曳引式電梯在使用過程中發(fā)生的事故共計(jì)40起，傷亡人數(shù)共計(jì)58人。事故原因及傷亡人數(shù)分布如表1所示。

表1 事故傷亡情況分布

事故原因中，制動(dòng)力不足、鋼絲繩斷裂、平衡系數(shù)不合格、減速箱齒輪斷裂等原因均可通過載荷試驗(yàn)提前發(fā)現(xiàn)事故隱患，避免事故發(fā)生。其中，制動(dòng)力不足造成人員傷亡的事故共計(jì)11起，人員傷亡27人次，占所有事故傷亡人數(shù)的46.5%。由典型事故的原因分類分析可見，通過載荷試驗(yàn)，可提前發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)機(jī)械部件失效引起的事故隱患，并避免半數(shù)的人員傷亡。

3.3 載荷試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題和隱患

深圳市目前擁有在用電梯數(shù)量14.6萬(wàn)臺(tái)，其中乘客電梯9.8萬(wàn)臺(tái)，幾乎涵蓋了所有品牌、類型的電梯，具有重要的參考價(jià)值。從近兩年載荷試驗(yàn)抽查和制動(dòng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)觀察情況（表2）來(lái)看，抽查中發(fā)現(xiàn)的主要問題為，平衡系數(shù)不符合要求及轎廂超載保護(hù)裝置失效。制動(dòng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題有：在加載試驗(yàn)砝碼時(shí)溜梯；制動(dòng)時(shí)不能有效制停轎廂等，上述問題所占比例較小，但危險(xiǎn)性及可能造成的后果非常嚴(yán)重，通過制動(dòng)試驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患勢(shì)在必行。

表2 載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.4 國(guó)內(nèi)外相關(guān)政策對(duì)比

各個(gè)國(guó)家和地區(qū)針對(duì)電梯的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)各不相同，制造、安裝、監(jiān)管、檢驗(yàn)的方式和要求也各不相同，但對(duì)于電梯主要部件安全的重視程度卻是相同的。作者對(duì)比美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASME A17.1、英國(guó)在用電梯補(bǔ)充試驗(yàn)指引以及中國(guó)香港的《升降機(jī)及自動(dòng)梯條例》中關(guān)于125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)的相關(guān)要求。

3.4.1 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASME A17.1a-2008

由美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）制定的A17系列標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)最具主導(dǎo)型和最重要的電梯標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ANSI標(biāo)準(zhǔn)）[4]。在ASME A17.1a-2008電梯和自動(dòng)扶梯安全規(guī)范8.6.4.20中規(guī)定，對(duì)于允許運(yùn)載乘客的客梯和貨梯，每5年使用125%額定載重量進(jìn)行一次制動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試。其5年周期的測(cè)試除了制動(dòng)系統(tǒng)外，還包括了轎廂和對(duì)重安全鉗、限速器校驗(yàn)、液壓緩沖器、應(yīng)急和備用電源操作、端站緊急停止裝置和限速裝置、門的自動(dòng)開啟、平層區(qū)域和平層速度、內(nèi)部的平層區(qū)域、緊急停止距離、緊急制動(dòng)器。這些測(cè)試從項(xiàng)目數(shù)量、操作難度和要求都高于國(guó)內(nèi)檢規(guī)。

3.4.2 英國(guó)在用電梯補(bǔ)充試驗(yàn)指引

英國(guó)在用電梯補(bǔ)充試驗(yàn)指引（UK Guidelines on the supplementary tests of in service lifts 2006）條款中規(guī)定了終端強(qiáng)制減速裝置、安全齒輪系統(tǒng)、上行超速保護(hù)裝置、耗能型緩沖器、牽引、制動(dòng)和校平裝置，平衡系數(shù)等項(xiàng)目的試驗(yàn)要求。其中對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的要求為：當(dāng)無(wú)法用其他方式確認(rèn)制動(dòng)系統(tǒng)工作狀況時(shí)，應(yīng)由電梯主管人員確定時(shí)間間隔進(jìn)行載荷測(cè)試。

3.4.3 中國(guó)香港《升降機(jī)及自動(dòng)梯條例》

中國(guó)香港的《升降機(jī)及自動(dòng)梯條例》是由中國(guó)香港特別行政區(qū)立法會(huì)頒布的法律[6]。其中關(guān)于電梯載荷試驗(yàn)的條目為23條、24條、附表5和附表6。該條例要求電梯的負(fù)責(zé)人須安排電梯注冊(cè)工程師在不超過5年的間隔內(nèi)，對(duì)該電梯進(jìn)行載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)方法在附表6中作出了詳細(xì)要求，與檢規(guī)基本一致。值得注意的是，該條例為中國(guó)香港立法會(huì)通過的法律，違反該條例要求即屬犯罪，電梯負(fù)責(zé)人可能會(huì)被判刑并罰款。

可見，定期進(jìn)行載荷試驗(yàn)是經(jīng)過對(duì)電梯部件和整機(jī)綜合安全考量而制定的試驗(yàn)規(guī)則。我國(guó)的檢規(guī)也沿用了此規(guī)則。

3.5 載荷試驗(yàn)是否可被替代

為了節(jié)省載荷試驗(yàn)所造成的經(jīng)濟(jì)、時(shí)間上的損耗，以及減少設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)外的電梯從業(yè)人員和科研人員一直在不遺余力地尋找替代或部分替代載荷試驗(yàn)的方法，常見如下：

（1）電梯空載平衡系數(shù)檢測(cè)裝置。通過安裝在選取曳引繩段的上夾具、液壓缸組件、下夾具和拉力傳感器等部件實(shí)現(xiàn)平衡系數(shù)的空載測(cè)量[7]；

（2）無(wú)載荷的電梯稱重超載保護(hù)裝置檢驗(yàn)。通過向橡膠墊、彈簧施加力，模擬轎廂載荷進(jìn)行超載保護(hù)裝置的有效性驗(yàn)證[8]。

類似于上述使用無(wú)載荷方式測(cè)量測(cè)試的專利和方法，在實(shí)際應(yīng)用中，其只能替代載荷試驗(yàn)的部分項(xiàng)目，無(wú)法替代制動(dòng)試驗(yàn)、曳引能力試驗(yàn)、運(yùn)行試驗(yàn)等項(xiàng)目。其次，現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)會(huì)受到電梯部件規(guī)格、部件安裝位置、部件磨損程度、測(cè)量工具安裝位置等因素的影響和制約，可能導(dǎo)致測(cè)量難度增加或測(cè)量精準(zhǔn)度不受控等情況。最后，無(wú)載荷方式的測(cè)量需要進(jìn)行前期安裝和調(diào)試等準(zhǔn)備工作，其便利性是否優(yōu)于傳統(tǒng)的載荷試驗(yàn)方式還值得商榷。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，上述專利和方法并未在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，大多數(shù)僅停留在理論階段。目前多數(shù)國(guó)家和地區(qū)仍然保留載荷試驗(yàn)，并還在不斷改進(jìn)載荷試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和便利性。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

作者在試驗(yàn)過程中使用電梯/扶梯綜合品質(zhì)分析儀（EVA-625）記錄其運(yùn)行數(shù)據(jù)。試驗(yàn)內(nèi)容為125%額定載荷的制動(dòng)試驗(yàn)以及100%額定載荷的單邊制動(dòng)器制動(dòng)試驗(yàn)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可發(fā)現(xiàn)更多問題和隱患，以下為單邊制動(dòng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的制動(dòng)器卡阻現(xiàn)象。

試驗(yàn)電梯為一臺(tái)沃克斯電梯（中國(guó)）有限公司2014年生產(chǎn)的曳引式乘客電梯，額定載重量1 350 kg，額定速度2.5 m/s，20層12站。在進(jìn)行額定載荷單邊制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，速度和加速度波形如圖3所示。圖中的速度和加速度波形為轎廂載有額定載重量的砝碼從頂樓以額定速度向下（Z軸方向）運(yùn)行至32 s左右開始緊急制停，直至55 s制停結(jié)束轎廂完全靜止。其中，①階段為電梯下行啟動(dòng)加速階段；②、③階段為電梯緊急制停階段。

圖3 速度和加速度波形圖

在制動(dòng)②階段，平均減速度為0.259 m/s2，而制動(dòng)③階段，平均減速度為1.260 m/s2。從波形圖中可以直觀地看到，加速度在前后兩個(gè)階段的值發(fā)生明顯變化，可見制動(dòng)系統(tǒng)提供的制動(dòng)力矩也發(fā)生了突然變化。通過對(duì)比其他電梯制動(dòng)波形可以確定此次制停為非正常制停，造成這種現(xiàn)象的原因可能為制動(dòng)器發(fā)生階段性卡阻所致，該卡阻現(xiàn)象雖然未造成嚴(yán)重后果，但如未能及時(shí)處理，將可能導(dǎo)致制動(dòng)器進(jìn)一步卡阻或失效。所以，通過在載荷試驗(yàn)過程中增加加速度測(cè)試等附加項(xiàng)目并進(jìn)行必要的分析，可以發(fā)現(xiàn)更多類似問題和隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

電梯是生活工作中必不可少的交通工具，合格的安全性能是電梯正常使用的必要條件，也是所有電梯使用者最為關(guān)注和擔(dān)憂的指標(biāo)。載荷試驗(yàn)作為檢驗(yàn)電梯制動(dòng)性能、曳引性能的重要方式，在各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都備受重視并被強(qiáng)制執(zhí)行。在載荷試驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)并及時(shí)排除不易發(fā)現(xiàn)的電梯部件故障和多項(xiàng)安全隱患，能夠有效避免相關(guān)安全事故發(fā)生并減少近半數(shù)的人員傷亡。電梯檢驗(yàn)部門也會(huì)繼續(xù)不遺余力地研發(fā)和改進(jìn)載荷試驗(yàn)的方法和內(nèi)容。