淺談預防施工升降機制動失效事故的措施

施工升降機是建筑施工現(xiàn)場載人載物的垂直運輸設備，升降機運行時需頻繁在各樓層停層，如停層時突發(fā)制動失效，極易造成群死群傷的慘烈后果。由于升降機大都采用了盤式制動器，許多作業(yè)人員對其工作原理和性能特點尚未熟悉掌握，各類原因引發(fā)的制動失效造成吊籠滑落墜落事故仍時有發(fā)生。筆者參加過多起事故的原因分析，認為廣大從業(yè)人員需要熟知盤式制動器的特性，提高針對性的日常維保水平，精準防控，以便制動失效時正確應對，才能預防事故的發(fā)生。

1 引發(fā)制動失效的原因

1.1 三起制動失效事故案例

1）案例一：某無對重升降機共配有3個傳動單元，每個單元配一套制動器，其中兩個制動器由于制動盤嚴重磨損破裂缺失。吊籠內(nèi)載有12人，當下行至22層停層時，制動失敗導致吊籠下滑。該機的齒條與齒輪嚙合位置與常見機型相反，但防墜器轉(zhuǎn)向配置錯誤。吊籠下滑過程中防墜器動作但未制動，當銅螺母頂緊防墜器后蓋時，吊籠瞬時減速，因后蓋為鋁質(zhì)材料受力過大碎裂（圖1），吊籠又繼續(xù)下滑造成12人重傷。

圖1 防墜器后蓋頂碎各企業(yè)制停失敗

2）案例二：某無對重升降機配有2個傳動單元，吊籠內(nèi)載有2人，當?shù)趸\下行至23層停層時，因一套制動器內(nèi)直徑約為70 mm壓板脫落（圖2），卡位于制動盤上，造成制動器無法閉合產(chǎn)生制動力，吊籠下滑后防墜器正常動作制停，但動作時的瞬時沖擊引起齒條靠輪外圈碎裂，齒輪齒條脫離正常嚙合位置，吊籠墜地，造成2人死亡。

圖2 制動器內(nèi)壓板脫落卡位

3）案例三：某工程已近竣工，升降機待拆僅偶爾間隙使用。升降機為有對重的2個傳動單元，因?qū)χ劁摻z繩跳槽卡繩故已拆除對重。由于制動器防護罩未安裝，一套制動器受環(huán)境影響，卡位無法閉合失去制動能力，致使整機制動能力不足（圖3），防墜器頻繁動作。事故發(fā)生前防墜器又發(fā)生動作，維修人員誤以為防墜器故障，在空中拆換防墜器，當防墜器被拆除時，吊籠下墜造成3人死亡。

圖3 制動器受環(huán)境影響卡位無法閉合

1.2 三起事故的共性原因

3起事故均是由于制動力矩不足引發(fā)。一起是由于檢查維護缺失造成升降機在只剩下三分之一額定制動力矩的情況下運行；一起是制動器本身內(nèi)部小零件固定不可靠，在工作中突發(fā)脫落卡位造成制動力矩瞬間下降50%；一起是有對重升降機拆除對重后，制動負載加大，對制動性能的要求提高，又不對制動器進行防塵保護，造成環(huán)境影響卡位，防墜器頻繁動作后維修人員誤判引發(fā)事故。

施工升降機采用的盤式制動器，有4根導向滑桿，滑桿上裝有固定制動盤和銜鐵制動盤，在兩盤之中裝有隨吊籠運行而旋轉(zhuǎn)的制動盤，在開閉制動器時，銜鐵制動盤在彈簧力和電磁力作用下在導向滑桿上小幅滑動。制動器斷電時，依靠彈簧力壓緊相鄰的三個盤，產(chǎn)生摩擦制動力矩使制動盤制動，從而實現(xiàn)吊籠制停；通電時，電磁線圈產(chǎn)生的電磁力克服彈簧力打開制動器，三盤分離，制動盤不與其他盤接觸，吊籠運行。對該型制動器的試驗研究表明，如升降機長時間停用，制動器防護罩安裝不嚴密，環(huán)境中的雨水、塵土小顆粒會粘附在制動器的導桿上，導致制動器動作阻卡，制動能力下降。當連續(xù)動作十幾次后，導桿阻卡消除又能使制動器恢復正常功能。

1.3 制動器擅自更改拆換

《吊籠有垂直導向的人貨兩用施工升降機（GB/T 26557—2021）》對制動器提出了較高的要求，也就是說，如果制動器配置符合標準要求，即使某一套制動器發(fā)生故障也能實現(xiàn)吊籠制停。標準規(guī)定：“制動器應能使裝有1.25倍額定載荷、以額定速度下行的吊籠停止。制動器也應能使裝有額定載荷，以限速器動作速度運行的吊籠停止?！鄙禉C制動器均由專業(yè)單位定型生產(chǎn)，目前單元制動力矩通常有120 N·m和160 N·m兩種。有對重升降機選用兩套120 N·m制動器，無對重升降機選用三套120 N·m制動器或兩套160 N·m制動器。案例二、三無對重升降機配置了兩套120 N·m制動器，是導致制動可靠性嚴重下降的主要原因。

1.4 防墜器因素

當制動失效吊籠下滑至防墜器動作速度時，理論上防墜器應該動作使吊籠制停。實際上由于防墜器正反向和制動力選型，動作后沖擊造成吊籠正確位置的定位部件損壞，翻新劣質(zhì)防墜器的使用等，均會導致防墜器不起作用或動作后吊籠制停失敗。案例一、二就是由于類似原因造成嚴重后果。

1.5 制動失敗時的操作因素

制動失敗時，吊籠呈低速滑落狀態(tài)，速度漸漸加快。如操作人員束手無策，一旦防墜器動作制停失敗，后果難以想象。案例一、二均是制動失效吊籠下滑時，操作人員無任何應急措施造成的事故。

2 吊籠下滑至防墜器動作時間

2.1 下滑至動作時間計算

吊籠制動失敗通常發(fā)生在下行停層時。升降機在使用中隨著制動盤的逐漸磨損或環(huán)境因素的影響，制動力下降也有一個過程。當制動力下降至相對于吊籠負載處于制停失效的臨界狀態(tài)，或偶然增加的載重量消耗了僅存的制動富裕量時，會發(fā)生下行制動停層失敗。吊籠滑落時，速度較低，甚至先停住然后才開始緩慢下滑。因此臨界狀態(tài)下，根據(jù)下式可以計算吊籠下滑速度達到防墜器動作速度所需的大概時間。

設出現(xiàn)制動故障時，制動器的制動力為F，吊籠和負載合計為G，防墜器的動作速度為t，下滑時的加速度為a，下滑時至防墜器動作速度時的下滑距離為S，則有下式：

設吊籠總重與制動力差比：

合并上式有：

通常防墜器動作速度為1.2 m/s，g為9.8 m/s2。

從上式可以得到不同吊籠總重與制動力差比情況下達到防墜器動作速度所需的時間，見表4。

2.2 吊籠總重與制動力差比對應的滑行時間

表4的數(shù)據(jù)表明，當ψ小于0.01時，由于吊籠總重與制動力差比小，制動力處于臨界狀態(tài)，吊籠下滑速度達到防墜器所需速度的時間大于12 s，此時司機有足夠時間進行應急處理。當ψ大于0.05時，說明吊籠制動力突發(fā)嚴重不足，通常由于制動器內(nèi)部故障所致，則達到防墜器所需速度的時間大大降低，僅為2 s。

表4 防墜器動作速度對比

3 預防制動失效事故的應對措施

3.1 精準防控有效應對

1）維保時重視制動器的解體檢查。制動器裝置是一種半封閉結構，外部裝有防護罩，維保時單從外觀檢查，很難發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。因此，升降機進場安裝前應對制動器進行解體檢查，須特別檢查制動彈簧是否完好，擋圈螺栓固定是否完好無松動，制動盤厚度是否符合要求，制動器內(nèi)部和四導桿表面的制動盤摩擦時落下的粉塵有否清理干凈，導桿上須適當涂加潤滑油，制動器防護罩須安裝嚴密。

2）熟悉制動器久停后首次使用制動性能會有所下降的固有特性。對盤式制動器的試驗研究表明，如升降機長時間停用，制動器防護罩未嚴密安裝，環(huán)境中的雨水、塵土小顆粒會粘附在制動器的導桿上，導致制動器動作阻卡，制動能力下降。當連續(xù)動作十幾次后，導桿阻卡消除又能使制動器恢復正常功能。

3）制動器的正確選型。施工升降有帶對重和不帶對重兩種，帶對重的升降機對吊籠的重量有一定的平衡作用，因此制動器的制動力矩配套較小；無對重升降機的制動力矩配套較大。升降機制動器必須按出廠配置進行正確選型。

3.2 加強司機處理制動失效的能力

1）通過上崗前安全技術交底和業(yè)務知識培訓等各種途徑，加強升降機司機應急處理能力。司機應掌握升降機盤式制動器的特點，做好制動器防護罩安全完好性檢查，落實每日制動性能試機操作程序，具備以下滑起始速度判定吊籠下行制停失敗時屬制動力處于臨界狀態(tài)還是突發(fā)制動故障的能力。

2）司機在突發(fā)制動失效時應按失效類型采取正確的操作方法。突發(fā)制動失效吊籠制停不住下滑時，可以開動吊籠正常下行，因為吊籠下行時，電機運行是阻力，下行速度與正常運行速度一樣，至地面距離約0.5 m停止運行，可以防止吊籠墜落事故的發(fā)生。突發(fā)制動故障時，應爭分奪秒，立即開動吊籠下行。這樣可以有效降低防墜器動作失敗帶來的吊籠高速墜地。

4 結語

通過對施工升降機制動失效事故的分析，制定相對應的預防措施及突發(fā)制動失效時的正確操作方法，有助于減少因制動器缺陷而導致的安全事故發(fā)生。