一起停車(chē)設(shè)備載車(chē)板墜落事故的技術(shù)分析

邱偉星 陳 瑋

(1.福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院龍巖分院 龍巖 364000）

（2.龍巖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 龍巖 364000)

停車(chē)設(shè)備具有容積率高、安全可靠、自動(dòng)化程度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地運(yùn)用于擁堵的城市，改善了城市“停車(chē)難”的問(wèn)題。但是，由于使用單位使用管理和維護(hù)保養(yǎng)不到位，甚至停車(chē)設(shè)備本身存在的設(shè)計(jì)缺陷，停車(chē)設(shè)備的事故時(shí)有發(fā)生。本文針對(duì)某地一起停車(chē)設(shè)備載車(chē)板墜落的事故，通過(guò)人、機(jī)、管理三個(gè)方面的分析找出事故原因，提出事故預(yù)防措施。

1 事故概述

1.1 事故設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

事故設(shè)備類(lèi)型：升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備； 型號(hào)：PSH21D-5-XHY；起升高度：8.8m；升降電機(jī)功率：二、三層為2.2kW，四、五層為3.7kW；升降速度：二、三層為5.5m/min～6.0m/min，四、五層為7.0m/min～7.5m/min；起升機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩驅(qū)動(dòng)；搭載方式為準(zhǔn)無(wú)人方式；泊位數(shù)量：21 泊位；投入使用時(shí)間為2010 年7 月。

1.2 事故設(shè)備的工作原理

該車(chē)庫(kù)的每個(gè)車(chē)位均有載車(chē)板，要存取車(chē)輛的載車(chē)板通過(guò)升降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層。地面層只能橫移，頂層只能升降，中間層即可橫移又可升降。底層車(chē)位，直接存取車(chē)；中間層、頂層存取車(chē)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下方位置不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車(chē)動(dòng)作，進(jìn)出車(chē)后托盤(pán)再上升回到原位置。其運(yùn)動(dòng)總原則是:升降復(fù)位，平移不復(fù)位。當(dāng)上層停車(chē)位（如19 號(hào)）需要存車(chē)時(shí)，見(jiàn)圖1(a),運(yùn)行原理如下：

1) 1、2、5、6、9、10、13、14 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板，由現(xiàn)在位置在橫移設(shè)備的啟動(dòng)下向左，橫移一個(gè)車(chē)位的距離，見(jiàn)圖1（b）。

2) 19 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板由升降電機(jī)降至地面層，見(jiàn)圖1(c)。

3) 車(chē)停在19 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板，然后托盤(pán)復(fù)位，見(jiàn)圖1(d)。

圖1 存取車(chē)原理

1.3 事故經(jīng)過(guò)

2014 年7 月，該停車(chē)設(shè)備發(fā)生一起載車(chē)板墜落事故，導(dǎo)致兩輛小車(chē)受損，無(wú)人員傷亡。事故發(fā)生時(shí)，操作人員準(zhǔn)備把6 號(hào)車(chē)位載車(chē)板降至一層1 號(hào)車(chē)位存車(chē)時(shí)（控制程序?yàn)椋?、5、6 號(hào)車(chē)位向左橫移一個(gè)車(chē)位，然后6 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板下降至1 號(hào)車(chē)位），當(dāng)1、5、6 號(hào)車(chē)位載車(chē)板橫移10 至15 公分時(shí)，事故發(fā)生了，五層17 號(hào)車(chē)位處于空中靜態(tài)位置的載車(chē)板連同其內(nèi)停放的甲車(chē)突然迅速下滑。操作人員雖然按下緊急停止開(kāi)關(guān)但是仍無(wú)法制止載車(chē)板下墜，墜落到二層時(shí)，17號(hào)車(chē)位載車(chē)板碰到5 號(hào)車(chē)位載車(chē)板龍門(mén)架上，甲車(chē)側(cè)翻落地時(shí)又砸到A 區(qū)車(chē)庫(kù)的乙車(chē)。事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失9.4 萬(wàn)元，事故現(xiàn)場(chǎng)狀況見(jiàn)圖2，事故過(guò)程模擬見(jiàn)圖3。

圖2 事故現(xiàn)場(chǎng)

圖3 事故過(guò)程模擬

2 事故現(xiàn)場(chǎng)勘查

通過(guò)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備勘察和查閱使用單位的管理制度、維保記錄和制造廠家提供的安裝維護(hù)說(shuō)明書(shū)，本文從設(shè)備狀況、設(shè)計(jì)制造、使用管理以下三個(gè)方面對(duì)這起事故進(jìn)行分析。

2.1 設(shè)備狀況方面

通常引起載車(chē)板墜落的設(shè)備方面的原因有：起升鋼絲繩失效，電氣與控制系統(tǒng)失效，提升傳動(dòng)裝置零部件失效，制動(dòng)器失效等。

1) 排查鋼絲繩[7]。17 號(hào)車(chē)位載車(chē)板的起升鋼絲繩未見(jiàn)明顯斷絲斷股，鋼絲繩固定端連接件未見(jiàn)斷裂或不牢松脫，排除起升鋼絲繩失效造成事故的可能。

2) 排查電氣與控制系統(tǒng)。停車(chē)設(shè)備控制箱電路接線正常，三相輸入電壓符合工作要求，制動(dòng)接觸器觸點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)粘連和短接，排除電氣與控制系統(tǒng)失效造成事故的可能。

3) 排查提升傳動(dòng)裝置的零部件。電機(jī)座固定良好，傳動(dòng)軸、減速器、傳動(dòng)鍵未見(jiàn)變形斷裂，鏈條未斷鏈，鏈輪滑輪未見(jiàn)變形，排除提升傳動(dòng)裝置零部件失效造成事故的可能。

4) 排查制動(dòng)器。提升電機(jī)的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖4 所示，其工作原理為：當(dāng)制動(dòng)器的線圈通電時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，被磁力吸向磁軛，壓力盤(pán)與剎車(chē)片脫開(kāi)，此時(shí)剎車(chē)片被電機(jī)軸帶著正常轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)線圈斷電時(shí)，磁場(chǎng)消失，壓力盤(pán)在制動(dòng)彈簧的壓力下推向剎車(chē)片，產(chǎn)生摩擦扭矩而制動(dòng)。

圖4 電機(jī)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和工作原理

造成制動(dòng)力矩不足的原因有：正壓力不足、接觸面積不足和摩擦系數(shù)下降。其中，正壓力不足的原因有：剎車(chē)片松動(dòng)、制動(dòng)間隙過(guò)大、制動(dòng)彈簧疲勞或斷裂、壓力盤(pán)與后端蓋銹蝕咬死、壓力盤(pán)脫不開(kāi)等。接觸面積不足的原因有：剎車(chē)片磨損大、剎車(chē)片與制動(dòng)器底座接觸不良等。摩擦系數(shù)下降原因有：剎車(chē)片上有油污，剎車(chē)片過(guò)熱等。

拆解事故電機(jī)，剎車(chē)片的摩擦面變形明顯且異常磨損，其余可導(dǎo)致制動(dòng)力矩不足的原因不明顯。目測(cè)剎車(chē)片邊緣處已出現(xiàn)貫穿裂紋，測(cè)量其裂紋長(zhǎng)度為17mm，見(jiàn)圖6。對(duì)比圖5 的標(biāo)準(zhǔn)剎車(chē)片，事故電機(jī)剎車(chē)片的摩擦面磨損嚴(yán)重，其環(huán)形部分已磨平至低于內(nèi)表面的高度，形成由內(nèi)往外的梯度，見(jiàn)圖8。在電機(jī)制動(dòng)狀態(tài)下，剎車(chē)片摩擦面已無(wú)法全部包容在壓力盤(pán)上，致使制動(dòng)接觸面積不足，剎車(chē)片對(duì)壓力盤(pán)的壓力減少，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩不足導(dǎo)致電機(jī)制動(dòng)失效，載車(chē)板失去向上的牽引力而墜落。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)剎車(chē)片

圖6 事故電機(jī)剎車(chē)片

該型號(hào)電機(jī)采用的剎車(chē)片，內(nèi)嵌一個(gè)鋼芯做骨架支撐，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，見(jiàn)圖7。圖8 為事故電機(jī)的剎車(chē)片磨損情況，其制動(dòng)摩擦面厚度磨損已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)摩擦面厚度的77.4%。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)剎車(chē)片規(guī)格

圖8 事故剎車(chē)片磨損情況

根據(jù)《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求》[2]第5.4.5.2規(guī)定：制動(dòng)器的零部件出現(xiàn)下列情況之一時(shí)應(yīng)該報(bào)廢：a) 裂紋; b)制動(dòng)襯墊厚度磨損達(dá)原厚度的50%；c) 彈簧出現(xiàn)塑性變形;d) 小軸或軸孔直徑磨損達(dá)原直徑的5%。

事故電機(jī)的剎車(chē)片符合情況a 和b，應(yīng)該報(bào)廢。

2.2 設(shè)計(jì)制造方面

對(duì)于升降橫移類(lèi)停車(chē)設(shè)備的載車(chē)板防墜落裝置，可分為機(jī)械式和機(jī)-電式防墜落裝置，機(jī)械式防墜落裝置又可分為滑塊式、十字叉式和龍門(mén)架式防墜落裝置。事故設(shè)備采用的為龍門(mén)架式載車(chē)板防墜落裝置，見(jiàn)圖1 和圖9。這種防墜落裝置的工作原理為：當(dāng)上層車(chē)位的載車(chē)板意外墜落時(shí)，安裝于下層車(chē)位的載車(chē)板或橫移框上的龍門(mén)架可以將墜落的載車(chē)板托住，從而起到防止載車(chē)板墜落的作用[6]。這種防墜落裝置的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、成本低廉，而且后期維護(hù)成本低。

圖9 龍門(mén)架式載車(chē)板防墜落裝置

但是對(duì)于龍門(mén)架式載車(chē)板防墜落裝置，按照廠家設(shè)計(jì)的程序擺放車(chē)位，必然有一處頂層車(chē)位的載車(chē)板的下部是沒(méi)有龍門(mén)架的，而這就意味著這個(gè)車(chē)位的載車(chē)板其實(shí)是沒(méi)有任何防墜落保護(hù)的。事故發(fā)生時(shí)，該設(shè)備的頂層17 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板及板內(nèi)停放的甲車(chē)，對(duì)應(yīng)的下方位置為空。

根據(jù)《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求》[2]第5.7.2.10 對(duì)防墜落裝置的定義：搬運(yùn)器(或載車(chē)板)運(yùn)行到位后，若出現(xiàn)意外，有可能使搬運(yùn)器或載車(chē)板從高處墜落時(shí)，應(yīng)設(shè)置防墜落裝置，即使發(fā)生鋼絲繩、鏈條等關(guān)鍵部件斷裂的嚴(yán)重情況，防墜落裝置必須保證搬運(yùn)器(或載車(chē)板)不墜落。第5.7.21 對(duì)載車(chē)板鎖定裝置的定義：為防止意外情況下，載車(chē)板從停車(chē)位中滑出，應(yīng)設(shè)置載車(chē)板鎖定裝置，在采取了有效措施的情況下，可不設(shè)此裝置。可知，載車(chē)板防墜落裝置必須保證在任何工況下保證載車(chē)板不會(huì)墜落，若無(wú)法保證，則必須設(shè)置載車(chē)板鎖定裝置。

因此，對(duì)于升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備如果采用龍門(mén)架式防墜落裝置，按照廠家設(shè)計(jì)的程序擺放車(chē)位是存在缺陷的。

2.3 使用管理方面

人員持證方面，事故單位共有3 臺(tái)套停車(chē)設(shè)備，實(shí)行兩班倒，共有機(jī)械式停車(chē)設(shè)備操作人員8 人，但已有3 人辭職，實(shí)際在崗人員5 人；且證件在有效期內(nèi)的只有2 人，其余3 人均未持證，屬于作業(yè)人員未持證操作起重機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)詢(xún)問(wèn)持證操作人員，對(duì)停車(chē)設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和風(fēng)險(xiǎn)防控不熟悉，未定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)。

管理制度方面，事故單位的安全管理人員和作業(yè)人員的崗位職責(zé)不明確，未嚴(yán)格執(zhí)行易損件的采購(gòu)、保管和使用制度。

維護(hù)保養(yǎng)方面，事故單位提供的維護(hù)保養(yǎng)記錄，只有運(yùn)行故障記錄，未按照《起重機(jī)械使用管理規(guī)則》[4]第三十六條和第三十七條制定具體的維護(hù)保養(yǎng)和檢查內(nèi)容。大部分電機(jī)罩殼處的螺絲已銹蝕，事故單位平時(shí)疏于管理，未對(duì)電機(jī)的制動(dòng)器進(jìn)行相應(yīng)檢查和調(diào)整制動(dòng)間隙或更換剎車(chē)片、彈簧等易損件。

3 事故原因分析及性質(zhì)

3.1 事故直接原因

由于剎車(chē)片位于起升電機(jī)內(nèi)部，被防護(hù)罩遮擋，因此故障較隱蔽，而常常被忽視。在長(zhǎng)期頻繁的制動(dòng)力作用下，剎車(chē)片易出現(xiàn)磨損、裂紋等缺陷，使得制動(dòng)接觸面越來(lái)越少，剎車(chē)片對(duì)壓力盤(pán)的壓力越來(lái)越少，最終引起制動(dòng)力矩不足導(dǎo)致制動(dòng)失效，17 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板在停止?fàn)顟B(tài)下墜落。

3.2 事故間接原因

1) 事故單位因操作人員不足，違規(guī)臨時(shí)安排3 名未持有機(jī)械式停車(chē)設(shè)備作業(yè)人員證書(shū)的員工獨(dú)立上崗操作停車(chē)設(shè)備。

2) 事故單位對(duì)停車(chē)設(shè)備使用管理不善，日常檢查和維護(hù)制度不全。事故設(shè)備的起升電機(jī)在2010 年投入使用后，使用單位就未對(duì)其進(jìn)行有效的檢查和定期維護(hù)保養(yǎng)，導(dǎo)致停車(chē)設(shè)備“帶病”運(yùn)行。崗位職責(zé)和操作規(guī)程不完善，未嚴(yán)格執(zhí)行易損件等備品備件的管理制度。

3) 制造廠家設(shè)計(jì)采用的龍門(mén)架式載車(chē)板防墜落裝置，是存在設(shè)計(jì)缺陷的：頂層車(chē)位的載車(chē)板（下方為橫移空位時(shí)）是沒(méi)有載車(chē)板防墜落裝置保護(hù)的，如圖3 所示的，17 號(hào)車(chē)位的載車(chē)板沒(méi)有防墜落裝置保護(hù)。

3.3 事故性質(zhì)

綜合上述分析，認(rèn)定該事故是使用單位因使用管理不善，不能按照相關(guān)規(guī)定對(duì)停車(chē)設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行安全檢查和及時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，致使起升電機(jī)制動(dòng)失效從而引發(fā)載車(chē)板墜落的安全責(zé)任事故。

4 事故預(yù)防措施

1）使用單位應(yīng)嚴(yán)格按照《起重機(jī)械使用管理規(guī)則》完善日常維護(hù)保養(yǎng)和自行檢查制度，檢查應(yīng)有完備的表格，檢查內(nèi)容，修理部分，更換配件等，嚴(yán)禁設(shè)備帶病工作。

2）使用單位應(yīng)建立易損件的采購(gòu)、保管和使用更換制度，制定好檢修和更換日期。制動(dòng)器作為起重設(shè)備最重要的部件，使用單位一定要定期測(cè)量和調(diào)整制動(dòng)間隙，并觀察剎車(chē)片變形和異常磨損情況，做好剎車(chē)片、制動(dòng)彈簧的更換工作，確保制動(dòng)器的安全可靠。

3）使用單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)員工的安全教育和安全技術(shù)培訓(xùn)工作，熟悉設(shè)備性能，掌握設(shè)備異常情況下的緊急處理。杜絕無(wú)證人員違規(guī)操作設(shè)備，并定期開(kāi)展救援演練，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。

4）剎車(chē)片的質(zhì)量不穩(wěn)定直接影響停車(chē)設(shè)備的制動(dòng)性能，制造廠家應(yīng)檢查同等批次或同類(lèi)型廠家生產(chǎn)的剎車(chē)片質(zhì)量問(wèn)題，提高對(duì)剎車(chē)片質(zhì)量的辨識(shí)能力，避免類(lèi)似事故發(fā)生。

5）制造廠家的改進(jìn)。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以考慮重新調(diào)整控制程序，即：每次存取車(chē)完備后，頂層車(chē)位的載車(chē)板（對(duì)應(yīng)的下方位置為空時(shí)）下降到地面，如圖1(c)所示。在此工況條件下，電機(jī)制動(dòng)力不必用來(lái)克服載車(chē)板的重力，剎車(chē)片的制動(dòng)力（摩擦力）減少了，其磨損也就降低了，延長(zhǎng)了剎車(chē)片的壽命，從而減少此類(lèi)墜落事故的發(fā)生。

6）檢驗(yàn)建議。由于停車(chē)設(shè)備兩年才檢驗(yàn)一次，且剎車(chē)片等易損件的磨損是一個(gè)量變到質(zhì)變的過(guò)程，檢驗(yàn)時(shí)只能判斷當(dāng)前制動(dòng)器的有關(guān)零部件的狀態(tài)，而對(duì)零部件的后期使用狀態(tài)很難預(yù)判。因此檢驗(yàn)人員若發(fā)現(xiàn)使用單位未建立建齊相關(guān)的使用維保記錄，應(yīng)開(kāi)出意見(jiàn)通知書(shū)，督促使用單位定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

[1] TSG Q7015—2008 起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則［S］.

[2] GB 17907—2010 機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求［S］.

[3] JB/T 8910—1999 升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備［S］.

[4] TSG Q5001—2009 起重機(jī)械使用管理規(guī)則［S］.

[5] TSG Z0006—2009 特種設(shè)備事故調(diào)查處理導(dǎo)則［S］.

[6] 尤海珍，富陽(yáng).機(jī)械式停車(chē)設(shè)備失效模式研究及針對(duì)性檢驗(yàn)方法[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30(11)：35-37.

[7] 王強(qiáng).一起機(jī)械式停車(chē)設(shè)備鋼絲繩斷裂事故及監(jiān)管措施 [J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2012，28(9)：51-52.