基于层次-模糊法对电梯安全防护系统的评估方法与流程

本发明涉及电梯安全领域，具体涉及一种基于层次-模糊法对电梯安全防护系统的评估方法。
背景技术：
：随着经济发展，城市中高层建筑越来越多，电梯作为一种便利且高效的交通运输工具，其使用量和频率大大增加，然而电梯作为一种特种设备，当其发生事故后造成的危害极大，故电梯能否正常安全的运行对我们很重要，电梯安全防护系统是电梯能否安全运行的核心组成部分，电梯发生故障时，电梯的安全防护系统能否正常工作来保证电梯的安全显得尤为重要，然而电梯安全防护系统的安全风险是一个十分复杂的综合性系统问题，有其固有的模糊性，难以用精确数学模型来定量的表示，并进行准确的等级划分，某个环节安全性发生变化，可能使综合评价的结果改变，这种小的量变所引起的质变有时用传统的方法很难反映出来，因此，开展电梯安全防护系统的评估的重要性不言而喻。传统的评估方法只能定性的检测电梯安全防护系统的安全状况，对电梯部件检测也只是给定一个标准判断合格不合格，这对于电梯安全防护系统的具体好坏程度没有一个明确的指导，所以迫切需要通过将定性的评估转化为定量的评估，基于层次-模糊法对电梯安全防护系统的评估方法可以直观、综合、定量的确定电梯安全防护系统的风险程度，并根据实测电梯安全防护系统的指标数值，给出建议。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种直观、综合、定量的电梯安全防护系统评估方法，并根据实测指标给出电梯安全防护系统的优化建议。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电梯安全防护系统的评估方法，步骤如下：(1)首先对电梯安全防护系统进行风险因素的识别，建立层次评价体系结构，将电梯安全防护系统分为准则层和指标层；(2)建立评价指标集，包括上述准则层指标和指标层指标；(3)构造判断矩阵；(4)确定权重集合，计算准则层权重和指标层权重，并判定一致性，计算一致性比率是否符合标准，若符合则继续步骤(5)，若不符合则对判断矩阵重新调整，直至符合标准；(5)划分风险度，在预先危险性分析的基础上，运用失效模式及影响分析法对部件分析并判断指标所处的风险度；(6)对电梯安全防护系统进行评估并获得至少10组部件风险度的数据，进一步根据划分的风险度，计算每个部件风险度在所有风险度中所占的比例，建立风险隶属矩阵；(7)进行模糊评价，首先进行一级模糊评价，结合上述步骤(3)中各指标层权重进行指标层评价；然后进行二级模糊评价，结合上述步骤(3)中各准则层权重来确定电梯安全防护系统的整体安全状况。进一步，风险因素识别是采用的德尔菲法进行识别分析。进一步，指标层是在上述准则层的基础上进一步确定。进一步，判断矩阵采用9级标度法构造，将同一层次的某准则指标同另一准则指标相比的重要程度用1-9的数字来表示，并且要求对该指标因子之间进行两两比较，构建出对称的判断矩阵an＝(aij)n×n，将i元素和j元素的比较结果在矩阵中以aij表示，其中，an为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；j为准则层中的子指标个数；aij为两两指标比较的“重要程度”的判断值。进一步，准则层权重和指标层权重通过下列各式求出，首先求出评价因素权重向量近似值w′i，再归一化处理求评价因素权重向量wi，aij为判断矩阵中的因素。进一步，判定一致性通过引入了随机一致性比率c·r，c·r＝c·i/r·i，其中，r·i为平均随机一致性指标，c·i为一致性指标，r·i的取值和判断矩阵的阶数有关系，当矩阵阶数为1,2,3,4,5,6,7,8,9时，对应的r·i分别为0，0，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45，当c·r<0.1，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵的元素值进行调整，直到c·r<0.1，则认为通过一致性检验。进一步，至少划分了5层风险度，分别为“低风险”、“较低风险”、“一般风险”、“较高风险”以及“高风险”，并赋予相应的分值，对应为“1，2，3，4，5”，在预先危险性分析的基础上，判断实测部件可能带来的伤害，并运用失效模式及影响分析法对部件进一步分析，分析其对其它部件带来的影响，精确量化各个部件的风险度。进一步，所述的二次模糊评价是指首先根据每个指标层部件的权重和风险隶属矩阵yk，通过公式进行一级模糊评价，计算得出ui，ui为指标层风险隶属矩阵yk对风险因素评价集v的隶属向量；然后进行二级模糊评价，根据每个准则层部件的权重w和一级评价结果矩阵r,r＝(u1,u2,u3...ui)t，通过公式u＝w·r，计算得出u,u为准则层风险因素对风险因素评价集的隶属向量。进一步，根据得出的准则层风险因素对风险因素评价集的隶属向量，然后做归一化处理，结合对应的风险等级值，得出电梯安全防护系统的风险值。本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)在预先危险性分析的基础上，判断实测部件可能带来的伤害，并运用失效模式及影响分析法对部件进一步分析，分析其对其它部件带来的影响，能够准确划分部件风险度，能够更加全面准确的得到电梯的功能安全现状；(2)采用模糊评价时，结合了各指标的权重，使评价更加精确，与传统的定性评估相比更加直观和准确；(3)通过本发明可定量的评估电梯安全防护系统，所以能够更加直观地判断出需要改进的指标，最终达到相关标准；(4)根据实测指标可判断电梯安全防护系统所处的风险度，根据不同风险度应采取的相应措施，给出电梯安全防护系统的优化建议。附图说明图1是本发明基于层次-模糊法对电梯安全防护系统的评估方法示意图。具体实施措施下面根据图1对本发明基于层次-模糊法对电梯安全防护系统的评估方法进行详细说明，包括以下步骤：步骤1，通过德尔菲法对电梯安全防护系统进行风险因素的识别，并建立层次评价体系结构，将电梯安全防护系统分为准则层和指标层；所述的准则层指标包括以下7个：1、限速器，2、安全钳，3、缓冲器，4、门保护装置，5、端站保护装置，6、超载保护装置，7、警报装置；所述的指标层指标包括以下16个：1、限速器动作可靠性，2、限速器旋转部位润滑性，3、限速器防护装置齐全性，4、安全钳构件的灵活性，5、安全钳楔块面与导轨工作面间隙一致性，6、液压缓冲器油位及泄漏情况，7、液压缓冲器电气安全开关有效性，8、缓冲器弹簧或橡胶垫老化情况，9、限位开关齐全性，10、限位开关有效性，11、门保护的灵敏性，12、门保护的有效性，13、超载保护装置的灵敏性，14、超载保护装置的有效性，15、紧急报警装置齐全性，16、紧急报警装置有效性。步骤2，建立评价指标集，根据上述的指标确定电梯安全防护系统评价体系的准则层指标集合a＝(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)，其中a1的指标层集合为(a11,a12,a13)，aij表示为准则层ai的第j个指标层，具体见表1。表1各指标集风险因素步骤3，判断矩阵采用9级标度法构造，将同一层次的某准则指标同另一准则指标相比的重要程度用1-9的数字来表示，并且要求对该指标因子之间进行两两比较，构建出对称的判断矩阵an＝(aij)n×n，将i元素和j元素的比较结果在矩阵中以aij表示，其中，an为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；j为准则层中的子指标个数；aij为两两指标比较的“重要程度”的判断值；1-9级的标度见表2。表2判断矩阵元素aij标度及含义步骤4，确定权重集合。设ai的权重为wi(i＝1,2,3,4,5,6,7)，则准则层权重集为：w＝(w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,)其中0≤wi≤1，准则层ai对应的指标层权重集合为k代表ai对应的指标层个数，其中确定权重，权重的计算如下式(1)所示，以方根法求评价因素权重向量近似值w′i将评价因素权重向量近似值w′i，作归一化处理求评价因素权重向量wi，其关系式为(2)引入一致性检验，作为判断矩阵偏离一致性的指标，对于n阶的判断矩阵，其中λmax表示判断矩阵的最大特征值，其指标的计算如下式(3)所示：引入随机一致性比率c·r以判定一致性，c·r＝c·i/r·i，r·i为平均随机一致性指标，r·i的取值和判断矩阵的阶数有关系。r·i具体取值如下表3所示：表3r·i值对应表若c·r<0.1，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵的元素值进行调整，直到c·r<0.1，则认为通过一致性检验。步骤5，划分风险度，风险因素评价集v＝(v1,v2,v3,v4,v5),在本发明中用v1,v2,v3,v4,v5表示电梯安全防护系统所处风险度，对应评语分别为“低风险”、“较低风险”、“一般风险”、“较高风险”以及“高风险”，对应的风险等级值z＝(1,2,3,4,5)，具体划分见表4。表4电梯安全防护系统风险度划分判定指标如下：部件风险度评估主要从风险二要素出发，考虑两个方面：危险状态导致事故发生的难易程度p、事故的严重程度s，其数学模型如下：r＝f(s,p)＝s×pp代表事故发生的难易程度；s代表事故的严重程度。本发明将事故的严重程度与事故发生的可能性各分成五个等级，其说明分别如表5和表6所示，其中，事故发生的可能性根据其概率大小分别用字母“a、b、c、d、e”表示；事故的严重程度用数字语言“5、4、3、2、1”表示，分别代表严重度为“高、较高、中、低、可忽略”。表5危险状态下事故发生的可能性分级表表6事故的严重程度分级表通过各风险等级的对比，结合实践应用中各风险情节分析，对各风险等级进行评定，最终确立了五个风险类别，如表7所示，其中5a，4a，5b为高风险；3a，4b，5c为较高风险；2a，3b，4c，5d为一般风险；1a，2b，3c，4d，5e，2c，3d为较低风险；1b，1c，1d，1e，2d，2e，3e，4e为低风险。表7危险情节的风险等级表在预先危险性分析的基础上，运用失效模式及影响分析对部件分析并判断部件所处的风险度，如当判断某电梯“超载保护装置的有效性”指标所处的风险度时，根据实际检测“超载保护装置的有效性”的失效程度，首先运用预先危险性分析方法，分析该失效程度下“超载保护装置的有效性”造成的危害；然后，在预先危险性分析的基础上，运用失效模式及影响分析法对上述过程进行进一步分析：上述失效模式发生时，会导致电机破坏、电梯坠落，因此可以界定“超载保护装置的有效性”的严重度；当“超载保护装置的有效性”失效模式发生时，其安全裕量很低，触发事故的环境、条件极容易产生，因此可界定事故发生的难易程度，故可确定某电梯“超载保护装置的有效性”指标所处的风险度。步骤6,风险隶属矩阵的确立，对电梯安全防护系统进行评估获得至少10组部件风险度的数据，根据划分的风险度，计算每个部件风险度在所有风险度中所占的比例，建立风险隶属矩阵，对ak中的每个单因素评判的隶属度向量矩阵形式为：其中，yk为风险隶属矩阵，它表示指标层中各指标对每个评价等级的影响程度。步骤7,进行模糊评价；一级ui模糊评价：式中，ui为风险隶属矩阵yk对风险因素评价集v的隶属向量，yk为风险隶属矩阵，为指标层权重；二级u模糊评价：根据一级模糊评价，可得一级评价结果矩阵r，即u为准则层风险因素对风险因素评价集的隶属向量将u做归一化处理得u′，计算综合评分η＝u′·zt为最后评价结果，根据表4，确定其对应的风险度，从而可知电梯安全防护系统所处的状态，并根据不同风险度应采取的相应措施，给出电梯安全防护系统的优化建议。实施例：待测电梯介绍：本次评估选取h市某办公楼的电梯作为案例，记为g梯。以其中一个指标层因素“限速器”为例进行具体分析，具体步骤如下：步骤1，建立准则层和指标层，根据表1可知准则层a1为“限速器”，指标层为限速器动作可靠性a11，限速器旋转部位的润滑性a12，限速器防护装置齐全性a13；步骤2，建立评价指标集，准则层a1为“限速器”，指标集为：a1＝(a11,a12,a13)；步骤3，构造判断矩阵，具体见表8；表8限速器指标层判断矩阵a1a11a12a13a11133a121/312a131/31/21步骤4，确定权重集合，检验判断矩阵的一致性，通过判断矩阵求得λmax＝3.0536，c·i＝0.0268，并求出c·r＝0.0521<0.1符合要求。根据准则层指标集合a＝(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)，依据层次分析法建立的判断矩阵计算出权重w,w＝(w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7)＝(0.2160,01306,0.1106,0.0642,0.0908，0.3174,0.0703)，同理可求出各指标层权重集合并通过检验；步骤5，建立风险隶属矩阵；步骤6，进行模糊评价；u1＝w1·y1＝(0.1496,0.0406,0.1843,0.3311,0.4439)u2＝w2·y2＝(0.0333,0.0666,0.0666,0.0366,0.0466)u3＝w3·y3＝(0.0413,0.0673,0.1743,0.3588,1.5113)u4＝w4·y4＝(0.1000,0.1800,0.2000,0.3200,0.2000)u5＝w5·y5＝(0.1666,0.2332,0.3000,0.2000,0.1000)u6＝w6·y6＝(0.0000,0.0200,0.1800,0.4000,0.4000)u7＝w7·y7＝(0.2250,0.0275,0.3000,0.1000,0.1000)进行二级模糊评价；根据一级模糊评价，可得一级评价结果矩阵r，即同理于计算一级评价方法，用下面公式计算uu＝w·r＝(0.0786,0.0659,0.1861,0.2887,0.4250)归一化处理的u′＝(0.0753,0.0631,0.1782,0.2764,0.4070)最后计算综合评分η＝u′·zt＝3.8767为最后评价结果。根据表4电梯系统总体风险等级划分，该电梯安全防护系统整体风险判定为较高风险。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体方法或特性等常识在此未作过多的描述。应当指出，对于本
技术领域：
人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以进行若干改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以权力要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12