關(guān)于轎廂意外移動保護系統(tǒng)檢測電路的探討*

佘 昆，代清友

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院，廣東佛山 528251）

關(guān)于轎廂意外移動保護系統(tǒng)檢測電路的探討*

佘 昆，代清友

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院，廣東佛山 528251）

首先簡要介紹轎廂意外移動保護裝置（UCMP）的定義以及相關(guān)標準的技術(shù)要求，接著通過分析一種常見的UCMP檢測電路，指出該電路存在的缺陷，最后提出觀點，即：UCMP檢測電路為含電子元件的安全電路時，傳感器（感應開關(guān)）應是安全電路的一部分，并應滿足安全電路風險評價要求。

電梯；轎廂意外移動；UCMP；檢測電路

0 引言

轎廂意外移動指在開鎖區(qū)域內(nèi)且開門狀態(tài)下，轎廂無指令離開層站的移動。轎廂意外移動是電梯的一種極其危險狀態(tài)，它可能給進出轎廂過程中的乘客帶來嚴重的剪切傷害。歐洲電梯安全規(guī)范EN81-1：1998第三號修改件（A3:2009）增加了防止電梯轎廂意外移動保護裝置的要求[1]，EN81正在進行的新修訂版prEN81-20對UCMP相關(guān)條款進行了修訂[2]。

近年我國由于轎廂意外移動造成的傷亡事故時有發(fā)生，引起社會廣泛關(guān)注的是2013年5月15日發(fā)生在深圳的“5·15長虹大廈電梯事故”，亦是由于電梯層、轎門開著情況下，轎廂意外移動，造成一人剪切死亡。此后，我國應急啟動電梯安全標準GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范第1號修改單》（以下簡稱“1號修改單”）制定工作，UCMP是1號修改單增加的三項技術(shù)要求之一，并占據(jù)了1號修改單主要篇幅。

1號修改單于2014年5月通過專家審定并進入送審階段，目前國內(nèi)眾多電梯制造公司已開始根據(jù)1號修改內(nèi)容進行相關(guān)設(shè)計和試驗，提高現(xiàn)有電梯產(chǎn)品安全要求以滿足1號修改單的技術(shù)要求。

1 標準中對電梯UCMP檢測電路的技術(shù)要求

1.1 電梯UCMP系統(tǒng)介紹

完整的轎廂意外移動保護裝置包括以下幾部分：檢測裝置、控制電路（執(zhí)行機構(gòu)）、制停部件以及任何監(jiān)測裝置（如果有）。例如：用作用于曳引輪的具有機械冗余及自監(jiān)控的制動器作為制停部件的UCMP系統(tǒng)組成如圖1所示。

本文重點探討UCMP的檢測電路，其他部分不在此贅述。

圖1 電梯UCMP系統(tǒng)組成圖例

1.2 標準對UCMP檢測電路的主要技術(shù)要求

1號修改單主要采用prEN81-20，由于1號修改單中沒有采用prEN81-20中有關(guān)可編程電子安全電路部分內(nèi)容，本部分主要介紹prEN81-20:

2014中的關(guān)于UCMP檢測電路的技術(shù)要求。

（1）標準5.6.7.1條規(guī)定：在層門未被鎖住且轎門未關(guān)閉的情況下，由于轎廂安全運行所依賴的驅(qū)動主機或驅(qū)動控制系統(tǒng)的任何單一元件失效引起轎廂離開層站的意外移動，電梯應具有防止該移動或使移動停止的裝置。不具有符合標準要求的開門情況下的平層、再平層和預備操作的電梯，并且其制停部件是符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驅(qū)動主機制動器，不需要檢測轎廂的意外移動（符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驅(qū)動主機制動器指作用于曳引輪，具有冗余且具有自監(jiān)控功能的制動器）。

（2）標準5.6.7.2條規(guī)定：UCMP應能夠檢測到轎廂的意外移動，并應制停轎廂且使其保持停止狀態(tài)。

（3）標準5.6.7.7條規(guī)定：最遲在轎廂離開開鎖區(qū)域時，應由符合5.11.2的電氣安全裝置檢測到轎廂的意外移動。

5.11.2 的電氣安全裝置有三種類型：1）安全觸點；2）含電子元件的安全電路；3）可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)（PESSRAL）。第2）和第3）種電氣安全裝置屬于安全部件，需要按標準要求進行型式試驗。

標準附錄A表A.1電氣安全裝置列表中規(guī)定，5.6.7.7中檢測轎廂意外移動的電氣安全裝置若為PESSRAL時，其SIL等級(安全完整性等級)不低于SIL2。

1.3 含電子元件的安全電路的安全要求

筆者目前了解到的UCMP檢測電路多為含電子元件的安全電路。所以在此將標準中關(guān)于含電子元件的安全電路的要求做一簡單介紹（以下條款號為GB7588-2003中的條款[3]）。

（1）14.1.2.3.1規(guī)定：安全電路應滿足14.1.1有關(guān)出現(xiàn)故障時的要求。條款14.1.1的要求是：以下列出的任何單一電梯電氣設(shè)備故障，在附錄H所述條件下，其本身不應成為導致電梯危險故障的原因：1）無電壓；2）電壓降低；3）導線(體)中斷；4）對地或?qū)饘贅?gòu)件的絕緣損壞；5）電氣元件的短路或斷路以及參數(shù)或功能的改變，如電阻器、電容器、晶體管、燈等；6）接觸器或繼電器的可動銜鐵不吸合或吸合不完全；7）接觸器或繼電器的可動銜鐵不釋放；8）觸點不斷開；9）觸點不閉合；10）錯相。

（2）14.1.2.3.2規(guī)定：進一步，下列要求也應滿足。

14.1.2.3.2.1：如果某個故障(第一故障)與隨后的另一個故障(第二故障)組合導致危險情況，那么最遲應在第一故障元件參與的下一個操作程序中使電梯停止。只要第一故障仍存在，電梯的所有進一步操作都應是不可能的。在第一故障發(fā)生后而在電梯按上述操作程序停止前，發(fā)生第二故障的可能性不予考慮。

14.1.2.3.2.2：如果兩個故障組合不會導致危險情況，而它們與第三故障組合就會導致危險情況時，那么最遲應在前兩個故障元件中任何一個參與的下一個操作程序中使電梯停止。

含電子元件的安全電路的上述第（2）條的安全要求可歸納如下：安全電路應具有自監(jiān)測功能[4][5]，對安全電路自身元器件可能發(fā)生的“可能導致電梯出現(xiàn)危險”的故障，應能檢測到，并使電梯停止運行，以使電梯進入安全狀態(tài)。

2 一種電梯UCMP檢測電路及其存在的問題

2.1 一種常見的電梯UCMP檢測電路

圖2是一種UCMP系統(tǒng)的轎廂意外移動檢測電路，同時也是電梯提前開門和微動平層電路，它屬于含電子元件的電梯安全電路。該電路設(shè)計用于帶自監(jiān)控的制動器作為制停元件的UCMP系統(tǒng)。圖2中KA、KB、KC為安全繼電器，F(xiàn)ML1、FML2為井道中光電感應開關(guān)，Y1為電梯運行控制器的輸出信號，SO1、SO2為電路輸出端。

圖2 一種UCMP檢測電路圖

圖3是該電路對應的井道中光電感應開關(guān)和遮光板的安裝示意圖。光電感應開關(guān)WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2固定在轎架上，WFLS為上微動開關(guān)，WFLX為下微動開關(guān)，F(xiàn)ML為平層信號開關(guān)直接入電梯控制系統(tǒng)，F(xiàn)ML1、FML2為意外移動檢測開關(guān)，除接入UCMP檢測電路外，同時接入電梯控制系統(tǒng)。FML/FML1/FML2是一個光電開關(guān)中的三個輸出點；WFLS及WFLX與FML/FML1/FML2的距離均為h1。遮光板安裝在導軌支架上，每個層裝一個，長度為h2。當遮光板同時對準WFLS、WFLX及FML/FML1/FML2時，轎廂位于正常平層位置（轎廂地坎與層門地坎垂直距離小于10 mm）。

圖4是該種電路的應用示意圖，其中BZC為抱閘控制接觸器，MC為電梯運行接觸器，AC為安全回路接觸器常開觸點，MSC為層門接觸器常開觸點，JMC為轎門接觸器常開觸點。

該電路作為提前開門保護電路的工作原理是（以轎廂上行為例）：電梯上行，當遮光板插入FML/FML1/FML2感應開關(guān)時，F(xiàn)ML導通，電梯控制系統(tǒng)檢測到FML信號后，Y1輸出導通，若此時FML1、FML2導通，KA、KB接通，KC斷開，SO1、SO2接通，從而短接MSC和JMC，電梯控制系統(tǒng)輸出開門信號，實現(xiàn)提前開門。

圖3 檢測開關(guān)安裝示意圖

圖4 UCMP檢測電路應用示意圖

該電路作為微動平層保護電路的工作原理是（以轎廂下移為例）：電梯位于平層位置時，遮光同時插入WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2，四個感應開關(guān)輸出導通。當由于鋼絲繩伸長等原因造成轎廂下沉超過設(shè)定距離時，WFLS離開遮光板，WFLS輸出斷開，由于此時FML/FML1/FML2仍然導通，SO1、SO2導通，MSC和JMC仍被短接，電梯控制系統(tǒng)輸出向上微動信號，實現(xiàn)轎廂向上微動平層。

該電路作為轎廂意外移動檢測電路的工作原理是（以轎廂向下意外移動為例）：在層門開著情況下，由于控制系統(tǒng)故障、電機供電故障等導致轎廂意外向下移動，當轎廂移動距離超過h2/2時，F(xiàn)ML1、FML2離開遮光板，F(xiàn)ML1、FML2輸出斷開，KA、KB斷開，SO1、SO2輸出斷開，此時由于層門處于打開狀態(tài)，MSC斷開，所以BZC和MC失電，電機停止運行，制動器線圈失電，制動器動作，制停轎廂。

2.2 電路缺陷分析

由2.1中的電路工作原理分析可看出，F(xiàn)ML1、FML2的作用是作為提前開門和微動平層電路輸出SO1、SO2導通的必要條件，將電梯提前開門和微動平層運行限定在不大于遮光板長度二分之一的平層區(qū)域；同時作為UCMP檢測電路的位置檢測信號，當轎廂離開此位置時，檢測電路輸出端SO1、SO2斷開，切斷制動器和電機供電，實現(xiàn)轎廂制停。

FML1、FML2只用一個也能實現(xiàn)上述功能，此處用兩個開關(guān)的目的是實現(xiàn)冗余，因為假如只用一個開關(guān)，當開關(guān)發(fā)生短路故障（輸出一直導通）時，UCMP檢測電路功能將失效，即當轎廂因意外移動而使開關(guān)離開遮光板時，開關(guān)無法斷開，從而無法檢測到轎廂意外移動。

冗余電路要實現(xiàn)冗余保護功能，前提是對冗余電路要有自檢測，亦即當FML1發(fā)生短路故障時，電路應能檢測到此故障并使電梯停止運行，否則當FML2也發(fā)生短路故障時，兩個故障的組合導致不能檢測轎廂意外移動，導致電梯處于危險狀態(tài)。

在該安全電路中，電路本身沒有對FML1、FML2的短路故障進行自檢測，而是將FML1、FML2信號接入電梯控制系統(tǒng)，由電梯控制系統(tǒng)對該信號的每次通斷進行監(jiān)視，當電梯進出平層區(qū)域一次而該信號沒有發(fā)生變化時，判定該開關(guān)發(fā)生故障。

3 結(jié)束語

通過冗余設(shè)計來保證安全電路功能時，必須對冗余部分可能發(fā)生的故障進行自檢測。UCMP檢測電路中，安裝在井道中作為轎廂位置檢測的感應開關(guān)應檢測電路的主要組成部分，進行安全電路評價時，感應開關(guān)的可能故障應考慮，并由安全電路本身實現(xiàn)對感應開關(guān)可能發(fā)生故障的檢測，而不是交由電梯控制系統(tǒng)來完成。

［1］EN81-1：1998+A3：2009.Safety Rules for the Construc?tion and Installation of Elevator［S］.

［2］prEN81-20：2014.Safety rules for the construction and installation of lifts-Lifts for the transport of persons and goods-Part 20： Passenger and goods passenger lifts［S］.

［3］GB 7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［4］彭仁東.論電梯安全電路的檢驗［J］.中國特種設(shè)備安全，2008，25（2）：35-39.

［5］馮宏景.電梯安全電路研究［A］.特種設(shè)備安全國際論壇文集-特種設(shè)備法規(guī)與標準［C］.北京：中國標準出版社，2005：467-474.

Discussing about Detected Circuits in the System of Protection against Unintended Car Movement

SHE Kun，DAI Qing-you
（Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research，F(xiàn)oshan528251，China）

The definition and relative standards requirement for Unintended Car Movement Protection(UCMP)are introduced in this paper，an typical detection circuit for UCMP is analyzed，the design flaws for this circuit are pointed out，some design criterions are proposed:the sensor shall be designed as one part of the safety circuit for UCMP detection circuit and shall be met the risk evaluation requirement of safety circuit when UCMP detection circuit is electrical component safety circuit.

elevator；lifts；UCMP；detected circuits

TU857

A

1009－9492(2014)08－0127－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.035

佘 昆，男，1977年生，廣東廣州人，碩士研究生。研究領(lǐng)域：電梯檢驗檢測。已發(fā)表論文10篇。

(編輯：王智圣)

*國家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項項目（編號：2012104016）

2014－07－27