淺談自動扶梯增加附加制動器及其監控裝置

劉富海+馮冠軍

摘 要：根據目前中國的自動扶梯、自動人行道的保有量情況，做出自動扶梯、自動人行道與垂直電梯的乘坐安全性對比。根據國標引出了自動扶梯增加附加制動器的要求，同時用實物及實例說明老舊扶梯增加附加制動器及其監控裝置的方案，進而闡述了目前電梯維修保養的現狀，得出了電梯公司、維修保養人員、質監部門應該嚴格遵守，并且執行國家標準才能使電梯安全舒適運行的重要結論。

關鍵詞：附加制動器；超速；逆轉；GB16899-2011；安全監控板

引言

根據中國電梯協會統計，預計到達2016年年底全中國自動扶梯自動人行道數量將達46萬臺，占電梯總量的10%[1]，并且隨著中國二線、三線城市的城市化推進，地鐵、高鐵、商場、綜合體等的開發與建設還在以驚人的速度遞增。與此同時安全事故也不斷發生。據調查顯示幾乎所有人認為乘自動扶梯和自動人行道比乘坐垂直升降電梯安全，其實不然。乘坐垂直升降電梯的人員是受到轎廂轎架保護的，又同時配有下行超速保護、上行超速保護、端站保護、緩沖器等安全保護裝置。但乘坐自動扶梯或自動人行道的人員是直接暴露在運行部件（例如梯級、踏板、梯級鏈、扶手帶等）和非運行部件之間（圍裙板、蓋板、扶手帶玻璃、扶手帶不銹鋼等）。而且自動扶梯和自動人行道的載客量也要比垂直升降電梯的大許多。一旦扶梯發生故障，如超速、逆轉等即會導致嚴重事故。

1 案例分析

2011年7月5日上午9點36分，北京地鐵四號線動物園站A口上行電扶梯發生設備故障，正在搭乘電梯的部分乘客出現摔倒情況，最終導致數十人死傷[2]。當時正在搭乘電梯的部分乘客由于上行的扶梯突然之間倒轉，原本是上行的電梯突然下滑，很多人防不勝防，人群紛紛跌落，導致踩踏事件的發生。該事故的原因主要是主機底座的定位螺絲松動，主機移動，扶梯梯路不受控制，最后導致上行扶梯因梯級上站立大量乘客，受重力作用導致梯路逆轉下行溜車最終造成嚴重事故。

1.1 正常運行時說明

圖1中，3-曳引電機驅動5-鏈輪，5-鏈輪通過10-傳動鏈條帶動大鏈輪，從而大鏈輪帶動主驅動軸再帶動梯級鏈運行梯路。可參考圖2主機-主驅動（軸）傳動圖。

1.2 主機移位時說明

由于4-緊固螺釘和9-張緊螺栓松動、脫落，導致主機向梯級移位。10-傳動鏈條相對標準尺寸存在差值a變大到A，導致3-曳引電機驅動5-鏈輪，5-鏈輪無法通過10-傳動鏈條傳動，而工作制動器只是僅僅作用在3-曳引電機上。11-大鏈輪無法有效被制動。大鏈輪失控，即由大鏈輪驅動的梯路（梯級鏈）也無法被制動。即使此時3-曳引電機有測速及防逆轉檢測也無法檢測梯路逆轉。即使11-大鏈輪存在防逆轉檢測，工作制動器也無法將梯路逆轉停止。以上可以總結出扶梯測速及防逆轉檢測安裝有二處位置：a.曳引機內，b.大鏈輪齒輪（梯路）。

2 附加制動器的設置條件

2.1附加制動器在GB16899-2011中的規定

（1）工作制動器與梯級、踏板或膠帶驅動裝置之間不是用軸、齒輪、多拍鏈條或多跟單排鏈條鏈接的。

（2）工作制動器不是符合GB16899-2011內規定的機電式制動器。

（3）提升高度大于6m。

但是GB16899-2011的附錄H內H2條又規定對于提升高度不大于6m的公共交通型自動扶梯和傾斜式自動人行道也應安裝附加制動器。

在GB16899-2011內的第3.1.30條規定：a.是公共交通系統包括出口和入口處的組成部分。b.高強度的使用，即每周運行時間約140h（即每周7天，每天運行起碼20小時），且在任何3h的間隔內，其載荷達100%制動載荷的持續時間不少于0.5h。以上兩條只要符合一條即認為是公共交通型扶梯。而GB16899-1997對提升高度小于6m的公共交通型扶梯是否需要增加附加制動器沒有很嚴格的要求[3]。

2011年之前生產的公共交通型扶梯大多沒有附加制動器，故為了迎合扶梯新國標，同時也是為自動扶梯多增加一道安全保護裝置。某些地區（這里不作說明）已對2011年之前的公共交通型扶梯增加附加制動器。

2.2 附加制動器的動作條件說明

GB16899-2011內第5.4.2.2.4條規定附加制動應在下列任一情況下能有效動作：

（1）在速度超過名義速度的1.4倍之前。

（2）在梯級、踏板或膠帶改變其規定運行方向時[4]。

3附加制動器機械設置方法

附加制動器機械設置如圖3所示。

整個機械結構如圖4所示，附加制動器立桿上有倒鍥塊（如垂直電梯的安全鉗）。當主驅動軸上的制動輪（如果主驅動軸沒有制動輪，那么整個主驅動軸需要更換，更換成帶制動輪的主驅動軸，如圖7所示。可與圖6對比）在附加制動器的倒鍥塊中下行運轉，制動輪將帶動倒鍥塊，越剎越緊，直到主驅動軸下行無法運行，參考圖5。附加制動器立桿上部后下部都與自動扶梯的桁架直接滿焊相連（這里我們采用的是J506焊條）。

正常運行的情況下倒鍥塊與制動輪左右間隙各調整至1-2mm。

4 附加制動器電氣設置方法

當扶梯正常斷電、扶梯超速、上行時突然逆轉下行時，則如圖8所示，附加制動器的電磁線圈將失電動作，頂桿下落。附加制動器上的鎖鉤如圖9所示，因頂桿下落而脫鉤。導致倒鍥塊殺住制動輪，使電梯主驅動（軸）停止轉動，電梯梯路無法下行運行。

4.1 測速傳感器及逆轉檢測裝置的設置

老舊扶梯的測速和逆轉判斷都是通過檢測扶梯電動機的轉速和正反轉方向來實現的。但是扶梯的速度不應該用電動機的轉速來描述，而應該用主驅動（軸）的轉速或者梯級運行的速度來描述更加貼切。舉個例子，當圖1內的傳動鏈條斷裂，但是電動機繼續旋轉，而主驅動或者梯級不運行了，這時候電動機上所測得的轉速根本不能用來體現此時扶梯的運行速度。

同理，當圖1內傳動鏈條斷裂，扶梯逆轉運行如果用電動機的正反轉方向來判斷，也無法很貼切的體現。

故采用另外一種測速及逆轉檢測裝置來檢測電梯的運行速度和防逆轉檢測。如圖10所示實物。采用2只接近開關來接近主驅動（軸）上的大鏈輪的牙齒。這2個接近開關有2個作用：

（1）測速（通過接近開關接近大鏈輪牙齒來進行數數，每次接近一個牙齒的凸面就計為1個脈沖數，如圖10）

（2）檢測防止逆轉功能。（2只接近開關分別為A和B，當A超前于B那么永遠是正常的，當A在正常的情況下突然滯后于B了，那么就判斷為電梯發生逆轉[5]，如圖11所示）。

4.2安全監控板的設置

既然增加的或更換了扶梯測速裝置及防逆轉檢測裝置，同時也增加了附加制動器及電磁線圈和附加制動器檢測開關，那么就需要一塊外加的安全監控板了進行實時監測及控制附加制動器電磁鐵。

圖12是采用某電梯配件公司的安全監控板。以下只針對測速、防逆轉功能及附加制動器電磁鐵的控制等進行電路設計，參考西子奧的斯XO-508扶梯電氣原理圖[6]。

該安全監控板安裝在扶梯的上頭部的機房控制柜內部。用M4x15的圓頭螺栓固定。

如下圖14：安全監控板工作電壓為DC24V，并且為低電壓起效的控制板。所以外圍所有的信號全部從匯流條-GND（0V）處發出。

4.2.1 輸入回路包括

（1）A/B相接近開關信號（從接近開關的信號線上引入）。

（2）運行信號（RUN，原控制柜的RUN繼電器上取了常開觸點）。

（3）上下行信號（UP、DOWN，原控制柜的UP、DOWN繼電器上分別取了常開觸點）。

（4）KMZ1檢測信號（KMZ1繼電器上取了常開觸點）。

（5）附加制動器檢測信號（附加制動器電磁鐵上的檢測開關，取了常閉點）。

（6）抱閘打開檢測信號（BS，從原電梯抱閘繼電器上取常閉點）。

（7）驅動鏈斷鏈信號（SDCB，從原電梯的傳動鏈條下的驅動鏈斷聯開關上取常閉點）。

（8）檢修信號（INSB，從原電梯的檢修繼電器上取常開點）。

4.2.2 輸出回路1

依靠安全監控板Y1和COM內部的通斷來控制KMZ1繼電器線圈。KMZ1繼電器上的常開觸點43-44控制附加制動器電磁鐵的工作電壓AC220V。

4.2.3 輸出回路2

依靠安全監控板Y0和COM內部的通斷來控制原扶梯的安全回路，這一對開關量串聯在了原扶梯的相序繼電器的常開點后面。

5 結束語

從扶梯安全運行的角度去考慮，扶梯超速、扶梯逆轉運行都會對乘坐人員造成很大的危害，甚至有時還會造成社會恐慌。對老舊電梯增加附加制動器和安全監控板，旨在為扶梯多增加一道保護機制。

不僅僅是扶梯應該這樣。其他在用的垂直電梯，各個廠家也應該針對自己廠內的生產問題，提早做出整改，避免不必要的安全事故發生。

作為維修保養人員，我們在日常的維修和保養自動扶梯和自動人行道的過程中，應該更加注意對扶梯安全部件的檢查和試驗。不僅僅局限于維修好一臺扶梯或者保養一次。在維修和保養過程中應該提前發現潛在安全隱患和有可能發生的安全險兆問題。

作為電梯制造企業，應該積極地響應新國家標準的更新內容。目前很多電梯廠家站在成本角度考慮問題，有些標準能不執行就不執行，能找漏洞就找漏洞，這是違背行業道德的。如果能站在以人為本的角度去考慮問題，應該主動出擊，對新更新的內容在老舊電梯、扶梯、自動人行道上一并執行。

作為工廠質檢部門，乃至政府檢驗部門，應該更加嚴格執行標準的內容。檢驗人員應該更加懂得標準，杜絕不良的廠家找標準的漏洞，避免安全隱患的發生。

參考文獻

[1]卯旭傳播有限公司.上海.扶梯廣告媒體推介書v1.6[R].2015.

[2]北京地鐵4號線動物園站扶梯事故[EB/OL].http：//news.ifeng.com/photo/hdsociety/detail_2011_07/05/7445494_0.shtml.2011.

[3]全國電梯標準化技術委員會.GB16899-1997《自動扶梯與自動人行道制造與安裝安全規范》[S].中國標準出版社，1997.

[4]國家電梯標準化技術委員會.GB16899-2011《自動扶梯與自動人行道制造與安裝安全規范》[S].中國標準出版社，2011.

[5]上海新時達電氣股份有限公司.上海.FSCS功能安全監控系統用戶手冊[Z].2013.

[6]西子奧的斯電梯有限公司.杭州.XO-508電氣原理圖[Z].2005.