淺談自動(dòng)扶梯增加附加制動(dòng)器及其監(jiān)控裝置

劉富海+馮冠軍

摘 要：根據(jù)目前中國的自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道的保有量情況，做出自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道與垂直電梯的乘坐安全性對(duì)比。根據(jù)國標(biāo)引出了自動(dòng)扶梯增加附加制動(dòng)器的要求，同時(shí)用實(shí)物及實(shí)例說明老舊扶梯增加附加制動(dòng)器及其監(jiān)控裝置的方案，進(jìn)而闡述了目前電梯維修保養(yǎng)的現(xiàn)狀，得出了電梯公司、維修保養(yǎng)人員、質(zhì)監(jiān)部門應(yīng)該嚴(yán)格遵守，并且執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)才能使電梯安全舒適運(yùn)行的重要結(jié)論。

關(guān)鍵詞：附加制動(dòng)器；超速；逆轉(zhuǎn)；GB16899-2011；安全監(jiān)控板

引言

根據(jù)中國電梯協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到達(dá)2016年年底全中國自動(dòng)扶梯自動(dòng)人行道數(shù)量將達(dá)46萬臺(tái)，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(jìn)，地鐵、高鐵、商場、綜合體等的開發(fā)與建設(shè)還在以驚人的速度遞增。與此同時(shí)安全事故也不斷發(fā)生。據(jù)調(diào)查顯示幾乎所有人認(rèn)為乘自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道比乘坐垂直升降電梯安全，其實(shí)不然。乘坐垂直升降電梯的人員是受到轎廂轎架保護(hù)的，又同時(shí)配有下行超速保護(hù)、上行超速保護(hù)、端站保護(hù)、緩沖器等安全保護(hù)裝置。但乘坐自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道的人員是直接暴露在運(yùn)行部件（例如梯級(jí)、踏板、梯級(jí)鏈、扶手帶等）和非運(yùn)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(dòng)扶梯和自動(dòng)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(fā)生故障，如超速、逆轉(zhuǎn)等即會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。

1 案例分析

2011年7月5日上午9點(diǎn)36分，北京地鐵四號(hào)線動(dòng)物園站A口上行電扶梯發(fā)生設(shè)備故障，正在搭乘電梯的部分乘客出現(xiàn)摔倒情況，最終導(dǎo)致數(shù)十人死傷[2]。當(dāng)時(shí)正在搭乘電梯的部分乘客由于上行的扶梯突然之間倒轉(zhuǎn)，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(dǎo)致踩踏事件的發(fā)生。該事故的原因主要是主機(jī)底座的定位螺絲松動(dòng)，主機(jī)移動(dòng)，扶梯梯路不受控制，最后導(dǎo)致上行扶梯因梯級(jí)上站立大量乘客，受重力作用導(dǎo)致梯路逆轉(zhuǎn)下行溜車最終造成嚴(yán)重事故。

1.1 正常運(yùn)行時(shí)說明

圖1中，3-曳引電機(jī)驅(qū)動(dòng)5-鏈輪，5-鏈輪通過10-傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)大鏈輪，從而大鏈輪帶動(dòng)主驅(qū)動(dòng)軸再帶動(dòng)梯級(jí)鏈運(yùn)行梯路。可參考圖2主機(jī)-主驅(qū)動(dòng)（軸）傳動(dòng)圖。

1.2 主機(jī)移位時(shí)說明

由于4-緊固螺釘和9-張緊螺栓松動(dòng)、脫落，導(dǎo)致主機(jī)向梯級(jí)移位。10-傳動(dòng)鏈條相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸存在差值a變大到A，導(dǎo)致3-曳引電機(jī)驅(qū)動(dòng)5-鏈輪，5-鏈輪無法通過10-傳動(dòng)鏈條傳動(dòng)，而工作制動(dòng)器只是僅僅作用在3-曳引電機(jī)上。11-大鏈輪無法有效被制動(dòng)。大鏈輪失控，即由大鏈輪驅(qū)動(dòng)的梯路（梯級(jí)鏈）也無法被制動(dòng)。即使此時(shí)3-曳引電機(jī)有測速及防逆轉(zhuǎn)檢測也無法檢測梯路逆轉(zhuǎn)。即使11-大鏈輪存在防逆轉(zhuǎn)檢測，工作制動(dòng)器也無法將梯路逆轉(zhuǎn)停止。以上可以總結(jié)出扶梯測速及防逆轉(zhuǎn)檢測安裝有二處位置：a.曳引機(jī)內(nèi)，b.大鏈輪齒輪（梯路）。

2 附加制動(dòng)器的設(shè)置條件

2.1附加制動(dòng)器在GB16899-2011中的規(guī)定

（1）工作制動(dòng)器與梯級(jí)、踏板或膠帶驅(qū)動(dòng)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(dòng)器不是符合GB16899-2011內(nèi)規(guī)定的機(jī)電式制動(dòng)器。

（3）提升高度大于6m。

但是GB16899-2011的附錄H內(nèi)H2條又規(guī)定對(duì)于提升高度不大于6m的公共交通型自動(dòng)扶梯和傾斜式自動(dòng)人行道也應(yīng)安裝附加制動(dòng)器。

在GB16899-2011內(nèi)的第3.1.30條規(guī)定：a.是公共交通系統(tǒng)包括出口和入口處的組成部分。b.高強(qiáng)度的使用，即每周運(yùn)行時(shí)間約140h（即每周7天，每天運(yùn)行起碼20小時(shí)），且在任何3h的間隔內(nèi)，其載荷達(dá)100%制動(dòng)載荷的持續(xù)時(shí)間不少于0.5h。以上兩條只要符合一條即認(rèn)為是公共交通型扶梯。而GB16899-1997對(duì)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(dòng)器沒有很嚴(yán)格的要求[3]。

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

2.2 附加制動(dòng)器的動(dòng)作條件說明

GB16899-2011內(nèi)第5.4.2.2.4條規(guī)定附加制動(dòng)應(yīng)在下列任一情況下能有效動(dòng)作：

（1）在速度超過名義速度的1.4倍之前。

（2）在梯級(jí)、踏板或膠帶改變其規(guī)定運(yùn)行方向時(shí)[4]。

3附加制動(dòng)器機(jī)械設(shè)置方法

附加制動(dòng)器機(jī)械設(shè)置如圖3所示。

整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖4所示，附加制動(dòng)器立桿上有倒鍥塊（如垂直電梯的安全鉗）。當(dāng)主驅(qū)動(dòng)軸上的制動(dòng)輪（如果主驅(qū)動(dòng)軸沒有制動(dòng)輪，那么整個(gè)主驅(qū)動(dòng)軸需要更換，更換成帶制動(dòng)輪的主驅(qū)動(dòng)軸，如圖7所示。可與圖6對(duì)比）在附加制動(dòng)器的倒鍥塊中下行運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)輪將帶動(dòng)倒鍥塊，越剎越緊，直到主驅(qū)動(dòng)軸下行無法運(yùn)行，參考圖5。附加制動(dòng)器立桿上部后下部都與自動(dòng)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(yùn)行的情況下倒鍥塊與制動(dòng)輪左右間隙各調(diào)整至1-2mm。

4 附加制動(dòng)器電氣設(shè)置方法

當(dāng)扶梯正常斷電、扶梯超速、上行時(shí)突然逆轉(zhuǎn)下行時(shí)，則如圖8所示，附加制動(dòng)器的電磁線圈將失電動(dòng)作，頂桿下落。附加制動(dòng)器上的鎖鉤如圖9所示，因頂桿下落而脫鉤。導(dǎo)致倒鍥塊殺住制動(dòng)輪，使電梯主驅(qū)動(dòng)（軸）停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電梯梯路無法下行運(yùn)行。

4.1 測速傳感器及逆轉(zhuǎn)檢測裝置的設(shè)置

老舊扶梯的測速和逆轉(zhuǎn)判斷都是通過檢測扶梯電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)方向來實(shí)現(xiàn)的。但是扶梯的速度不應(yīng)該用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來描述，而應(yīng)該用主驅(qū)動(dòng)（軸）的轉(zhuǎn)速或者梯級(jí)運(yùn)行的速度來描述更加貼切。舉個(gè)例子，當(dāng)圖1內(nèi)的傳動(dòng)鏈條斷裂，但是電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而主驅(qū)動(dòng)或者梯級(jí)不運(yùn)行了，這時(shí)候電動(dòng)機(jī)上所測得的轉(zhuǎn)速根本不能用來體現(xiàn)此時(shí)扶梯的運(yùn)行速度。

同理，當(dāng)圖1內(nèi)傳動(dòng)鏈條斷裂，扶梯逆轉(zhuǎn)運(yùn)行如果用電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)方向來判斷，也無法很貼切的體現(xiàn)。

故采用另外一種測速及逆轉(zhuǎn)檢測裝置來檢測電梯的運(yùn)行速度和防逆轉(zhuǎn)檢測。如圖10所示實(shí)物。采用2只接近開關(guān)來接近主驅(qū)動(dòng)（軸）上的大鏈輪的牙齒。這2個(gè)接近開關(guān)有2個(gè)作用：

（1）測速（通過接近開關(guān)接近大鏈輪牙齒來進(jìn)行數(shù)數(shù)，每次接近一個(gè)牙齒的凸面就計(jì)為1個(gè)脈沖數(shù)，如圖10）

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

4.2安全監(jiān)控板的設(shè)置

既然增加的或更換了扶梯測速裝置及防逆轉(zhuǎn)檢測裝置，同時(shí)也增加了附加制動(dòng)器及電磁線圈和附加制動(dòng)器檢測開關(guān)，那么就需要一塊外加的安全監(jiān)控板了進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及控制附加制動(dòng)器電磁鐵。

圖12是采用某電梯配件公司的安全監(jiān)控板。以下只針對(duì)測速、防逆轉(zhuǎn)功能及附加制動(dòng)器電磁鐵的控制等進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，參考西子奧的斯XO-508扶梯電氣原理圖[6]。

該安全監(jiān)控板安裝在扶梯的上頭部的機(jī)房控制柜內(nèi)部。用M4x15的圓頭螺栓固定。

如下圖14：安全監(jiān)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(hào)全部從匯流條-GND（0V）處發(fā)出。

4.2.1 輸入回路包括

（1）A/B相接近開關(guān)信號(hào)（從接近開關(guān)的信號(hào)線上引入）。

（2）運(yùn)行信號(hào)（RUN，原控制柜的RUN繼電器上取了常開觸點(diǎn)）。

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

（4）KMZ1檢測信號(hào)（KMZ1繼電器上取了常開觸點(diǎn)）。

（5）附加制動(dòng)器檢測信號(hào)（附加制動(dòng)器電磁鐵上的檢測開關(guān)，取了常閉點(diǎn)）。

（6）抱閘打開檢測信號(hào)（BS，從原電梯抱閘繼電器上取常閉點(diǎn)）。

（7）驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈信號(hào)（SDCB，從原電梯的傳動(dòng)鏈條下的驅(qū)動(dòng)鏈斷聯(lián)開關(guān)上取常閉點(diǎn)）。

（8）檢修信號(hào)（INSB，從原電梯的檢修繼電器上取常開點(diǎn)）。

4.2.2 輸出回路1

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

4.2.3 輸出回路2

依靠安全監(jiān)控板Y0和COM內(nèi)部的通斷來控制原扶梯的安全回路，這一對(duì)開關(guān)量串聯(lián)在了原扶梯的相序繼電器的常開點(diǎn)后面。

5 結(jié)束語

從扶梯安全運(yùn)行的角度去考慮，扶梯超速、扶梯逆轉(zhuǎn)運(yùn)行都會(huì)對(duì)乘坐人員造成很大的危害，甚至有時(shí)還會(huì)造成社會(huì)恐慌。對(duì)老舊電梯增加附加制動(dòng)器和安全監(jiān)控板，旨在為扶梯多增加一道保護(hù)機(jī)制。

不僅僅是扶梯應(yīng)該這樣。其他在用的垂直電梯，各個(gè)廠家也應(yīng)該針對(duì)自己廠內(nèi)的生產(chǎn)問題，提早做出整改，避免不必要的安全事故發(fā)生。

作為維修保養(yǎng)人員，我們?cè)谌粘５木S修和保養(yǎng)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的過程中，應(yīng)該更加注意對(duì)扶梯安全部件的檢查和試驗(yàn)。不僅僅局限于維修好一臺(tái)扶梯或者保養(yǎng)一次。在維修和保養(yǎng)過程中應(yīng)該提前發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患和有可能發(fā)生的安全險(xiǎn)兆問題。

作為電梯制造企業(yè)，應(yīng)該積極地響應(yīng)新國家標(biāo)準(zhǔn)的更新內(nèi)容。目前很多電梯廠家站在成本角度考慮問題，有些標(biāo)準(zhǔn)能不執(zhí)行就不執(zhí)行，能找漏洞就找漏洞，這是違背行業(yè)道德的。如果能站在以人為本的角度去考慮問題，應(yīng)該主動(dòng)出擊，對(duì)新更新的內(nèi)容在老舊電梯、扶梯、自動(dòng)人行道上一并執(zhí)行。

作為工廠質(zhì)檢部門，乃至政府檢驗(yàn)部門，應(yīng)該更加嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。檢驗(yàn)人員應(yīng)該更加懂得標(biāo)準(zhǔn)，杜絕不良的廠家找標(biāo)準(zhǔn)的漏洞，避免安全隱患的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[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(hào)線動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB16899-1997《自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道制造與安裝安全規(guī)范》[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

[4]國家電梯標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB16899-2011《自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道制造與安裝安全規(guī)范》[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[5]上海新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司.上海.FSCS功能安全監(jiān)控系統(tǒng)用戶手冊(cè)[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.