自動扶梯裙板剛度檢測裝置的研發及應用

湯景升林曉明

(1. 珠海市安粵科技有限公司 珠海 519000)

(2. 廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519002)

自動扶梯裙板剛度檢測裝置的研發及應用

湯景升1林曉明2

(1. 珠海市安粵科技有限公司 珠海 519000)

(2. 廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519002)

在自動扶梯圍裙板剛度不足的情況下，梯級與圍裙板之間的間隙有可能導致事故發生。本文介紹了一種自動扶梯圍裙板剛度檢測裝置，對圍裙板進行合適、精確的測量，確保其能承受規定的壓力，保證其滿足國標要求，避免發生安全事故。

自動扶梯 圍裙板 檢測裝置

1 研究背景

1.1 目的和意義

隨著國民經濟的發展和城市化進程的加快,自動扶梯已廣泛應用于商場商城、地鐵站、高鐵站等公共場所,成為人們每天出行的重要運輸工具,與人們的生活息息相關。然而,隨著自動扶梯保有量的快速增長,其安全事故也隨之增多,也引起了人們的普遍關注。

在自動扶梯的各類擠夾事故中,梯級與圍裙板夾人的事故較多。例如,在2011年7月杭州萬象城一名兒童在乘坐自動扶梯時,所穿的洞洞鞋被梯級與圍裙板的縫隙夾住,在用手去扯的時候2根手指被絞了進去;2014年7月,上海一服飾城中一名女童乘坐扶梯時,左手被卡在縫隙內,導致左手被夾斷;2014年11月,杭州西溪印象城一名男孩在乘坐扶梯時,右腳夾進縫隙內,導致右腳兩個腳趾被夾斷。[1]這類自動扶梯梯級與圍裙板間隙的夾人事故,已成為自動扶梯行業中首要的安全問題之一。

1.2 需解決的問題

自動扶梯在運行時,梯級與圍裙板之間存在著間隙,且有相對運動,一旦有人或物接觸到梯級與圍裙板間隙處,在圍裙板剛度不足的情況下,極有可能導致夾人或夾物事故發生。因此,確保圍裙板能承受標準規定的壓力,是避免相關扶梯安全事故發生,保障人民群眾生命財產安全的關鍵。

在國家標準GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》中,第5.5.3.3項規定:在圍裙板的最不利部位,垂直施加一個1500N的力于25cm2的方形或圓形面積上,其凹陷不應大于4mm,且不應由此而導致永久變形[2]。

由此可見,圍裙板剛度是自動扶梯中非常重要的指標,需要合適、精確的測量儀器來對其進行檢測,切實保證其滿足國標要求,如何利用合適的檢測裝置來進行檢測,也成為業界的共同需求。

1.3 目前研究現狀

可以利用標準測力裝置對圍裙板部件施力并同時利用標準量尺測量圍裙板的變形量,可測量出圍裙板的剛度,但這種方法需要嚴格的試驗條件,而且標準裝置的搬運和安裝均存在不便。

因此采用儀器測量是較優選擇,目前國內已經有類似的檢測裝置,但都存在一定的不足之處。

比如,有些儀器采用液壓系統進行加力,液壓表顯示力的大小,缺點有:采用液壓表盤,其刻度顯示精度較低,加上人為讀數不準確,導致加載的力值有誤差;測距度數采用表盤刻度讀數,精度較低、讀數容易出現偏差,也會影響檢測結果。

由于其本身的特性所限,測量儀器采用液壓系統會導致存在顯示精度不足的問題,容易漏油,因而會影響運動的平穩性,并使效率降低;液體粘度受溫度影響,使供油量和執行機構的運動速度不穩定;油液中有空氣會引起工作機構的不均勻跳動;就處理小功率信號的數學運算、誤差檢測、放大、測試與補償等功能而言,液壓裝置不如電子或機電裝置那樣靈活、線性、準確和方便,因而在控制系統的小功率部分,一般不宜采用。

同時,機架僅僅起支撐作用,而無水平調節功能;整個儀器也缺少水平儀,以作水平調整的參照,因此難以保證檢測時加載的力能垂直施加于圍裙板上,導致結果有偏差;液壓系統的機構笨重,攜帶不方便且操作不夠便捷。

又如有些檢測裝置則采用伺服電機加力,缺點有:伺服電機加力也同樣存在著難以調節、控制精度不足等問題,必須改進施加力的方法。電機成本高結構復雜,啟動轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(需換碳刷),會產生電磁干擾,對環境有要求。而且伺服電機價格高,造成該成果產品成本高,影響推廣應用。

同時,檢測位移值是兩側圍裙板的變形量之和,并不能測出單側圍裙板的變形量值,如果將檢測位移值減半,作為單側圍裙板的變形量,將會因圍裙板兩側變形量不完全相同導致有較大的誤差,影響檢測結果;而且測試裝置沒有支撐架,測試操作時至少要有兩人配合才能完成,操作的便捷性不足。

2 本裝置的創新點

2.1 測量精度及測量方法的改良

為了避免測距的度數采用表盤刻度讀數存在的精度不足問題,因此在本裝置中采用某品牌的線性傳感器,如圖1所示。該傳感器采用接觸式測量方式,其精度可達0.01mm。傳感器和旋轉的帶有螺紋的測距支撐桿配合,在測量時可以準確得知圍裙板變形量。

圖1 線性傳感器

為了避免測量出的位移值是兩側圍裙板的變形量之和,須研究如何測量出圍裙板的單邊變形量,這就需要利用一個固定的支座來配合自由旋動的測距桿,確保測量出的位移量是單側的。該固定的支座安裝在自動扶梯梯級的凹槽上面,不能左右自由移動。

2.2 施加力的方法改進

通過大量的試驗,發現采用機械式的螺旋加力方式是最合適的,既能通過手動控制來調節力的大小,防止加力過度,而且操作起來控制方便,也節約了制造成本、減輕了整機重量,因此本裝置上采用了此方式。如圖2所示:

圖2 機械式的螺旋施力裝置

2.3 一體化設計

為了簡化安裝方式和方便現場操作,在本裝置中,力和距離的檢測裝置通過機件連接為一整體。如圖3所示,測距支撐桿和力加載支撐桿安裝在同一根軸上,位移傳感器的頂端和測距支撐桿相抵,可以直接感知測距支撐桿的位移變化量;力加載支撐桿的頂端則設置有力傳感器,可以把自動扶梯圍裙板施加的反作用力測量出來。

這種一體化設計,不僅降低了使用成本,也有利于推廣應用。

圖3 自動扶梯圍裙板剛度檢測裝置的結構

3 本裝置的介紹

本文介紹的檢測裝置采用機械式的螺旋加力方式,并通過控制主機來對施加的力進行實時顯示,達到較高的檢測精度。同時,該檢測裝置的操作也比較簡單、便捷,現場檢驗的時候具有良好的操作性,該力加載方式成本較低,在推廣中也有優勢。

3.1 裝置結構

該自動扶梯圍裙板剛度檢測裝置的結構見圖3。

該自動扶梯圍裙板剛度的檢測裝置中,主要部件有控制主機、位移傳感器以及力傳感器。其中位移傳感器、力傳感器都和控制主機相連接。主支撐桿包括可相對位移傳感器移動的測距支撐桿、安裝在測距支撐桿一端的力加載支撐桿以及安裝在測距支撐桿另一端的延長桿。

力加載支撐桿通過壓塊頂靠在一側圍裙板上,延長桿和壓塊頂靠在另一側圍裙板上,延長桿、測距支撐桿和力加載支撐桿在同一根軸上,控制主機分別與測距支撐桿和力加載支撐桿通過有線(或者無線)進行連接。力傳感器設置在力加載支撐桿芯的伸出端上。

測距支撐桿則為中空結構,安裝有水平儀和位移傳感器。測距支撐桿表面開設有滑槽,位移傳感器穿設在滑槽內,測距支撐桿可沿位移傳感器軸向滑動,整個固定在梯級踏板上的水平支座上,延長桿和壓塊頂靠在自動扶梯一側圍裙板上,力加載支撐桿通過壓塊頂靠在另一側圍裙板上。

3.2 檢測原理

該新型自動扶梯圍裙板剛度檢測裝置,能通過控制主機來實現實時的位移量顯示,以及加載力值大小的顯示。

加載力前,先將控制主機上的位移值初始化,設置為零。然后通過螺旋加力把手來使得施加的力逐漸增加,直至加載力值達到檢測要求為止。

這時候,支撐桿在軸向上向兩側伸展,而位移傳感器固定不動,然后根據測距支撐桿上的位移傳感器反饋信號,計算出測距支撐桿相對位移傳感器產生的位移;根據力傳感器反饋的信號,計算出力加載支撐桿的加載力大小;通過測量控制主機上的位移量,即可以得到單側圍裙板的變形量。

4 本裝置的應用情況

4.1 現場檢測

本裝置可以應用在自動扶梯圍裙板的檢驗中,安裝方便、快捷。

自動扶梯的檢驗人員在現場進行檢驗時,先把自動扶梯處于停止狀態,再進行安裝。將力加載支撐桿緊貼在自動扶梯一側的圍裙板上,然后將延長桿頂靠在自動扶梯另一側圍裙板上。

測量前,先將控制主機上的位移值初始化設為零,然后通過螺旋加力把手加力,并逐漸增加直至力值達到檢測要求為止。此時,主支撐桿在軸向上兩側伸展,位移傳感器不動,測量控制主機的位移量,能得到單側圍裙板的變形量檢測結果。

同時,控制主機可以連接打印機,能在現場打印數據。

4.2 與其他同類儀器的對比

經過使用比較,各施力1500N,得出的三次測量結果見表1,可見本裝置在與實際值的差異度較小。

表1 測量數據 mm

實際值*采用實測方法得出:在實驗室常溫常壓下,對同一樣裙板部件測量,用標準測力裝置測力,標準量尺測變形量,得出實際值。

5 試驗結果分析

通過對試驗結果進行分析,得出如下結論:

1)應適當加強圍裙板的剛度,如增加其材料厚度,這樣因異物被夾入而導致圍裙板的變形量就能變小,確保了梯級與圍裙板間隙的安全性。

2)應根據實際需要改進自動扶梯杵架內的設計,利用結構達到提高圍裙板強度的目的,如改進設計使圍裙板的背后剛好是杵架的立梁,這相當于給圍裙板增加了加強筋,可以大大減少其變形量。

3)應改良圍裙板和自動扶梯內部機械結構連接方式,使其接合的地方不容易產生大的變形。

6 結束語

圍裙板剛度作為自動扶梯中一項重要指標,和乘坐安全息息相關,業界也需要加強技術研發,以增加圍裙板剛度,減少圍裙板變形量,以滿足安全要求。

同時,檢驗檢測人員也需要合適、精確的測量儀器來對圍裙板剛度進行檢測,切實保證其滿足國家標準。本文介紹的自動扶梯圍裙板剛度檢測裝置,采用機械式螺旋加力,并通過控制主機實時顯示位移量和加載力值,具有良好的檢測精度,不失為一種切合市場需要的儀器設備。

[1] 周振龍．自動扶梯梯級與圍裙板夾人原因分析及預防[A]．中國機械工程學會設備與維修工程分會．2015年中國機械工程學會設備與維修工程分會學術年會論文集[C]．中國機械工程學會設備與維修工程分會，2015：2．

[2] GB 16899—2011 自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范[S]．

Research and Application of the Escalator’s Skirting Rigidity Testing Device

Tang Jingsheng1Lin Xiaoming2
(1. Zhuhai Anyue Technology Co., Ltd. Zhuhai 519000)
(2. Zhuhai Branch, Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research Zhuhai 519002)

Under the condition of insufficient rigidity of the escalator’ skirting, gaps between cascade and skirting could lead to accidents. This paper introduces a rigidity testing device which can measure the skirting’s rigidity appropriately and accurately. This device can ensure the skirting to withstand the required pressure, meet the national standard's requirement and avoid safety accidents.

Escalator Skirting Testing device

X941

B

1673-257X(2017)08-0041-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.08.010

湯景升（1988～)，男，本科，經理，助理工程師，從事機電類特種設備安全檢測、檢測方法及儀器研究工作。

湯景升，E-mail： 972289641@qq．com。

2016-10-26）