電梯轎廂意外移動保護裝置應用分析及設計

李春生

（山東省特種設備檢驗研究院棗莊分院 棗莊 277000）

1 電梯轎廂意外移動的原因及危害

引起電梯轎廂意外移動的原因非常多，但其產生的主要原因有：

1）制動器無法有效制停轎廂。由于制動器間隙調整不當、制動閘皮磨損嚴重或者制動輪上有油污等原因，造成制動器無法將電梯有效的制停，導致電梯轎廂意外移動事故。

2）曳引裝置失效。曳引輪上有油污導致曳引能力下降、曳引輪輪軸斷裂、曳引機蝸輪斷齒等原因，導致曳引裝置不受制動器控制，引發電梯轎廂意外移動。

3）電氣裝置出現故障。電梯層門或轎門門鎖裝置出現裝置失效、人為短接、控制電路失效、電磁干擾等原因，導致電梯非正常運行，引發轎廂意外移動事故[1]。

造成電梯轎廂意外移動的部分原因具有偶然性和隱蔽性，如曳引輪輪軸斷裂、曳引機蝸輪斷齒等，其零件位置都在設備內部，在外部無法觀察到，因此具有隱藏性；如控制電路失效、電磁干擾等，受外界環境的影響較大，具有一定的偶然性。因此這些具有偶然性和隱蔽性的原因通過普通排查無法完全避免。隨著電梯數量以及老舊電梯的數量逐漸增多，電梯轎廂意外移動事故的案例也在增加，而且電梯轎廂意外移動事故很容易引起擠壓、剪切等傷害，因此此類事故是電梯事故中危害性最大的事故，已成為電梯行業研究的焦點。

2 電梯轎廂意外移動保護裝置（UCMP）

在2016年7月1日起實施的GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》的1號修改單中，將電梯轎廂意外移動保護裝置作為電梯必備的一種安全保護裝置寫入強制標準并開始執行。因此，根據其9.11條規定，2016年7月以后制造的電梯，如果不具有符合14.2.1.2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9.11.3和9.11.4的驅動主機制動器，不需要檢測轎廂的意外移動，其余電梯都必須安裝防止轎廂意外移動保護裝置。

在電梯上安裝電梯轎廂意外移動保護裝置（UCMP）的目的在于，當電梯發生轎廂意外移動事故時，通過此類裝置能夠有效、及時、可靠的將電梯轎廂制停，以保護電梯乘客的安全，避免更嚴重的擠壓、剪切后果的發生，提高電梯的安全性能[2]。

2.1 電梯轎廂意外移動保護裝置（UCMP）的保護原理

現采用的UCMP保護原理主要是當電梯轎廂產生意外移動時，通過制動器將電梯轎廂在有效的距離內制停，從而避免更嚴重的擠壓、剪切等事故的發生，從而保護乘客的人身安全。

典型的UCMP系統主要由三部分組成：檢測子系統、自監測子系統和制停子系統，見圖1。

UCMP系統是通過檢測子系統檢測轎廂是否存在意外移動的風險或是否已經發生了意外移動，直接切斷制動器電源的方式制停轎廂，符合國標對此類操作的安全等級要求。

圖1 UCMP系統的組成

2.2 現采用的UCMP裝置的不足

1）不能對所有的轎廂可能產生的轎廂意外移動事故進行保護。根據GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》的1號修改單中第9.11.1條的表述，“在層門未被鎖住且轎門未關閉的情況下，由于轎廂安全運行所依賴的驅動主機或驅動系統的任何一元件失效引起的轎廂離開層站的意外移動”。因此，現采用的UCMP裝置僅僅針對由驅動主機或驅動系統的原因產生的轎廂意外移動進行保護，當由驅動主機或驅動系統之外的其他原因引起的電梯轎廂意外移動，如制動器動作出現卡阻、制動力矩下降、曳引能力不足鋼絲繩打滑、傳動裝置失效或懸掛繩失效等狀況時，現行的轎廂意外移動保護裝置無法實現對轎廂意外移動事故的保護作用[3]。如2013年5月15日，深圳市羅湖區長虹大廈某醫院電梯出現轎廂意外移動將一名護士剪切死亡事故，則是由維保人員錯誤加油，從而使制動器表面有油，導致制動力矩下降無法使轎廂有效的制停而引起的轎廂意外移動事故[4]。

2）保護方式沒有考慮對乘客的心理傷害。根據GB 7588—20 03《電梯制造與安裝安全規范》的1號修改單第9.11.5條所述，轎廂意外移動保護裝置應在下列距離內制停轎廂（見圖2）：

圖2 轎廂意外移動—向下和向上移動

（1）與檢測到轎廂意外移動的層站的距離不大于1.20m；

（2）層門地坎與轎廂護腳板最低部分之間的垂直距離不大于0.20m；

（3）按標準中5.2.1.2設置井道圍壁時，轎廂地坎與面對轎廂入口的井道壁最低部件之間的距離不大于0.20m；

（4）轎廂地坎與層門門楣之間或層門地坎與轎廂門楣之間的垂直距離不小于1.00m。

轎廂載有不超過100%額定載重量的任何載荷，在平層位置從靜止開始移動的情況下，均應滿足上述值。

從上述表述中可以看出，現采用的轎廂意外移動裝置是一種事后補救裝置，即電梯已發生了轎廂意外移動，UCMP保護裝置在一定距離內制停轎廂，防止擠壓、剪切等傷害的發生。但此時轎廂已經移動了一定的距離，使乘客產生一定的恐懼心理。例如，當電梯轎廂產生意外移動，保護裝置在意外移動了1.0m的地方將轎廂制停，雖然說轎廂意外移動保護裝置滿足標準的要求，但由于已經產生了1.0m的移動，將使乘客產生極大的恐懼心理，造成一定的心理傷害[5]。

綜上所述，現采用的電梯轎廂意外移動安全裝置是一種事后補救裝置，其保護作用具有不充分性。僅僅能避免由驅動主機或驅動系統的原因引起的轎廂意外移動事故對乘客的人身傷害，而且并不能避免對乘客的心理傷害。因此，本文提出了一種新的保護裝置設計方案，為電梯轎廂意外移動研究提供了新的思路和參考。

3 轎廂意外移動裝置設計

3.1 設計目的

本文從防止轎廂產生意外移動的思路出發，采用固定轎廂的方式，設計出一種新的電梯轎廂意外移動保護裝置，能夠在電梯門未完全關閉時，始終對轎廂保持鎖止狀態，只有在電梯門完全關閉時，才能解除鎖止。該裝置能夠完全避免電梯門未完全關閉時電梯轎廂意外移動事故的發生，最大程度的提高現有電梯的安全性，有效保護電梯設備的安全和乘客的人身安全。

3.2 設計方案

該裝置包括：與轎廂開門電機相連的傳動裝置和對轎廂進行鎖止的執行裝置。傳動裝置包括主傳動桿和傳動輪，主傳動桿沿垂直于轎廂的方向固定在轎頂上并能夠自由轉動，傳動輪在轎廂的邊緣與主傳動桿垂直布置，主傳動桿與傳動輪通過傳動部件連接，執行裝置與傳動輪在同一垂直面上布置，執行裝置由轎頂內側向邊緣方向依次彈簧擋板、彈簧、插桿、插板布置。

該裝置通過開門電機作為驅動機構。當電梯門開啟時，開門電機驅動主傳動桿同步轉動，主傳動桿與傳動輪帶動撥塊與同側轎門同步向轎廂邊緣運行，此時釋放擋塊，插桿在彈簧的作用下插入插板，對轎廂進行鎖止，則電梯不能上下運行；在門關閉時，撥塊與門同步由轎廂邊緣向內側運行，撥塊與擋塊的距離逐漸減小，在轎門關閉的最后階段，撥塊與擋塊接觸，撥塊帶動擋塊一同運行，撥動插桿向開啟方向運行，直至電梯門最后完全關閉，插桿完全開啟，轎廂完全釋放，電梯可以正常運行。

3.3 設計原理

該裝置的具體結構及保護原理如圖3所示，開門電機、主傳動桿、傳動輪、插桿，彈簧擋板均固定在轎頂上，并且主傳動桿能夠自由轉動，插桿能夠沿軸向滑動，插板固定在導軌架或井道壁上，插板上開有插孔，插桿分別與傳動輪在同一垂直面上下布置，插桿設有擋塊，傳動輪的傳動帶上設有撥塊。

圖3 裝置結構圖

具體連接關系如下：開門電機3上裝有兩個傳動輪1和2，傳動輪1與轎門相連，傳動輪2與主傳動桿5相連，主傳動桿5與開門電機3保持同步轉動，主傳動桿5與傳動輪11、17相連并保持同步轉動，執行裝置自轎廂內側向轎廂邊緣方向依次是彈簧擋板7、23、彈簧8、22、插桿9、19、插板10、18，插桿固定在轎廂頂部，并能自由前后滑動。

當電梯門處于關閉狀態時，如圖3（a）所示，彈簧8、22處于壓縮狀態，撥塊13、20撥住擋塊14、21在靠近主傳動桿5的一側，此時轎廂可以上下正常運行，當轎廂門開啟時，如圖3（b）所示，開門電機3、主傳動桿5、傳動輪11、17同步轉動，撥塊13、20 與同側的轎門同步向轎廂邊緣方向運行，并釋放擋塊14、21，插桿9、19在彈簧8、22的作用下插入插板10、18，轎廂被鎖止，電梯不能上下運行，當彈簧8、22復位后，執行裝置停止運行并保持鎖止狀態；當轎廂門關閉時，如圖3（a）所示，撥塊13、20與轎門同步由轎廂邊緣向內側運行，撥塊13、20與擋塊14、21的距離逐漸減小，在電梯門關閉最后階段，撥塊13、20分別與擋塊14、21接觸，帶動插桿9、19向內側運行，直至電梯門完全關閉，帶動插桿9、19完全離開插板10、18，轎廂恢復運行狀態，電梯可以上下運行。

在電梯正常運行過程中，此裝置隨著電梯轎廂的開關門運行。電梯轎廂開門時，插桿插入插板，插板內開口留有一定的余量，此時僅僅保持對電梯轎廂的鎖止狀態，插桿并不受上下方向的力，僅僅當電梯轎廂開門產生意外移動時，電梯轎廂產生位置偏離，插板對插桿產生限制力，進而限制了轎廂的上下運行，防止電梯轎廂繼續偏離，避免電梯轎廂開門時的意外移動事故。至于插桿的強度、插桿在轎廂的固定位置以及各部件的尺寸等，需要針對不同品牌、不同型號、不同載重量的電梯進行具體設計。

與現有技術相比，該防止電梯轎廂意外移動的安全裝置，完全解決了電梯開門行程對插桿行程的影響及井道空間的限制，實現在電梯門未完全關閉時，一直保持對轎廂的鎖止狀態，能夠完全避免在電梯門未完全關閉時發生的電梯轎廂意外移動的嚴重事故，最大限度地降低了電梯意外移動導致的安全風險；同時，該裝置執行機構在電梯兩側分別鎖止，保持了電梯轎廂的平衡，避免了發生意外移動時對電梯結構的破壞。因此，該裝置對保護乘客的人身安全和電梯設備的安全具有一定的實用價值。

4 結束語

電梯轎廂意外移動事故嚴重威脅電梯乘客生命和財產安全，設計一套安全、可靠的電梯轎廂意外保護裝置，已成為電梯行業從業者研究的焦點。本文通過對轎廂意外移動原因及現采用的UCMP裝置的保護原理進行了分析，本文從防止轎廂產生意外移動的思路出發，采用固定轎廂的方式，設計了一種新的防止轎廂移動保護裝置，能夠實現電梯門未完全關閉時對電梯轎廂的鎖止，能夠完全避免電梯門未完全關閉時電梯轎廂意外移動事故，為轎廂意外移動的研究和設計提供了新的思路和參考。