電梯轎廂意外移動保護裝置冗余系統的介紹

蔡景新

（廣東省特種設備檢測研究院惠州檢測院，廣東惠州 516001）

1 目前的電梯轎廂意外移動保護裝置

現有防止轎廂意外移動的產品和技術不具有監測和數據分析功能，不利于電梯（門區）安全運行的實時監控、事后監督和事故分析。

更重要的是，任何單一的安全保護措施，都可能存在失效風險。現有技術的電梯制動器是電梯停車后制停轎廂的唯一保障設施。大量案例說明，因制動力不足導致電梯轎廂沖頂或蹲底的事故時有發生轎廂意外移動保護裝置也是如此，因長期不動作、臨時啟用失效或制停距離超過規定的距離而可能發生事故。

現有解決轎廂意外移動問題的技術措施是增設轎廂意外移動保護裝置。主要技術特征是：（1）設有專門的制停部件以制停意外移動的轎廂；（2）需要通過專門的檢測裝置（如含有電子元件的安全電路、限速器、鋼絲繩或導軌位置檢測元件等）監測轎廂移動發生并發出制停指令使制動器動作。其工作流程是：轎廂意外移動→檢測子系統動作→制停子系統動作→制停轎廂。可見，現有技術措施是“使移動停止”的系統，具有“后處理”的特征。而這種狀態下，轎廂已經開始移動，給乘員帶來一定的安全威脅和心理陰影；同時，也會對電梯相關機構和零部件帶來一定的沖擊損害，不利于電梯的安全使用。

2 電梯轎廂意外移動保護裝置的冗余系統技術介紹

電梯停站駐車系統包括作用在電梯懸掛系統（如作用在曳引鋼絲繩的夾繩器）上的駐車制動器和觸發裝置和控制系統。電梯正常運行時駐車制動系統處于待機狀態。此時，控制系統維持制動器的供電和保持對制動器間隙的監測，制動器的摩擦元件與電梯被制動部件（如曳引鋼絲繩）之間保持一定的運動間隙；電梯停站并開門時，控制系統監測到開門信號后系統執行“打斷”指令，觸發裝置動作（失電釋放），制動器的摩擦元件夾緊在電梯被制動部件上并保持一定的制動力，監測系統持續監測制動裝置的位置信號。

電梯關門、電梯系統發出運行指令時，控制系統發出“復位信號”，觸發裝置得電復位，制動器的摩擦元件釋放，電梯運行。

電梯停站駐車系統的控制與監測方法：該方法采用PES系統，軟件和硬件均為嵌入式系統，方便功能裁剪和拓展。系統共分為監測模塊、數據存儲和管理模塊。電梯正常運行中，電梯轎門鎖的電氣觸點為閉合狀態，這時，系統維持“接通”狀態，制動器的觸發裝置通電，摩擦元件保持在“復位”狀態，檢測系統持續監測制動器動作部件的位置變化，保證電梯安全運行；當檢測模塊監測到來自電梯轎門鎖電氣觸點的斷開信號時，系統進入“打斷”狀態，制動器觸發裝置失電動作，制動器的摩擦元件夾緊在電梯的被制動部件上，電梯保持駐車狀態；當檢測模塊監測到電梯轎門鎖的電氣觸點接通且電梯控制系統發出運行信號時，系統進入“接通”狀態，制動器觸發裝置得電、摩擦元件復位，電梯進入正常運行。

時間原則電梯門區故障判斷的方法：利用來自門區的開關門信號，所述可編程系統在軟件設計時，增加了以時間原則進行電梯門區故障的判斷方法。

電梯門開、關門的數據存儲和統計功能：所述可編程系統設有存儲芯片，能夠對開關門的數據進行存儲和統計。

電梯駐車裝置失效的保護措施：可編程系統設有監測（檢測模塊），與設置在駐車裝置上的接近開關連接，通過監測到的電量變化檢測其制動間隙（位移）變化，如監測到制動間隙超過的設定值，則向管理模塊發出指令。

因此，該技術意在分析一種類似于汽車駐車制停裝置的電梯駐停系統，是獨立于電梯制動系統的冗余制動系統，其作用是當電梯轎廂在整個停層開關門期間起到駐停作用。系統的控制采用可編程電子信息技術，具有軟件控制、數據存儲、讀取和處理功能，為電梯運行（開關門階段）的實時監控、數據處理、固定證據起到重要作用。

圖1 駐車裝置布置示意圖

3 冗余系統與現有技術相比的優勢

（1）與電梯現有的單一的制動系統相比，該系統是一種冗余電梯保護措施，對于單一的電梯制動系統的失效能夠起到補救作用；

（2）預防性電梯意外移動保護措施：停車（驅動電動機零轉）制動，制動過程無摩擦，不產生制動材料的磨損，故不產生摩擦導致的環境影響；

（3）具有制動力的檢測功能：采用監測制動元件與被制動部件之間間隙的方法，檢測制動力，并具有超標時接通安全回路、停車制動或報警的功能；

（4）控制系統采用可編程電子安全相關系統（PES），大大簡化了控制系統所需要的硬件布置，系統的制造成本、故障率大大降低；

（5）適應范圍廣：制停響應和信號采集來自電梯本身的開門機系統，與電梯的控制系統無關（如信號采集來自于電梯控制系統，則需要通訊協議，因涉及到梯型梯種或制造廠家的不同，故協議諸多、共享不易）。因此，該技術適用于在用電梯加裝附加制動器或意外移動保護裝置，符合現行產品法規的要求；

（6）控制系統增加了數據存儲，是現有技術所不具備的。能夠實現：開關門頻次、時長的統計，是大數據技術應用的數據采集終端之一。通過建立大數據技術平臺，能夠及時發現和判斷相關零部件的磨損和失效趨勢，便于管理者及時更換或報廢相關零部件；

（7）控制系統采用基于時間原則判斷電梯故障的一種方法，通過設定電梯的全程運行時間，來監測其間電梯是否發生開、關門的動作，并以此判斷電梯是否發生故障。此方法是判斷電梯故障并報警的一種新方法。

結合事例圖對本技術做進一步地說明。其中圖1（a）為駐車裝置裝設在電梯驅動輪與平衡重之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或者保持一定傾斜角度；圖1（b）為駐車裝置裝設在電梯驅動輪與導向輪之間的懸掛繩上，不限定該布置的傾斜角度；圖1（c）為駐車裝置裝設在無導向輪時的電梯驅動輪與平衡重之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或是保持一定的傾斜角度；圖1（d）為駐車裝置裝設在無導向輪時的電梯驅動輪與轎廂之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或是保持一定的傾斜角度；圖2為駐車裝置與驅動懸掛繩的相互關系舉例示意圖。

圖2 駐車裝置與驅動懸掛繩的相互關系舉例示意

4 冗余系統的創新點

（1）電梯開/關門動作監測、停車制動監測技術領域采用可編程電子安全相關系統（PES）的案例，與其他方法相比，采用軟件控制可大大簡化控制系統的硬件布置，減少系統的制造成本、故障率大大降低。

（2）與電梯現有的單一的制動系統相比，該系統是一種冗余電梯保護措施，對于單一的電梯制動系統的失效能夠起到補救作用。

（3）預防性電梯意外移動保護措施：停車（驅動電動機零轉）制動，制動過程無摩擦，不產生制動材料的磨損，故不產生摩擦導致的環境影響。

（4）具有制動力的檢測功能：采用監測制動元件與被制動部件之間間隙的方法，檢測制動力，并具有超標時接通安全回路、停車制動或報警的功能。

（5）適應范圍廣：制停響應和信號采集來自電梯本身的開門機系統，與電梯的控制系統無關（如信號采集來自于電梯控制系統，則需要通訊協議，因涉及到梯型梯種或制造廠家的不同，故協議諸多、共享不易）。因此，該技術適用于在用電梯加裝附加制動器或意外移動保護裝置，符合現行產品法規的要求。

（6）該技術的控制系統增加了數據存儲，是現有技術所不具備的。能夠實現開關門頻次、時長的統計，是大數據技術應用的數據采集終端之一。通過建立大數據技術平臺，能夠及時發現和判斷相關零部件的磨損和失效趨勢，便于管理者及時更換或報廢相關零部件。

（7）該技術的控制系統采用基于時間原則判斷電梯故障的一種方法，通過設定電梯的全程運行時間，來監測其間電梯是否發生開、關門的動作，并以此判斷電梯是否發生故障。此方法是判斷電梯故障并報警的一種新方法。

5 小結

本文作者分析了電梯停車駐車裝置及其控制方法的現有技術、現有技術方法的局限以及應對措施。主要解決辦法和技術特點是：（1）在電梯懸掛繩上增加停車駐車裝置，是電梯的另外一套、獨立的冗余制動系統；（2）控制和監測系統采用了可編程安全相關系統PES，采用嵌入式軟件模塊實現系統控制和監測；（3）具有數據存儲模塊，是大數據技術意義的數據采集和分析終端；（4）一種新的電梯（門區）故障檢測方法：采用時間原則進行電梯故障判斷和報警。