老舊自動扶梯安全運行提升探索
——以自動扶梯單排鏈改造為例

文 /宋 玉 梁 驍 薛季愛

一、老式自動扶梯面對的新挑戰

自動扶梯是帶有循環運動梯路向上或傾斜向下運送乘客的固定電力驅動設備。這種能大量、連續運輸乘客的開放式運輸機構，具有結構緊湊、安全可靠、舒適美觀和安裝維修簡便等特點。自2012年起，GB 16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》和TSG T7005-2012《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——自動扶梯與自動人行道》開始實施。這兩項標準都對自動扶梯提出了附加制動器的要求：在下列任何一種情況下，自動扶梯或者傾斜自動人行道應當設置一個或者多個機械式（利用摩擦原理）附加制動器：①工作制動器和梯級、踏板或者膠帶驅動裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條和多根單排鏈條鏈接的；②工作制動器不是機—電式制動器；③提升高度超過6 m；④公共交通型：附加制動器由觸發機構和執行機構兩部分組成[1]。觸發機構在速度超過名義速度1.4倍之前，或者發生非操作逆轉時應能動作。執行機構采用機械式的結構，利用摩擦原理，為梯路提供足夠的制動力矩，使其減速停止并保持停止狀態。

這些新要求對于老舊自動扶梯是一個挑戰。首先是空間問題，自動扶梯的上驅動站已無足夠空間加裝附加制動器；其次是機械部分問題，對于單排鏈鏈接的工作制動器，已不能滿足新要求；第三是標準化問題，目前各電梯制造廠家和維保單位沒有統一的改造方案和措施來改造自動扶梯。為此，本文展開了以下的研究和探索。

二、自動扶梯案例情況和改造設想

此次研究對象為一臺制造日期為1997年進口的日本三菱自動扶梯。從使用單位和維保人員處了解到，該自動扶梯使用性能良好，故障頻率不高。另據自動扶梯監督檢驗和定期檢驗報告的記錄，該自動扶梯使用年限已超過15年，日常保養記錄和安全演練記錄齊全，未出現過重大修理和改造，但對于附加制動器的新要求，卻亮起了紅燈。經過三方人員的多次溝通、協商和現場實地考察，發現該自動扶梯主驅動軸的長度還有余量，可將單排鏈輪換成雙排鏈輪，最終提出將制動器鏈接的單排鏈改成雙排鏈的設想，既滿足了工作制動器與驅動主軸的鏈接要求，可以不另外加裝附加制動器，避免占用上驅動站的空間，還可滿足新標準要求。

三、自動扶梯案例具體的改造過程

從原電梯制造廠家得知，該自動扶梯由桁架、驅動減速機、驅動裝置、張緊裝置、導軌系統、梯級、扶手帶和各種安全裝置等組成。其中驅動裝置一般由電動機、減速器、制動器、傳動鏈條、傳動鏈輪、牽引鏈輪、牽引鏈條和驅動主軸等組成。該裝置從驅動主機獲得動力，經驅動鏈驅動梯級和扶手帶，從而實現自動扶梯的主運動，并且可在應急時制動，防止乘客倒流，確保乘客安全。自動扶梯上驅動站結構詳見圖1。

圖1 自動扶梯上驅動站結構圖

本案例中的自動扶梯傳動鏈條和傳動鏈輪都為單排鏈條和單鏈輪，都不符合GB 16899-2011和TSG T7005-2012要求。經研究發現，在該安裝傳動鏈輪的主軸上還預留有一段長度空間，這使單排鏈條改造為雙排鏈條（見圖2）成為可能。使用單位和維護保養單位選購了原制造廠商此型號、規格所對應的雙排鏈鏈輪和對應的雙排鏈條，并保證扶梯的驅動主軸不變，自動扶梯的額定速度基本不變。將原來的單排鏈輪改裝為雙排鏈輪（見圖3），且不影響安裝空間和鏈條運動間隙，梯級鏈在扶梯運行時處于良好工作狀態。

圖2 改造雙排鏈條

圖3 改造雙排鏈輪

經過使用單位、維護保養單位和電梯制造廠家三方探討實驗和計算得出，使用轉速表測得電機的轉速n，并按照公式V = π×n×d×（60i）-1計算運行速度（V），將測得的速度與名義速度進行計算比較。式中：電動機轉速（n），r/min；鏈輪分度圓直徑（d），m；傳動比（i）。

經檢驗計算所得，在額定速度和額定電壓下，梯級沿運行方向空載時所測得的速度與名義速度之間的偏差均在±5%，從而滿足了TSG T7005-2012中“10.1 速度偏差的要求”，符合檢驗要求[2]。

四、自動扶梯改造驗證

自動扶梯由單排鏈條改造成雙排鏈條后，需通過幾個試驗，來驗證自動扶梯的安全性能，保證扶梯驅動鏈至驅動裝置上的驅動鏈輪，與梯級輪同軸，從而驅動梯級鏈，使梯級鏈上的梯級在導軌上運行。

首先，需要進行扶手帶的運行速度偏差試驗來驗證主軸不換的情況下，扶手帶與梯級速度的同步度；其次，進行制停距離測試（包括滿載和空載）；最后，驗證一下雙排鏈斷鏈開關，此為非操作逆轉保護試驗[3]。試驗結果：改造后的自動扶梯都滿足兩個標準的要求。制停距離試驗數據見表1，非操作逆轉保護開關見圖4。

表1 制停距離試驗數據mm

圖4 非操作逆轉保護開關

五、試驗結論

本研究中，自動扶梯額定速度為0.50 m/s，改造后，額定速度為0.48 m/s，控制在±5%范圍內；扶手帶運行速度在0%～2%的范圍內，制停距離平均值在0.35 m，符合標準要求；斷鏈開關動作后，自動扶梯能可靠制停。自動扶梯是一種特殊的梯級式運輸機械，為確保乘客乘用安全與舒適，扶梯運行時，梯階踏面始終保持水平狀態，且應有梯階水平段（經過這段水平距離，梯階才會逐漸上升或下降）。因此，結合以上幾個試驗，可以驗證該自動扶梯符合現行標準TSG T7005-2012要求，運行安全風險降低。另外，將單排驅動鏈改為雙排驅動鏈，沒有改變自動扶梯的主要參數，可以視為重大維修。所改造投入的成本也在可控范圍之內。希望此案例能為此類設備的改造提供一些借鑒。

六、后 語

在日常的電梯檢驗和維保過程中，附加制動器的作用還是非常明顯的。當鏈接驅動主機與梯級鏈輪的鏈條斷裂或松弛脫落時，可以通過一個機械方式使一個帶開口槽的楔塊作用在鏈輪上，通過楔塊開口槽與鏈輪側面之間的摩擦力實現制動。但，對于使用年數超過10年以上的老舊自動扶梯，由于工作制動器老化原因，導致制動力不足，安全運行風險上升，有時在加載時極易發生溜梯事故。在沒有設置附加制動器保護的作用下，該類問題還會被不斷放大。為了安全乘坐自動扶梯和適應電梯檢驗過程中的要求，希望各個電梯制造廠家和維保單位能設計出更多的方式和方法來，確保運行安全。