轎廂平層再平層功能設計原理和缺陷分析

【摘要】 本文通過介紹一種轎廂平層再平層功能的設計原理和其傳感器布置，分析其運行機制和缺陷，為進一步改進和日常檢驗提供參考。

【關鍵詞】 電梯;平層再平層;傳感器;安全電路;門回路檢測

電梯到站開門平層狀態，為了補償乘客進出或裝卸載時造成的曳引鋼絲繩伸縮導致轎廂升降，許多電梯配備了平層再平層功能，在開門狀態能夠自動校正平層精度，使電梯轎廂地坎和層站保持基本水平，方便人員或裝卸載貨物進出。

1 標準第1號修改單對電梯平層精度的要求

GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》第1號修改單增加了對轎廂平層精度更高的要求：“12.12轎廂的平層準確度應為±10 mm。平層保持精度應為±20 mm，如果裝卸載時超出±20 mm，應校正到±10 mm以內。”[1]從標準的要求來看，電梯配備平層再平層功能是為了滿足乘客或裝卸載貨物進出時，盡量消除轎廂地坎和層站的水平差，從而避免乘客摔倒或貨物傾翻等風險，因此電梯平層再平層實質是要求開門狀態進行的微動校正平層精度運行。

為了滿足新標準設計要求，近年來生產的中高層客梯和絕大部份貨梯都標配了平層再平層功能。但實際檢驗中發現比較多電梯的平層再平層功能的設計存在缺陷，由于傳感器的減少以及布置位置的不妥當，甚至存在安全隱患。

2 常規的電梯平層再平層功能的設計原理及其傳感器布置方式

圖1是目前比較常見的平層再平層功能的設計及其傳感器布置方式，中間兩個門區傳感器接入安全電路板（或PESSRAL），上、下兩端的兩個平層傳感器接入控制主板。

圖1中間兩個門區傳感器接入安全電路板組成完整的含有電子元件的安全電路（或可編程電子安全相關系統PESSRAL），在開鎖區域內能旁路門鎖回路。當電梯到站平層開門時，通過含有電子元件的安全電路（或可編程電子安全相關系統（或PESSRAL）旁路門鎖回路，如果此時電梯轎廂因為乘客進出或裝卸載貨物導致位移超過h（h≤20 mm）時，通過上、下平層傳感器，電梯控制主板檢測到脫離信號，電梯可以在開門狀態微動運行校正平層精度。

而TSG T7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制電梯》第2號修改單也要求：“2.8（7）應當具有門回路檢測功能，當轎廂在開鎖區域內、轎門開啟并且層門門鎖釋放時，監測檢查轎門關閉位置的電氣安全裝置、檢查層門門鎖鎖緊位置的電氣安全裝置和轎門監控信號的正確動作;如果監測到上述裝置的故障，能夠防止電梯的正常運行。”[2]圖1中電梯開門平層狀態，旁路門鎖回路前提是中間兩個門區傳感器同時都接通才能符合安全電路（或可編程電子安全相關系統PESSRAL）的要求，中間兩個門區傳感器互為冗余，因此兩個門區傳感器距離越近越好，最好可以水平布置。這種設計可以讓電梯在整個開鎖區域內，通過旁路門鎖回路，實現門回路檢測功能。

圖1可以看出，這種平層再平層功能的設計最少需要四個以上的平層傳感器才能實現，同時在整段開鎖域內，電梯層、轎門釋放時，都能檢測到門回路是否存在短接故障。這種設計能夠滿足在開門平層狀態，當乘客進出或裝卸載貨物時由于曳引鋼絲繩伸縮導致電梯升降距離超過h（h≤20 mm），上或下平層傳感器能檢測到脫離信號，由于安全電路（或PESSRAL）旁路了門鎖回路，控制系統能控制電梯開門微動再平層，校正回±10 mm以內。

3 一種存在缺陷的平層再平層功能設計及其傳感器工作分析

如圖2所示，這種設計僅采用上、下平層傳感器，分別布置在上下兩端，這兩個平層傳感器同時接入安全電路板（或PESSRAL）和主板。在開門狀態下，如果電梯平層保持精度在h（h≤20 mm）以內，那么安全電路（或PESSRAL）可以旁路門鎖回路實現門回路檢測功能。但是在電梯乘客進出或裝卸載貨物時，電梯轎廂的位移超過h（h≤20 mm），那么上、下平層傳感器只要有一個脫離了平層插板，這時侯安全電路（或PESSRAL）將無法旁路門鎖回路。電梯將無法在開門狀態進行微動再平層運行，必須關閉層、轎門才能再平層校正平層精度。

如圖3所示，開門狀態下，當電梯轎廂向上或向下移動超過h（h≤20 mm）時將會有平層傳感器脫離插板，這時侯主板將檢測到上或下平層信號，同時由于上、下平層傳感器也接入了安全電路板（或PESSRAL）才能組成完整的含有電子元件的安全電路，這時侯將無法旁路門鎖回路，從而無法實現開門狀態微動再平層校正平層精度回±10 mm以內，必須通過關閉層、轎門操作電梯才能重新運行校正。從嚴格意義上來說，這種平層再平層設計是不滿足標準的要求的，當開門狀態乘客進出或裝卸載貨物導致平層精度超過h（h≤20 mm）時，因為轎廂地坎和層站存在比較大落差無法消除，容易導致摔例或貨物傾翻。

從圖3也可以看出，因為上、下平層傳感器均接入安全電路板（或PESSRAL），只有當這兩個傳感器同時位于平層插板區域，安全電路（或PESSRAL）才能旁路門鎖回路。因此，當轎廂位移超過h（h≤20 mm）時，門回路檢測功能將失效。檢規第2號修改單中要求，開門狀態下，在開鎖區域應當具有門回路檢測功能，因此這種設計也不符合要求，就算在開鎖區域內，只要有一個平層傳感器脫離了平層插板，將無法檢測出門鎖短接故障。

4 該設計存在的安全隱患分析

如圖4所示，平層插板高度為H，因此開鎖區域小于等于H/2。當某一平層傳感器存在短接故障，如圖4中上平層傳感器存在短接時，轎廂向上運行距離大于H/2，小于H時，均能接收到上、下平層信號，可能會存在安全電路（或PESSRAL）繼續旁路門鎖運行的風險。也就是說，在開鎖區域之外，電梯存在旁路門鎖運行的安全隱患。這種情況只有當轎廂運行完全脫離平層插板的區域，旁路門鎖回路才能完全斷開。

同時因為上、下平層傳感器位于兩端，相互間距離比較大，因此這兩個傳感器與安全電路板（或PESSRAL）的組合，實質上也不符合含有電子元件的安全電路（或PESSRAL）的設計要求，無法同時或在極短時間內一起動作。上、下平層傳感器同時位于平層插板區域才能導通，這是在開門平層狀態，輸出旁路門鎖回路的必要條件。而含有電子元件的安全電路（或PESSRAL）要求這兩個傳感器是互為冗余的，因此這兩個平層傳感器應當是緊挨或者水平布置在平層插板中間位置（如圖1所示），當其中一個傳感器發生短接故障，另一個傳感器也能正確動作，這樣才能使電梯旁路門鎖回路的動作限定在1/2H以內，即開鎖區域之內。從圖4我們可以看出，這種傳感器布置方式，可能導致電梯在開鎖區域之外旁路門鎖回路繼續運行，存在剪切或墜落的安全隱患。

5 結語

目前電梯平層再平層功能在電梯上的應用比較普遍，而實現這個功能所配備的含有電子元件的安全電路（或PESSRAL）在傳感器的接入方面必須要考慮冗余設計，把相關傳感器當成重要組成部份來全面考慮，不僅要能實現相關功能，也要注意運行風險。

【參考文獻】

[1] GB 7588-2003+A1，電梯制造與安裝安全規范[S].

[2] TSG T7001-2009，電梯監督檢驗和定期檢驗規則-曳引與強制驅動電梯[S].

【作者簡介】楊世界，男，工程師，研究方向為電梯檢驗。