轎廂意外移動保護裝置制停部件的設計分析

阮力

摘 要 文章通過對轎廂意外事故的成因分析，結合檢規和相關國家標準對轎廂意外移動保護裝置的要求，分析了冗余制動器、鋼絲繩夾持器以及雙向安全鉗作為其制停部件的可行性，旨在提高轎廂意外移動保護裝置的安全性和可靠性，從而防止轎廂意外移動事故的發生。

關鍵詞 電梯;轎廂意外移動;UCMP;制動器;安全鉗

引言

電梯質量安全事關人民群眾生命財產安全和經濟社會發展穩定，截止2019年底，全國電梯數量已達到709.75萬臺，隨著老舊電梯數量的逐年增長，電梯安全事故時有發生，尤其是近年來轎廂意外移動引發的事故在人們心中造成了一定的恐慌，社會影響極大。對此國家相繼發布并實施了GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》[2]第1號修改單和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》[1]第2號修改單，增加了轎廂意外移動保護裝置（Unintended Car Movement Protection，以下簡稱UCMP）的要求。本文將針對UCMP的制停部件進行研究分析。

1轎廂意外移動事故的原因分析

轎廂意外移動是指在開鎖區域內且開門狀態下，轎廂無指令離開層站的移動，不包含裝卸載引起的移動。造成轎廂意外移動的原因大致分為幾類：一是制動器故障或失效。制動彈簧失效、機械轉動部件卡阻、電磁線圈不失電或者延時失電等都會造成制動器失效，此外制動器閘瓦磨損嚴重、制動閘瓦有油污、制動閘瓦碳化嚴重導致摩擦系數下降也會造成制動力不足，從而導致轎廂在平層進出乘客時發生轎廂意外移動事故。二是曳引力不足。曳引主機的輪槽或者曳引鋼絲繩的嚴重磨損，使得曳引鋼絲繩和輪槽接觸的包角發生變化，導致曳引力減小，從而導致轎廂意外移動事故的發生。三是平衡系數過小。部分使用單位對電梯自行裝修裝潢造成轎廂自重遠大于設計值，從平衡系數計算公式k=（W-P）/Q可知（其中W為包括對重框架和對重塊在內的總對重重量/kg，P為電梯空載時轎廂自重/kg，Q為電梯額定載重重量/kg），裝修裝潢后的電梯平衡系數要遠小于設計值甚至變為負數，在其他情況不變的情況下投入使用，這樣造成轎廂意外移動事故甚至沖頂事故的風險極大。在設計UCMP時，應規避上述幾類風險，或者出現上述情況時轎廂能夠安全停止，起到有效保護乘客的作用。

2國家標準對UCMP制停部件的要求

GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》[2]第1號修改單中規定，UCMP應能夠檢測到轎廂的意外移動，并應制停轎廂且使其保持停止狀態，因此，UCMP的制停部件應為機——電式的保護裝置（摩擦型）。在設計UCMP的制停部件時，應綜合考慮下列因素：①制停距離;②平均減速度;③檢測、觸發電路、制停部件和控制電路的響應時間;④移動的總距離（加速距離和制停距離之和）。響應時間t與轎廂速度曲線圖如GB 7588-2003第1號修改單第F8.3.1條款中圖F2所示，然后根據電梯的自然加速度和相應時間t計算出加速距離和制停距離。

3UCMP制停部件的可行性分析

3.1 制動器作為UCMP的制停部件

當前曳引驅動電梯的制動器都存在內部冗余，標準規定冗余制動器可以作為UCMP的制停部件，目前絕大多數電梯廠家就是采用此種方法，節約成本，具有良好的經濟性。

但是目前國家標準體系對于電梯制動器的疲勞壽命要求很低，僅有GB/T 24478-2009《電梯曳引機》第4.2.2.4條規定：“制動器應進行不少于200萬次的動作試驗”。對于一些如醫院、大型商場、車站等電梯使用頻繁的場所，制動器的動作次數兩年甚至一年就可以達到200萬次，因此GB 7588-2009第1號修改單增加了制動器自監測要求。但是對于使用頻率高的電梯而言，制動器自監測周期太長，在周期內發生制動器故障導致轎廂意外事故發生的概率極大。

此外，“電磁線圈的鐵心被視為機械部件，而線圈則不是?！蹦壳皟山M制動器共用一個電磁線圈的情況不少，當電磁線圈不失電或者延時失電時，將制動器作為UCMP的制停部件將沒有意義。

3.2 鋼絲繩夾持器作為UCMP的制停部件

夾繩器是最常見的鋼絲繩夾持器，且常被蝸輪蝸桿式曳引驅動電梯作為上行超速保護裝置。國家標準對于上行超速保護裝置的要求：“應能使轎廂制停，或至少使其速度降低至對重緩沖器的設計范圍?！鞭I廂意外移動應考慮向上和向下兩個方向，因此普通型夾繩器不能作為UCMP的制停部件，但是雙向楔塊式夾繩器經過改造后則能滿足要求。對于蝸輪蝸桿式曳引驅動電梯，采用此方法可節約成本，同時安全性和可靠性高。

3.3 雙向安全鉗作為UCMP的制停部件

安全鉗是一種通過觸發裝置觸發帶動制動元件夾緊在導軌上使轎廂制停的保護裝置。安全鉗分為單向安全鉗和雙向安全鉗。漸進式安全鉗制動時的平均減速度為0.2～1.0gn，因此可將雙向安全鉗作為UCMP的制停部件，且應是漸進式雙向安全鉗。將漸進式雙向安全鉗作為制停部件，安全性和可靠性好，因為是轎廂鎖止型保護裝置，所以對乘客的保護最為直接。同時，漸進式雙向安全鉗可以作為電梯的上行超速保護裝置和下行超速保護裝置，可節約成本。

4結束語

綜上所述，在設計UCMP時，漸進式雙向安全鉗為首選制動部件;對于蝸輪蝸桿式曳引驅動電梯，采用性能改造后的雙向楔塊式夾繩器作為制停部件具有良好的性能。由于制動器失效本身就是轎廂意外移動事故的主要成因之一，不建議將制動器作為制停部件。提高制動器的安全性能、疲勞壽命以及可靠性已經成為電梯行業的一個重要突破點，從而防止轎廂意外事故的發生。

參考文獻

[1] 電梯監督檢驗和定期檢驗規則――曳引與強制驅動電梯及第2號修改單：TSG T7001-2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[2] 電梯制造與安裝安全規范及第1號修改單：GB 7588-2003[S].北京：中國標準出版社，2003.