電梯轎廂意外移動保護裝置的探析

昌鋒

（淮北工業與藝術學校,安徽 淮北235000）

1 電梯轎廂意外移動的原因分析

電梯的運行主要靠驅動主機曳引系統、控制器系統和制動系統，其中軟件、電氣、機械、設計等任何方面出現問題都可能引起電梯轎廂的意外移動的發生。下面就電梯易于發生轎廂意外移動的幾種情況進行分析。

驅動主機系統方面。永磁同步無齒輪曳引機是現在市場上常見的機型，電梯上下運行的動力靠曳引輪繩槽和鋼絲繩之間的摩擦力提供。所以，出故障的情況主要是曳引輪繩槽可能出現較大變形、磨損嚴重或者有油污的污染，這些都有可能導致摩擦力提供不足，造成電梯轎廂的意外移動[1]。控制器系統方面。防止電梯意外運行的保護控制，主要依靠電氣控制來實現，其主要包括系統的軟件和一些電氣原器件，用來發出指令控制電梯上下運行、進出層站、開關層轎門、平層等。軟件的程序如果存在bug 或一體機受電磁干擾發出錯誤的指令，或者電氣原件出現故障，都有可能導致轎廂意外移動。設計方面，電梯在再平層或提前開門狀態時，門鎖回路短接，抱閘處于打開狀態，此時轎廂較易發生意外移動。制動系統方面。制動在電梯保護中起到至關重要的作用，常見的制動裝置有電磁制動器、漸進式夾繩器等。制動器維保不及時、間隙過大、制動器故障都有可能引起轎廂意外移動[2]。人為原因方面。維護保養人員在維保后，短接層門轎門門鎖裝置忘記恢復，門鎖回路一直處于短路狀態也有可能引起轎廂的意外移動的發生。另外，電梯在平層位置，上下客或裝卸貨物時，電梯轎廂突然增重或減重，特別是超載的狀態下，制動裝置或曳引系統提供的力不足以平衡增加或減少的重力，此時轎廂也易于發生意外移動，如圖1。

2 轎廂意外移動保護裝置（UCMP）的介紹

為了防止轎廂意外移動帶來的損失和傷害，在電梯里增加轎廂意外保護裝置，簡稱為UCMP（Unintended car movement protection system），它能有效的防止轎廂意外移動事故的發生。

2.1 UCMP 的發展介紹

UCMP 可以有效防止因轎廂意外移動給乘客帶來的傷害。電梯要求具有轎廂意外移動保護功能，最早來源于歐盟電梯標準的修正案。我國的電梯制造安裝國家標準在2016 年增加了轎廂意外保護功能的要求，完善了電梯保護的缺陷，增加了電梯使用的安全性。

2.2 轎廂意外移動保護發生的條件

圖1 轎廂意外移動原因構成

電梯轎廂意外移動保護條件：(1)在門區位置;(3)轎門和層門在開啟的狀態;(3) 轎廂沒有指令離開層站。這三個條件同時具備，才能滿足轎廂意外移動保護的條件。在實際應用中制動器失靈、曳引力減小或消失、控制系統失效、操作人員的失誤等情況下非常容易使以上的三個條件同時具備，從而造成電梯意外移動的發生。其中門區位置和層轎門開啟狀態是轎廂在層站正常運行的狀態。只有避免轎廂無指令運行，才是避免轎廂意外移動的關鍵所在。

2.3 UCMP 裝置的組成分析

UCMP 一般由檢測子系統、制停子系統、制動器制動力監測子系統三部分構成[3]。檢測子系統作用是檢測電梯有無意外移動，符合特定條件時不需要檢測子系統，其中平層和再平層開關只是檢測子系統中檢測轎廂意外移動的條件，是檢測子系統的一部分，它的功能是采集開鎖區域信號給控制系統；制停子系統采用附加制動器時,不需要自監測子系統，只有同步主機需要；制停子系統作用是使電梯停止運行，制停子系統可以采用同步主機的制動器、異步主機則采用漸進式夾繩器、夾軌器等附加設備。制動器制動力監測子系統，起到制動力自行檢測的作用，通常在凌晨，電梯在停運的情況下，系統自行檢測制動力情況，避免安全事故發生。根據實際需求，保護裝置可以包含三個子系統，也可以是其中的兩個子系統的組合。現如今市場常見不同電梯類型UCMP 裝置配置方案如下：方案一，制停子系統與制動力自監測子系統子系統組合[4]。適用電梯類型：電梯本體制動器作保護裝置制停部件，無提前開門或再平層功能的電梯都不需要UCMP 檢測子系統，制停子系統由電梯本體制動器提供，只需要提供自監測子系統[4]。方案二，檢測子系統、制停子系統、制動力自監測子系統三個組合。適用電梯類型：電梯本體制動器作保護裝置制停部件，具有提前開門或在平層功能的電梯；需要配置檢測子系統、制停子系統由電梯本體制動器代替，還需配置制動力自監測子系統。方案三，檢測子系統與制停子系統組合。適用電梯類型：電梯本體制動器不可作保護裝置制停部件的異步電機與同步電梯，應另加制停部件達到雙重保護的電梯。

表1 配置的具體部件及安裝位置

3 一款轎廂意外移動保護裝置（UCMP）功能實現及測試介紹

以電梯本體制動器作保護裝置制停部件，同時追設額外制停部件雙重保護電梯，且具有提前開門及再平層功能的電梯為例介紹。

3.1 轎廂意外移動保護裝置系統組成

3.1.1 檢測子系統：檢測電路板和光電平層感應器。

3.1.2 制停子系統：采用同步主機本體的電磁抱閘制動器與另加雙向漸進式夾繩器雙重保護制動單元。

3.2 轎廂意外移動保護裝置工作流程及UCMP 功能實現

圖2 轎廂意外移動檢測子系統電路圖

3.2.1 轎廂意外移動保護裝置工作流程

根據圖2，當轎廂不在門區位置的狀態，KM2、KM3、KM4 不工作，常閉觸點閉合，KM1 工作，KM1 常開觸點閉合，形成自鎖。當轎廂到達門區位置，隔磁板插入平層感應器，當上、下再平層感應器被隔磁板都擋住時，即轎廂運行至門區位置：上、下再平層開關閉合，KM2、KM3 依次得電動作, 其常開觸點閉合形成自鎖；門區信號SX1 有效輸出送給一體機X1。此時一體機提前開門繼電器Y20 會發送封門信號SY 給檢測子系統，KM4 得電動作，其常閉觸點斷開，導致KM1 線圈失電，KM1 常閉觸點閉合，同時KM4 常開觸點閉合；封門反饋信號SX2 有效輸出給一體機。KM2、KM3、KM4 處于得電狀態，常開觸點閉合，門鎖安全回路被短接。實現提前開門功能，當提前開門功能執行完畢，提前開門繼電器Y20 斷開，封門信號SY 無效，KM4 失電不工作，其相應觸點動作，封門反饋信號SX2 無效，門鎖短接回路斷開。在平層位置，轎廂若得到上下行指令，脫離門區，上、下再平層開關斷開，上下再平層信號FL1、FL2 失效，KM2、KM3 失電不工作，相應觸電復位，門區信號SX1 失效，一體機X1 接收不到門區信號，同時KM1 工作，相應觸電動作。

3.2.2 UCMP 功能實現

當轎廂在平層位置且在門打開情況下，轎廂沒有得到上下行指令而意外移動，要對其進行保護：第一種情況，當轎廂處在門區位置，在門打開情況下、轎廂無指令發生意外移動，隔磁板脫離任意一個上下再平層傳感器，相應再平層開關斷開，門區信號輸出SX1 消失，一體機得不到門區信號，且同時一體機檢測出脈沖變化[5]。檢測子系統電路板輸出觸發信號給制停子系統，制停子系統得到指令，制停轎廂；第二種情況，當提前開門或再平層狀態下，門鎖回路被短接，制動器處于打開狀態，轎廂較易發生意外移動，若無指令發生意外移動，再平層感應器動作，KM2 或KM3 失電，常開觸電斷開，斷開門鎖短接；同時檢測子系統發出觸發信號給一體機和外加雙向漸進式夾繩器制停子系統，制停電梯。

3.3 轎廂意外移動保護裝置功能測試

3.3.1 試驗條件：開啟UCMP 功能；電梯設定為檢修狀態；轎廂停在門區位置；層轎門保持關門狀態，保證試驗安全。

3.3.2 UCMP 試驗方法:（1）電梯處于檢修狀態；（2）電梯門鎖在閉合的狀態，且在門區；（3）用操作器進入功能碼，開啟UCMP 功能；（4）觸發方式，用操作器進入功能，改成試驗制停觸發方式；（5）拔出UCMP 插件，斷開門鎖回路；（6）電動轎廂使其移動，脫離門區；（7）一體機輸出封門信號，轎廂運行發生脈沖變化，電梯運行脫離門區，X1 燈滅，系統檢測電梯發生了意外移動，檢測子系統將會取消門鎖短接，此時電梯報故障，制動器制停電梯；（8）故障為5 級最高級別，此故障只能由專業技術人員在現場檢查電梯運行狀態并修復，檢修狀態下用操作器按“STOP/RES”鍵復位即可。

4 結論

轎廂意外移動產生的原因有很多種，轎廂意外移動保護就是起到發生在特定條件下的意外移動保護作用，避免傷害事件的發生。轎廂意外保護裝置一般可分為三個子系統，針對不同類型的電梯采用的組合方式也不同、保護方法不同，只有采用適合電梯類型的保護方案，不斷更新設計理念，才能起到可靠有效保護意外事故發生的目的。