智能可折疊電梯轎廂護腳板研究

湯崢 沈俊杰 阮一暉 陶陽

摘要：提出了一種利用測距傳感器控制電梯轎廂護腳板自動伸展和收回的智能可折疊電梯轎廂護腳板，該裝置可解決現有可折疊護腳板結構強度不足、防護效果較差，以及相關的驅動電機容易損壞的問題。

關鍵詞：智能的 可折疊 電梯轎廂 護腳板

Research on Intelligent Folding Elevator Car Foot Guard

Tang Zheng1， Shen Junjie1， Ruan Yihui2， Tao Yang3

（1.Suzhou Institute of Quality and Standardization;2.Jiangsu Elevator and Spare Parts Product Quality Supervision and Inspection center;3.Suzhou Association for Standardization）

Abstract： This paper presents an intelligent folding elevator car foot guard with a distance measuring sensor to control the automatic extension and retraction of the elevator car foot guard. This device can solve the problem of insufficient structural strength and poor protection effect of the existing folding elevator car foot guard and the problem of related drive motor is easily damaged.

Key words： intelligent， folding， elevator car， foot guard

1 研究背景

為保證電梯安全，電梯設置了很多保護裝置，如電梯轎廂不平層時，轎廂地面的位置可能會高于層站地面，此時轎廂與層門地坎之間會產生間隙，這個間隙足夠大時會導致人員的腳踏入井道，造成人員墜入井道的安全事故。國家相關標準要求電梯必須設計有轎廂護腳板，該裝置可封堵轎廂門和層門地坎之間的間隙，降低人員從電梯層門口滑入井道的風險。

然而，在一些老舊建筑物加裝電梯時發現，由于施工位置的限制，有些電梯井道中底坑的安全空間較小，電梯底坑的高度可能無法滿足轎廂護腳板的設計要求。GB/T 28621—2012《安裝于現有建筑物中的新電梯制造與安裝安全規范》中指出轎廂護腳板可以設計成在正常運行狀態下伸展，轎廂到達最低位置時收回的護腳板。這種設計解決了部分安裝環境下電梯的底坑安全空間不足的問題，但是此類轎廂護腳板主要是通過電機驅動進行折疊的，因此存在轎廂護腳板的結構強度不足的問題，在轎廂護腳板與轎廂底面垂直時，如果轎廂護腳板受到外力作用，容易導致轎廂護腳板向內折疊或彎曲，失去防護作用，同時還可能會導致驅動轎廂護腳板折疊的電機損壞。

2 研究內容

可折疊的電梯轎廂護腳板是將電梯轎廂護腳板與轎廂底部設計成可轉動連接的方式，在正常使用狀態下，護腳板與轎廂底面垂直，在電梯運行至接近底坑的高度時，護腳板向內翻轉，貼合在電梯轎廂的底面。本文研究設計一種智能可折疊的電梯轎廂護腳板，通過霍爾傳感器實時監測電梯的位置和運行信息，并將這些信息傳送至單片機進行處理，從而控制電梯轎廂護腳板的自動伸展和收回。

當轎廂位于完全壓縮緩沖器的位置到最低層站地坎以上不大于1 m的區域時，單片機向電機發出指令，在電機的驅動下可折疊護腳板可自動實現收回，同時蜂鳴器發出提示音，有效防止因轎廂完全壓縮緩沖器帶來的底坑空間不足的問題;當轎廂位于完全壓縮緩沖器的位置到最低層站地坎以上不大于1 m的區域以外，單片機向電機發出指令，在電機的驅動下可折疊護腳板可自動實現伸展，同時蜂鳴器發出提示音，保證護腳板在較高運行區域的保護功能。該設計可解決現有可折疊護腳板結構強度不足、防護效果較差，以及相關的驅動電機容易損壞的問題。

3 研究原理

3.1 硬件設計

智能可折疊電梯轎廂護腳板的硬件部分包括測距傳感器、單片機、電梯自身的控制系統、電氣安全裝置、轎廂護腳板、電機及蜂鳴器等，其硬件組成見圖1。

轎廂外側設置3個霍爾傳感器，在轎廂外側設置一個確定轎廂位于最低層站地坎以上1 m位置的霍爾傳感器，其上下兩處再設置其余兩個霍爾傳感器，用于檢測電梯的運行方向，見圖2、圖3。轎廂底部分別設置兩個驗證轎廂護腳板完全收回和完全伸展兩種狀態的電氣開關，轎廂護腳板完全收回和完全伸展時通過接觸這兩個電氣開關使其動作。

轎廂在最低層站地坎之上1 m的位置，霍爾傳感器2剛好檢測到設置在井道壁的磁鐵。當電梯從底層上行時，設置在轎廂上的霍爾傳感器1首先檢測到磁鐵，霍爾傳感器2緊接著檢測到該磁鐵，此時單片機收到電梯正在上行的信號。當電梯下行時，設置在轎廂上的霍爾傳感器3首先檢測到磁鐵，霍爾傳感器2緊接著檢測到該磁鐵，此時單片機得到電梯正在下行的信號。當霍爾傳感器檢測到轎廂在最低層站地坎之上1 m位置以上的區域運行時，霍爾傳感器會立即檢測到轎廂在此區域運行，此時轎廂護腳板在電機的驅動下5 s內完全伸展，見圖2。轎底靠近護腳板的位置設置一個驗證轎廂護腳板完全伸展的電氣開關，當這個電氣開關一旦處于導通狀態時，此時電梯才可以繼續正常運行，同時轎底會發出“轎廂護腳板完全伸展”的響聲。如果此時轎廂護腳板未完全伸展，該電氣開關斷開，該信號接入電梯控制系統的安全回路，電梯停止運行。

轎底靠近護腳板的位置還設置一個驗證轎廂護腳板完全收回的電氣開關，當霍爾傳感器檢測到轎廂在最低層站地坎之上1 m位置以下的區域運行時，霍爾傳感器會立即檢測到轎廂在此區域運行，此時轎廂護腳板在電機的驅動下5 s內完全收回，見圖3。轎底靠近護腳板的位置設置一個驗證轎廂護腳板完全收回的電氣開關，此時只有當這個電氣開關處于導通狀態時，電梯才可以繼續正常運行，同時轎底會發出“轎廂護腳板完全收回”的響聲。如果此時轎廂護腳板在上述時間內未完全收回，驗證其完全收回的電氣開關斷開，該觸發信號接入電梯控制系統的安全回路，電梯停止運行。

3.2 軟件設計

電梯一旦啟動運行，軟件即初始化，通過霍爾傳感器不斷監測電梯轎廂的位置和電梯運行方向，該裝置主要利用單片機強大的數據計算和處理功能，通過軟件編程單片機控制電機正轉和反轉，從而實現轎廂護腳板的自動伸展和收回。軟件上利用keil uvision2編程環境，程序通過串口（RS232）燒錄到單片機，軟件流程圖見圖4。

4結束語

當舊建筑物加裝電梯不滿足GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》有關底坑安全空間的情況時，GB/T 28621—2012《安裝于現有建筑物中的新電梯制造與安裝安全規范》對可折疊護腳板提出新的要求。本文研究設計的智能可折疊電梯轎廂護腳板，可實現避免因底坑安全空間不足而導致轎廂完全壓縮緩沖器帶來護腳板與底坑物體相互碰撞的風險，底坑作業人員的安全也得到有效保障，從而保證電梯運行安全。