一種新型自動扶梯梯級

李金泰 朱俊臣 封高歌

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院，上海 200062）

0.引言

根據國家市場監督管理總局發布的《市場監管總局關于2021年全國特種設備安全狀況的通告》，2021年全國共有電梯879.98萬臺，比2020年增加93.43萬臺，同比增加11.88%。我國已是電梯大國，總體而言電梯的安全值得信任，但是每年也有數十起事故發生，基于我國數量龐大電梯基數，電梯的安全問題不容忽視，尤其是某些共性問題。近年來，隨著社會經濟的發展，自動扶梯和自動人行道已成為商超、車站、機場等場所運輸乘客的主要設備。但是，由于乘客安全意識不足、自動扶梯自身故障、異物卡入運動部件等原因，安全事故時有發生。將自動扶梯和自動人行道進行對比發現，由于自動人行道沒有諸如梯級一樣的臺階，同時自動人行道與水平面的夾角相對于自動扶梯而言小得多，因此實際上自動人行道比自動扶梯要平穩得多，而且據統計大多數事故均發生在自動扶梯上。

自動扶梯的安全事故不僅造成了較大的損失，也引發了公眾對扶梯安全使用的強烈關注和擔憂。自動扶梯最常見的事故大概有兩種，一種是摔倒，常見于老齡人員，其原因常常為老年人錯將自動扶梯出入口的護欄扶手當成扶手帶，或者是因為扶手帶與梯級的同步性不符合要求即扶手帶速度慢于梯級，此時人站在梯級上手握扶手帶會有后仰趨勢。另外一種常見事故常發生在孩童身上，即孩童的身體部位卡入扶梯中。自動扶梯開啟時，其梯級在桁架內做往復運動，與梯級緊密貼合的部件與梯級之間存在相對運動，同時也存在一定的間隙，比如梯級與圍裙板的間隙、梯級與梳齒板的間隙等，自動扶梯的相關標準對這些間隙有明確規定，一旦這些間隙超過規定值，便有一定的風險發生安全事故，尤其是當梯級與圍裙板之間的間隙超過標準值時，乘客的手部、腳部等部位容易卷入該間隙，嚴重時可引發人身傷害[1-2]。近年來，孩童因好奇心致使手部或者鞋（尤其是洞洞鞋）卡入梯級與圍裙板之間的間隙，引起社會關注，如圖1所示。

圖1 孩童手部卡入梯級與圍裙板間隙之中

1.自動扶梯梯級與圍裙板間的間隙存在的問題

自動扶梯是一種高精密的運輸設備，其本身存在諸多間隙，如梯級與圍裙板的間隙、梯級與梳齒板間隙、圍裙板間隙、梯級與梯級間隙等，通過對近幾年的自動扶梯安全事故進行分析，自動扶梯的事故大多與梯級相關的間隙緊密相關，上述間隙當中梯級與圍裙板的間隙過大會導致乘客的鞋卡入設備中；梯級與梳齒板間隙不符合標準容易導致異物卡入從而破話梳齒板的齒；圍裙板之間的間隙如果過大，人的手指容易卡入其中并受到傷害；梯級與梯級間隙的間隙過大會導致異物卡入梯級之間，若梯級行駛至梳齒板前異物仍未排除，那么翹起的梯級很有可能會破壞梳齒板，甚至梯級。據統計，梯級與圍裙板的間隙過大是造成人員損傷的重要原因之一，主要表現在于孩童在沒有大人的監管下，其鞋或者腳容易卡入其中并隨梯級一起運動，從而受到持續傷害。

自動扶梯梯級是與乘客直接接觸的部件，一般為鋁合金整體鑄造，一個完整的梯級主要包含踏板、踢板和梯級輪（梯級輪又分為主輪和輔輪），如圖2所示。梯級通過梯級輪、梯級鏈固定在導軌中，并通過驅動裝置在導軌中做往復運動。

圖2 梯級的一般結構

梯級兩側與圍裙板貼合，正常情況下，梯級與圍裙板的間隙單側不大于4mm，同一塊梯級與圍裙板兩側間隙值之和不大于7mm[3]。但是由于自動扶梯使用頻率高，長時間運行會導致梯級輪磨損、梯級鏈伸長，梯級運行期間左右碰撞等，導致梯級與圍裙板的間隙變大，當單側大于4mm或者同塊梯級兩側間隙之和大于7mm時，便會增大危險性，同時圍裙板為一塊較薄的金屬薄板，在受力情況下容易發生變形，從而導致梯級與圍裙板之間的間隙會在有人員手部、腳部等部位卡入的情況下而不斷變大，從而導致有乘客的手部、腳部陷入梯級與圍裙板的間隙之后，越卡越深從而造成傷害，又由于梯級在不斷運動之中，卡入梯級與圍裙板間隙的人員手部或者腳部會隨梯級同步運動。因此，人員的手部或者腳部還會受到與圍裙板之間的摩擦力，由于人員手部或者腳部的受力并不平衡，卡入部位還會受到扭矩的作用?？傊?，當有人不慎將手或者腳卡入梯級與圍裙板之間的間隙時會受到持續傷害，嚴重時可能致殘。

根據《電梯維護保養規則》，自動扶梯梯級與圍裙板間隙的保養項目為半月保，即其保養周期為15d，若該間隙在下次維護保養前超標，便存在一定的風險[4]；同時，該間隙為扶梯最長的間隙，運輸段的梯級與圍裙板之間均存在該間隙，因此自動扶梯上該間隙的風險點較多。理論上對這些風險點都需要及時進行測量。然而該間隙一般由塞尺進行接觸式測量，由于涉及間隙較多，且有部分梯級處于桁架內，全面測量有一定的難度，因此造成維保人員在測量時容易疏漏[5]。梯級與圍裙板之間的間隙如圖3所示。部分研究人員也提出了用一些新型測量裝置進行測量，同時部分研究人員也改進了現有測量工具，但是實際上只要測量便有可能會存在一定的誤差跟漏測[6-7]。如果有一種梯級是不需要市場進行該間隙的測量，那么自動扶梯的安全性是否會更進一步？基于此，本文對現有梯級進行改進設計，探討一種梯級與圍裙板間隙自動補償的梯級。

圖3 梯級與圍裙板間隙

2.一種新型的自動扶梯梯級

為使梯級與圍裙板的間隙能自動補償，需要使梯級與圍裙板持續貼合，即使在圍裙板發生位移的情況下，也需要梯級盡可能的與圍裙板之間的間隙保持在標準范圍內。為達到上述目的，本文提出一種新型的梯級結構形式，通過對現有梯級進行結構改進，采用彈簧作為自動補償的方式，解決上述背景中梯級與圍裙板間隙超標的問題。為實現上述功能，需要在梯級兩側各增加一塊補償板，補償板通過彈簧與梯級裝配，當梯級裝入自動扶梯時，補償板與圍裙板緊密貼合。若自動扶梯運行過程中發生梯級輪磨損、梯級鏈伸長等導致梯級與圍裙板間隙增大，彈簧推動補償板與圍裙板繼續貼合，從而減小間隙，如圖4所示。

圖4 新型自動扶梯梯級的裝配圖

本文所述的新型自動扶梯梯級，包括梯級1、彈簧2和4、以及用于補償梯級與圍裙板間隙的補償板3，5為梯級滾輪。梯級兩側上焊接（或者整體鑄造）可以安裝補償板的結構，并在該結構上加工出可以安裝彈簧的凸臺。補償板3由鋁合金板材制作而成，其內側焊接有可以安裝彈簧的凸臺。彈簧2和4兩端卡入梯級和補償板上的凸臺。當該梯級裝入扶梯時，梯級不直接與圍裙板接觸，而是通過補償板與圍裙板相貼，當梯級輪磨損、梯級鏈伸長導致梯級與圍裙板的間隙變大時，彈簧推動補償板繼續緊貼圍裙板，從而使得梯級與圍裙板的間隙始終符合要求。

3.結語

本文所述的新型自動扶梯梯級主要是采用彈簧加補償板的形式將梯級與圍裙板的間隙始終保持在標準要求范圍內，但是消除該隱患的方式還有很多種，比如在扶梯上裝設該間隙的自動測量裝置，當該間隙超標時扶梯自動停止運行并等待維保人員消除故障，因此，本文所述的新型梯級只是一個初步的想法，具體實施還有待實踐驗證。