自動扶梯鑰匙開關安全隱患分析及其規避方案

李金泰 梁 驍

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200062）

隨著社會的飛速發展,自動扶梯已經融入人們生活的諸多方面,在上海僅公共交通領域自動扶梯的數量就已超過5 000 臺。近年來,自動扶梯的相關技術得到了飛速發展,有研究表明是事故推動自動扶梯相關標準持續更新[1]；同時,新興技術的出現也推動自動扶梯與節能、機器視覺、計算機輔助設計等技術有機結合,使得自動扶梯更加安全、精美[2-4]。在自動扶梯檢驗檢測方面,研究人員也傾向于利用新技術開發一些便捷高效的專用工具[5-6]。然而,研究人員在對自動扶梯事故、檢驗檢測技術加強研究時,卻沒有對一些偶有發生、難以發現并具有一定安全隱患的故障現象引起足夠的重視。

本文以自動扶梯鑰匙開關故障為例,分析該故障出現的原因及其安全隱患,進而提出規避方案。

1 自動扶梯鑰匙鎖存在的問題及其安全隱患

1.1 存在的問題

設備為某公司2007 年11 月制造的自動扶梯,型號為JS-LB,其鑰匙鎖為型號Y127930G 的J 型自動扶梯鑰匙開關鎖。自動扶梯的名義速度為0.5 m/s,傾斜角為35°,提升高度為5.58 m,是一臺安裝于某家居商場6 樓至7 樓位置,且服役即將超過15 年的老舊自動扶梯。

2022 年6 月14 日,檢驗員對該自動扶梯開展定期檢驗,在檢查緊急停止開關、檢修蓋板電氣安全裝置時發現,當持續按住緊急停止開關,或者檢修蓋板電氣安全裝置保持在斷開位置時,自動扶梯停止運行,但是當松開緊急停止開關或者復位檢修蓋板后,自動扶梯在沒有使用鑰匙開關啟動的情況下自動運行。檢驗員在排除控制柜內元器件短接和觸點黏連后,發現自動扶梯下端站鑰匙開關一直保持在啟動位置,且并無鑰匙插入。維保人員用鑰匙將開關復位后,自動扶梯自動運行現象消失。

發現該問題后,該自動扶梯立即停止運行。檢驗員將問題告知使用單位后,維保單位隨即更換鑰匙開關鎖,更換完成后檢驗單位對鑰匙開關鎖的功能進行了驗證,并重新對該自動扶梯進行了檢驗,均符合要求后自動扶梯恢復使用。

1.2 存在的安全隱患

當上述情況出現,自動扶梯難以通過緊急停止開關將自動扶梯停止。若自動扶梯存在突發狀況,例如有人摔倒,或者有乘客的手部或腳部卡入梯級與圍裙板間隙,此時自動扶梯難以停止運行將無法制止突發狀況持續發生,有極大的安全隱患。

同時,如果維保人員在對該梯進行維護保養時,若該自動扶梯突然自動運行,將有可能對維保人員造成人身傷害；保潔人員在對自動扶梯的扶手帶、梯級進行停梯清潔時,若遇上上述情況也有危險狀況發生的可能。

2 自動扶梯鑰匙鎖存在問題的深入剖析

2.1 自動扶梯鑰匙鎖的結構原理

型號為Y127930G 的J 型自動扶梯鑰匙開關鎖主要由鎖芯、彈簧、電氣裝置組成,見圖1。其中彈簧主要起到復位鑰匙的作用,彈簧尾部擋桿與鑰匙保持同步旋轉,當鑰匙旋轉到一定角度時,擋桿與鎖架接觸,起到限位的作用；鑰匙旋轉時鎖芯觸頭隨之旋轉,并逐步壓縮電氣裝置的彈片,直至彈片與啟動按鈕接觸,當啟動按鈕被完全按下時,自動扶梯隨即運行。

圖1 Y127930G 型自動扶梯鑰匙開關鎖結構

2.2 自動扶梯鑰匙鎖的拆解分析

將該自動扶梯的鑰匙拆下并分解之后發現其存在以下問題：

1）鑰匙在常年的使用過程中存在磨損情況,其邊緣部位已經非常光滑,鑰匙與鎖芯之間的摩擦阻力比較小,鑰匙插入、抽出鎖芯非常順暢,見圖2。同理可以得出鎖芯鑰匙孔同樣存在磨損問題。

圖2 配套鑰匙存在磨損現象

2）鎖芯的復位彈簧在長年累月的使用過程中逐漸發生永久性變形,導致自然狀態下鎖芯觸頭已無法保持水平,導致鑰匙左右旋轉到底的角度不一致,即彈簧擋桿與鎖架接觸的旋轉角度不一致,見圖3。

圖3 鎖芯復位彈簧發生永久性變形

3）由于鎖芯復位彈簧永久性變形導致的鑰匙旋轉角度不一致問題使得某側旋轉到底,需要更大的角度,此時鎖芯觸頭會完全壓縮電氣裝置彈片并使得其間的摩擦力增大,導致復位彈簧無法自動復位,繼續旋轉時鎖芯觸頭會完全越過電氣裝置彈片頂部圓頭,并被卡住無法復位,見圖4。

圖4 鎖芯無法自動復位

4）正常情況下鑰匙只有在復位彈簧處于自然狀態時才可以拔出,當鑰匙左右旋轉時是無法拔出的,但是本文所述Y127930G 型自動扶梯鑰匙開關鎖由于鑰匙與鎖芯鑰匙孔存在的磨損問題導致鑰匙與鎖芯鑰匙孔之間的摩擦力下降,從而導致鑰匙可以在任意位置被拔出,并且由于本文所述問題3）,導致開關鎖可以在拔出鑰匙的情況下保持在啟動自動扶梯的位置,見圖5。

圖5 鑰匙可以在任意位置被拔出

5）另據維保單位講述,部分使用單位存在對自動扶梯啟動鑰匙進行再次配制的舉動,并且由于配制鑰匙使用的材料質量并不符合相關要求,導致磨損加劇的情況出現。

3 控制環節中的自動扶梯鑰匙鎖

自動扶梯鑰匙鎖是啟動自動扶梯的開關,屬于自動扶梯控制回路中的一環,因此要避免上述問題還可以將自動扶梯鑰匙鎖放在控制回路中進行探討。GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》5.12.2 控制一節中主要有如下要求,見表1。

表1 GB 16899—2011 中控制部分的相關內容

由表1 可知,GB 16899—2011 中5.12.2.4.1 要求手動操作緊急停止開關后,在不使用檢修裝置的情況下,只有通過5.12.2.1 規定的開關才能重新啟動,而5.12.2.1 要求該開關只能由授權人員來操作。由此可見,本文所述“松開緊急停止開關后,自動扶梯在沒有使用鑰匙開關啟動的情況下自動運行”的現象并不符合GB 16899—2011 的規定。考慮到該自動扶梯服役即將超過15 年,且老練的維保工人在開啟自動扶梯后,會不自覺地將鑰匙鎖復位,導致該現象難以被發現,因此可以認為該現象屬于設備老化后暴露的容易被忽略的新問題,這種問題并不在相關標準制定之初、相關產品設計之初的考慮范圍內,所以從自動扶梯的控制角度去規避該問題具有一定的參考意義。

一般情況下,非專業人員對自動扶梯的操作僅限于在緊急情況下操作緊急停止開關停止扶梯,授權人員則能使用自動扶梯鑰匙鎖和操作緊急停止開關,且GB 16899—2011 中5.12.2.1 要求,啟動開關應位于可觸及停止開關范圍內,因此從現實情況以及啟動開關和緊急停止開關物理關系的角度,都可以認為啟動開關和緊急停止開關是配套的關系。因此,從邏輯上啟動開關和緊急停止開關應該有相似的要求以及更為緊密的聯系。

4 自動扶梯鑰匙鎖問題的規避方案

4.1 在結構、維保、管理方面的規避方案

上述自動扶梯鑰匙鎖存在的問題主要是由于長期使用帶來的摩擦磨損、復位彈簧發生形變、自動扶梯開啟操作不規范所致。因此要避免上述問題,可以從改進自動扶梯鑰匙鎖自身結構、制定相應維保方案、規范自動扶梯開啟操作方面入手。

在自動扶梯鑰匙鎖自身結構上,由于復位彈簧起著復位和限位的雙重作用,但是彈簧的長期使用可能導致彈簧本身發生形變從而影響限位功能,因此可以考慮將復位彈簧的限位功能剝離,采用其他更加可靠的方式進行限位,比如裝設金屬擋桿,當鑰匙旋轉一定角度時,鎖芯觸頭便會與金屬擋桿接觸,如圖6 所示。

圖6 裝設金屬擋桿

對于自動扶梯鑰匙鎖,雖然在TSG T5002—2017《電梯維護保養規則》并沒有相應內容,但是當其存在由摩擦磨損、復位彈簧形變引發的鑰匙可以在任意位置抽出、鑰匙鎖無法自動復位問題時,維保單位應及時更換。同時,雖然國內有相關技術標準對自動扶梯主要部件提出了報廢技術條件,但是沒有針對自動扶梯啟動開關等部件的報廢條件進行研究,這方面值得深入探討[7]。

對于規范自動扶梯開啟操作問題,應當由使用單位對可以開啟自動扶梯的授權人員進行培訓,規范鑰匙管理和自動扶梯開啟動作等。

4.2 在控制環節的規避方案

本文認為邏輯上啟動開關和緊急停止開關應該有相似的要求以及更為緊密的聯系。GB 16899—2011 中5.12.2.2.3 要求緊急停止開關應為符合5.12.1.2 規定的電氣安全裝置,對于安全開關在設計上應盡可能地減少由于部件故障而引起的短路危險；對于安全電路則要求5.12.1.1 中的任一故障均不應導致危險狀態的產生,且要求檢測出故障。但是GB 16899—2011 并未將自動扶梯啟動開關視為電氣安全裝置,本文所述啟動開關的故障也不屬于5.12.1.1 中的故障。事實上,本文所述啟動開關故障類似于啟動開關短路,若要求啟動開關也為5.12.1.2 規定的電氣安全裝置,則本文所述故障現象則應在設計和檢測方面給予規避。在設計上的規避本文4.1 章節中已提出參考方案,在檢測上則應直接對啟動開關的狀態進行檢測。同時考慮到啟動開關和停止開關之間的配套關系,該關系與垂直電梯的層門門鎖和轎門門鎖關系類似,因此可參考旁路裝置的要求,即啟動開關與停止開關不應同時動作,同時動作時應采取相應措施,如圖7 所示。

圖7 鑰匙開關和停止開關的檢測

表1 中檢修控制也有類似的配套關系,具體是便攜式檢修控制裝置要求能防止發生意外動作,且配置的停止開關應當手動復位,當使用便攜式控制裝置時,其他所有啟動裝置都應不起作用。對比檢修控制與自動扶梯的啟動和停止開關可知,自動扶梯的啟動只要求由授權人員進行,并未考慮意外動作,而自動扶梯的手動停止多是自動復位開關,也并未要求手動復位。若將自動扶梯緊急停止開關設置為手動復位開關,則也能達到與檢修控制中類似的效果,從而防止本文所述現象的發生。

5 結束語

自動扶梯鑰匙鎖存在的問題是一個難以發現并具有一定安全隱患的問題,為避免危險的發生,本文在鑰匙鎖的結構、維護保養、使用管理、控制優化方面提出了規避方案。由于水平有限存在一定的不足,希望行業同仁批評指正。