直升电梯被动保护措施及方案设计

□ 康国强

一、引言

在高楼林立的今天，电梯成为人们生活中比汽车使用频率还高的交通设备已是不争的事实。但是直升电梯屡屡伤人的案例却给天天使用它的人们心里留下深深的阴影。如东莞市虎门镇宜家花园一业主被卡在电梯轿厢底板与电梯门框之间致死;2014年9月14日，华侨大学厦门校区综合教学楼一电梯突然发生故障，一名大四男生卡在梯轿厢底板与楼层混凝土间不幸殒命;轿厢失重坠落类的事故也时有发生。这些惨痛的教训引起了社会对直升电梯被动保护措施这一问题的深深思考。

二、电梯伤人类型

根据电梯伤人发生的时机和特点，大致可分为卡切类伤害、坠落类伤害、轿厢失重类伤害、困闭类伤害等四类。每一类电梯伤人事件，都有对应的电梯故障原因。

三、电梯事故分类及原因分析

根据电梯事故原因性质可归纳为以下四类。第一类，软件原因。主要指电梯控制程序。控制程序设计缺陷或错误可能导致上行溜梯、门锁开闭异常，往往造成剪切类伤害、坠落类伤害、困闭类伤害等。第二类，硬件故障。主要指与电梯运行相关的电动机、电缆、曳引轮、钢丝绳、制动系统、安全钳等部件。硬件维护不当或损坏可导致失重溜梯、制动闸失灵故障，可造成失重伤害。第三类，供电故障，主要由临时停电造成。供电故障往往造成困闭乘客类伤害。第四类，人为原因。主要指人的不规范行为。以上四类原因，既有人为安全原因，也有设备的不安全状态原因，二者时常互为因果造成各类电梯事故。

四、电梯被动安全措施和方案

(一)防坠保护方案。

1.防坠保护原理。防坠保护的中心含义是保护，就是坠落保护的意思。坠落类电梯伤害主要有坠入井底和坠至轿顶两类。都是在层门异常开启，轿厢没有停在相应层位时造成的坠落伤害。根据坠落高低，轻则致伤，重则致死。防坠保护就是利用了缩短坠落距离和改善着落面的弹性条件来保护坠落者这个原理。

2.防坠网概念设计。为实现防坠保护，拟在电梯轿厢与井底之间、轿厢与井顶增设若干层(大致按每1层楼设1层网)防坠网，等间距布设。防坠网初步设计成四边形，比轿厢横截面投影略大，四角用活动卡环卡在导轨上，各卡环之间用软绳连接。轿厢上连接绳顶端固定于井顶，轿厢下连接绳顶固定于轿厢底部。卡环可沿导轨自由滑动。以轿厢下防坠网为例，当轿厢上行时，防坠网分层挂起，当轿厢下行时，防坠网叠放于井底。轿厢上相同。如此一来，当出现坠落意外时，当事人就不至于有生命危险了。

3.防坠网材质要求和存在的应用困难。防坠网拟采用高强度、质量轻、弹性适中、耐腐蚀(耐水腐蚀、耐油腐蚀、耐霉变腐蚀等)防火材料制成。连接绳材质除应具有防坠网大部分特性外，尚需柔软、能自由折叠性能，但不需要弹性。只有通过慎重选材，才能保证防坠网既能达到预期功能，又能保证安全、耐用、低耗。影响防坠网使用的最大困难是井道内钢丝绳、随行电缆、对重等设施的干扰。相信通过专业人员的巧妙设计，这些问题可以迎刃而解。

(二)电梯防剪切方案。

1.防剪切翻板原理。剪切类伤人案例是最让人不忍赌不忍闻的惨烈事故。虽然电梯有剪切保护设计，但事实证明，这种基于机电设备控制的主动保护措施并不可靠。若要从根本上消除此种隐患，就要痛下决心从修改电梯轿厢结构和电梯井道壁结构入手，突破传统设计，补充被动保护措施。从电梯卡切事故案例可以看出，电梯对人的卡切伤害主要是在上或下行溜梯过程中，轿厢底板边缘或顶框边缘与楼层混凝土形成反向剪切作用，致使人体遭受剪断、剪切和挤压伤害。这种伤害都是致命的。防剪切翻板就是将轿厢顶缘、底板边缘以及层门地坎设计成翻板结构，当轿厢与楼层相对运动，并且二者之间卡有物体时，二者之间总有一方能在不大的力度(需试验确定)下自由翻转，从而消除剪切能量，同时切断驱动电机(上行溜梯时)，从而对卡塞人体起到保护作用。

2.防剪切翻板概念设计。方案一:将轿厢门的上、下底板边缘部分设计成可以向上翻折的翻板。因为翻板部分只能从原位置向上翻折，对乘客没有坠漏危险。楼层门口前缘底板同样设计成可以上翻的翻板结构。为实现翻板翻折目的，轿厢门和楼层门形式和结构都要做相应调整。此方案拟将轿门设计成凹弧形，而层门设计成凸弧形。这样在两个相对的弧门之间就形成一个橄榄形平面。橄榄形平面沿长轴一分为二，作为轿厢和楼层翻板设计的各自面积。弧形翻板的轴设计在与弧线玄线平行的切线位置(弧形翻板有可能左右一分为二活动链接更好)。这一方案最大的难点是电梯井道壁结构需要改变。方案二:与方案一不同的是井道壁结构保持不变，而把轿门改为凹弧形门，顶、底板设计成双向翻板结构。翻板向上可自由翻转，与方案一相同。翻板向下需达到一定条件才能翻转。这个条件是通过翻板上一个带滚轴的横向机构来实现的。当遇到卡人事故时，翻板边缘及滚轴受水平挤力向后退缩，与滚轴联动机构安全销打开，从而达到整个翻板向下翻转的条件，最终避免对人体造成致命伤害。这一方案的关键设计是双向翻板向下翻转的设计，既要保证平常使用的安全，又要能在意外情况及时打开安全销，确保向下翻转万无一失。此外，经过翻板设计的电梯，当出现卡切意外时(上行溜梯或下行溜梯)，弧形门外的翻板能自由翻转，给人体留出避难空间，消除相对运动产生的剪切作用，减轻人员伤害，理论上是可以避免死亡案例的。防剪切翻板只是基于功能需要的概念设计，要使其步入模拟实验乃至应用，尚需电梯行业专家和设计人员从结构、材料、美观等方面付出巨大的努力。

(三)电梯井道通风建议。现在直升电梯，尤其是全封闭井道电梯，当层门、安全门等开口关闭状态下几乎为全封闭，当发生困闭意外时常引起被困人员缺氧，甚至晕厥。为防止火灾蔓延，井道应少留开口，这是规范要求，无可非议。但还是建议设计人员克服困难，根据井道的具体情况，结合防火设计，增加通风孔隙，保证井道及轿厢内空气充足，以防不测。

五、结语

一次次电梯事件，扣动着人们脆弱的神经，如荡起湖水涟漪的石子，水波过后湖面又恢复依旧的平静。在人们即将淡忘这些血淋淋的电梯伤人事件之际，希望业界人士开拓思路，付诸行动，从而保证电梯安全，避免伤害事件的再次发生。也倡议有关管理部门参与进来，加强电梯被动保护措施，使电梯安全这一问题彻底得以解决，在高层建筑日益增多的今天，让人们在享受电梯便捷的同时，也会安心、放心地乘坐。

［1］中国标准出版社第三编辑室，天津市特种设备监督检验技术研究院.电梯标准法规汇编［R］.2009

［2］GB7588—2003，电梯制造与安装安全规范［S］.

［3］GB24803.1—2009，梯安全要求.第一部分:电梯基本安全要求［S］.

［4］GB24804—2009，提高再用电梯安全性规范［S］.