浅谈自动扶梯增加附加制动器及其监控装置

刘富海+冯冠军

摘 要：根据目前中国的自动扶梯、自动人行道的保有量情况，做出自动扶梯、自动人行道与垂直电梯的乘坐安全性对比。根据国标引出了自动扶梯增加附加制动器的要求，同时用实物及实例说明老旧扶梯增加附加制动器及其监控装置的方案，进而阐述了目前電梯维修保养的现状，得出了电梯公司、维修保养人员、质监部门应该严格遵守，并且执行国家标准才能使电梯安全舒适运行的重要结论。

关键词：附加制动器；超速；逆转；GB16899-2011；安全监控板

引言

根据中国电梯协会统计，预计到达2016年年底全中国自动扶梯自动人行道数量将达46万台，占电梯总量的10%[1]，并且随着中国二线、三线城市的城市化推进，地铁、高铁、商场、综合体等的开发与建设还在以惊人的速度递增。与此同时安全事故也不断发生。据调查显示几乎所有人认为乘自动扶梯和自动人行道比乘坐垂直升降电梯安全，其实不然。乘坐垂直升降电梯的人员是受到轿厢轿架保护的，又同时配有下行超速保护、上行超速保护、端站保护、缓冲器等安全保护装置。但乘坐自动扶梯或自动人行道的人员是直接暴露在运行部件（例如梯级、踏板、梯级链、扶手带等）和非运行部件之间（围裙板、盖板、扶手带玻璃、扶手带不锈钢等）。而且自动扶梯和自动人行道的载客量也要比垂直升降电梯的大许多。一旦扶梯发生故障，如超速、逆转等即会导致严重事故。

1 案例分析

2011年7月5日上午9点36分，北京地铁四号线动物园站A口上行电扶梯发生设备故障，正在搭乘电梯的部分乘客出现摔倒情况，最终导致数十人死伤[2]。当时正在搭乘电梯的部分乘客由于上行的扶梯突然之间倒转，原本是上行的电梯突然下滑，很多人防不胜防，人群纷纷跌落，导致踩踏事件的发生。该事故的原因主要是主机底座的定位螺丝松动，主机移动，扶梯梯路不受控制，最后导致上行扶梯因梯级上站立大量乘客，受重力作用导致梯路逆转下行溜车最终造成严重事故。

1.1 正常运行时说明

图1中，3-曳引电机驱动5-链轮，5-链轮通过10-传动链条带动大链轮，从而大链轮带动主驱动轴再带动梯级链运行梯路。可参考图2主机-主驱动（轴）传动图。

1.2 主机移位时说明

由于4-紧固螺钉和9-张紧螺栓松动、脱落，导致主机向梯级移位。10-传动链条相对标准尺寸存在差值a变大到A，导致3-曳引电机驱动5-链轮，5-链轮无法通过10-传动链条传动，而工作制动器只是仅仅作用在3-曳引电机上。11-大链轮无法有效被制动。大链轮失控，即由大链轮驱动的梯路（梯级链）也无法被制动。即使此时3-曳引电机有测速及防逆转检测也无法检测梯路逆转。即使11-大链轮存在防逆转检测，工作制动器也无法将梯路逆转停止。以上可以总结出扶梯测速及防逆转检测安装有二处位置：a.曳引机内，b.大链轮齿轮（梯路）。

2 附加制动器的设置条件

2.1附加制动器在GB16899-2011中的规定

（1）工作制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间不是用轴、齿轮、多拍链条或多跟单排链条链接的。

（2）工作制动器不是符合GB16899-2011内规定的机电式制动器。

（3）提升高度大于6m。

但是GB16899-2011的附录H内H2条又规定对于提升高度不大于6m的公共交通型自动扶梯和倾斜式自动人行道也应安装附加制动器。

在GB16899-2011内的第3.1.30条规定：a.是公共交通系统包括出口和入口处的组成部分。b.高强度的使用，即每周运行时间约140h（即每周7天，每天运行起码20小时），且在任何3h的间隔内，其载荷达100%制动载荷的持续时间不少于0.5h。以上两条只要符合一条即认为是公共交通型扶梯。而GB16899-1997对提升高度小于6m的公共交通型扶梯是否需要增加附加制动器没有很严格的要求[3]。

2011年之前生产的公共交通型扶梯大多没有附加制动器，故为了迎合扶梯新国标，同时也是为自动扶梯多增加一道安全保护装置。某些地区（这里不作说明）已对2011年之前的公共交通型扶梯增加附加制动器。

2.2 附加制动器的动作条件说明

GB16899-2011内第5.4.2.2.4条规定附加制动应在下列任一情况下能有效动作：

（1）在速度超过名义速度的1.4倍之前。

（2）在梯级、踏板或胶带改变其规定运行方向时[4]。

3附加制动器机械设置方法

附加制动器机械设置如图3所示。

整个机械结构如图4所示，附加制动器立杆上有倒锲块（如垂直电梯的安全钳）。当主驱动轴上的制动轮（如果主驱动轴没有制动轮，那么整个主驱动轴需要更换，更换成带制动轮的主驱动轴，如图7所示。可与图6对比）在附加制动器的倒锲块中下行运转，制动轮将带动倒锲块，越刹越紧，直到主驱动轴下行无法运行，参考图5。附加制动器立杆上部后下部都与自动扶梯的桁架直接满焊相连（这里我们采用的是J506焊条）。

正常运行的情况下倒锲块与制动轮左右间隙各调整至1-2mm。

4 附加制动器电气设置方法

当扶梯正常断电、扶梯超速、上行时突然逆转下行时，则如图8所示，附加制动器的电磁线圈将失电动作，顶杆下落。附加制动器上的锁钩如图9所示，因顶杆下落而脱钩。导致倒锲块杀住制动轮，使电梯主驱动（轴）停止转动，电梯梯路无法下行运行。

4.1 测速传感器及逆转检测装置的设置

老旧扶梯的测速和逆转判断都是通过检测扶梯电动机的转速和正反转方向来实现的。但是扶梯的速度不应该用电动机的转速来描述，而应该用主驱动（轴）的转速或者梯级运行的速度来描述更加贴切。举个例子，当图1内的传动链条断裂，但是电动机继续旋转，而主驱动或者梯级不运行了，这时候电动机上所测得的转速根本不能用来体现此时扶梯的运行速度。

同理，当图1内传动链条断裂，扶梯逆转运行如果用电动机的正反转方向来判断，也无法很贴切的体现。

故采用另外一种测速及逆转检测装置来检测电梯的运行速度和防逆转检测。如图10所示实物。采用2只接近开关来接近主驱动（轴）上的大链轮的牙齿。这2个接近开关有2个作用：

（1）测速（通过接近开关接近大链轮牙齿来进行数数，每次接近一个牙齿的凸面就计为1个脉冲数，如图10）

（2）检测防止逆转功能。（2只接近开关分别为A和B，当A超前于B那么永远是正常的，当A在正常的情况下突然滞后于B了，那么就判断为电梯发生逆转[5]，如图11所示）。

4.2安全监控板的设置

既然增加的或更换了扶梯测速装置及防逆转检测装置，同时也增加了附加制动器及电磁线圈和附加制动器检测开关，那么就需要一块外加的安全监控板了进行实时监测及控制附加制动器电磁铁。

图12是采用某电梯配件公司的安全监控板。以下只针对测速、防逆转功能及附加制动器电磁铁的控制等进行电路设计，参考西子奥的斯XO-508扶梯电气原理图[6]。

该安全监控板安装在扶梯的上头部的机房控制柜内部。用M4x15的圆头螺栓固定。

如下图14：安全监控板工作电压为DC24V，并且为低电压起效的控制板。所以外围所有的信号全部从汇流条-GND（0V）处发出。

4.2.1 输入回路包括

（1）A/B相接近开关信号（从接近开关的信号线上引入）。

（2）运行信号（RUN，原控制柜的RUN继电器上取了常开触点）。

（3）上下行信号（UP、DOWN，原控制柜的UP、DOWN继电器上分别取了常开触点）。

（4）KMZ1检测信号（KMZ1继电器上取了常开触点）。

（5）附加制动器检测信号（附加制动器电磁铁上的检测开关，取了常闭点）。

（6）抱闸打开检测信号（BS，从原电梯抱闸继电器上取常闭点）。

（7）驱动链断链信号（SDCB，从原电梯的传动链条下的驱动链断联开关上取常闭点）。

（8）检修信号（INSB，从原电梯的检修继电器上取常开点）。

4.2.2 输出回路1

依靠安全监控板Y1和COM内部的通断来控制KMZ1继电器线圈。KMZ1继电器上的常开触点43-44控制附加制动器电磁铁的工作电压AC220V。

4.2.3 输出回路2

依靠安全监控板Y0和COM内部的通断来控制原扶梯的安全回路，这一对开关量串联在了原扶梯的相序继电器的常开点后面。

5 结束语

从扶梯安全运行的角度去考虑，扶梯超速、扶梯逆转运行都会对乘坐人员造成很大的危害，甚至有时还会造成社会恐慌。对老旧电梯增加附加制动器和安全监控板，旨在为扶梯多增加一道保护机制。

不仅仅是扶梯应该这样。其他在用的垂直电梯，各个厂家也应该针对自己厂内的生产问题，提早做出整改，避免不必要的安全事故发生。

作为维修保养人员，我们在日常的维修和保养自动扶梯和自动人行道的过程中，应该更加注意对扶梯安全部件的检查和试验。不仅仅局限于维修好一台扶梯或者保养一次。在维修和保养过程中应该提前发现潜在安全隐患和有可能發生的安全险兆问题。

作为电梯制造企业，应该积极地响应新国家标准的更新内容。目前很多电梯厂家站在成本角度考虑问题，有些标准能不执行就不执行，能找漏洞就找漏洞，这是违背行业道德的。如果能站在以人为本的角度去考虑问题，应该主动出击，对新更新的内容在老旧电梯、扶梯、自动人行道上一并执行。

作为工厂质检部门，乃至政府检验部门，应该更加严格执行标准的内容。检验人员应该更加懂得标准，杜绝不良的厂家找标准的漏洞，避免安全隐患的发生。

参考文献

[1]卯旭传播有限公司.上海.扶梯广告媒体推介书v1.6[R].2015.

[2]北京地铁4号线动物园站扶梯事故[EB/OL].http：//news.ifeng.com/photo/hdsociety/detail_2011_07/05/7445494_0.shtml.2011.

[3]全国电梯标准化技术委员会.GB16899-1997《自动扶梯与自动人行道制造与安装安全规范》[S].中国标准出版社，1997.

[4]国家电梯标准化技术委员会.GB16899-2011《自动扶梯与自动人行道制造与安装安全规范》[S].中国标准出版社，2011.

[5]上海新时达电气股份有限公司.上海.FSCS功能安全监控系统用户手册[Z].2013.

[6]西子奥的斯电梯有限公司.杭州.XO-508电气原理图[Z].2005.