电梯门系统的防夹保护分析

高 勇 屈名胜

（陕西省特种设备质量安全监督检测中心 西安 710048）

电梯门系统的防夹保护分析

高 勇 屈名胜

（陕西省特种设备质量安全监督检测中心 西安 710048）

电梯层门的防夹保护装置对通过层门的人员具有很好的保护作用，但几起由于遛狗绳被夹住而引发人员受伤的事故暴露出电梯门系统防夹保护装置的功能存在不足。本文通过两起由遛狗绳引发的电梯事故案例分析，给出了提高电梯门系统防夹保护装置安全性的方法和建议。

电梯 门系统 光幕 防夹保护

据统计，在所发生电梯事故中，发生在门系统的事故所占比重最大，发生也最为频繁，占80%左右[1]。门系统事故之所以发生频率最高，一方面是乘客与之接触的频次高，另一方面电梯门系统防夹保护装置不完善也是造成这类事故的主要原因。

1 案例回顾

事故一：某3岁幼童和父母外出遛狗，家长将遛狗绳拴在了幼童的手指上。出门后，狗迅速跑进电梯。幼童没有及时进入电梯，电梯关门后运行，遛狗绳将幼童的一根手指拽掉。

事故二：某64岁老人，出去遛狗回来在楼下等电梯，电梯门打开后狗就立刻钻进了电梯，老人未及时进入电梯，电梯关门后开始上行，她左手无名指被拽断。

2 事故原因分析

2.1 事故产生的原因

1）从人的角度讲，造成上述事故的直接原因是当事人缺乏安全乘坐电梯的基本知识所致。一是在电梯开门过程中，当事人没有看管好宠物，让它随便进出轿厢。二是电梯到达目的层站，在轿厢外，没有及时按呼梯按钮使电梯停住，人没有及时进出轿厢，电梯在一定时间内响应其他楼层的呼梯信号或内选信号，电梯关门运行，宠物和人分处轿厢内和层门外，轿厢的运行拖曳遛狗绳造成人员伤害。

2）从设备的角度讲（排除电梯故障的可能），电梯门关闭时，遛狗绳没有挡住光幕信号或触发安全触板动作，因此电梯门没有检测到障碍物而关门运行。

2.2 技术原因分析

●2.2.1 电梯门系统防夹保护装置存在检测盲区

上述两起事故中事故的引发都是由于电梯门入口保护装置未能检测到遛狗绳所致，在市场上遛狗绳直径分为很多种，根据犬类大小和个人喜好不同而不同，一般直径为10mm，有伸缩的扁平带形式的尺寸更小。上述事故发生时由于狗对遛狗绳的拉拽使绳处于绷紧状态，此时能够触发光幕动作的障碍物尺寸仅为约10mm（遛狗绳的最大直径）。而光幕由于其原理和制造成本等方面的原因其本身存在一定的检测盲区。由于遛狗绳处于绷紧状态，最多仅保持小幅度的上下晃动，此时遛狗绳处于光幕检测盲区的概率很大，光幕检测不到障碍物，电梯响应外召或内选信号关门运行。

●2.2.2 电梯门系统防夹保护的最后50mm

在电梯关门过程中，遛狗绳由于晃动可能会挡住光幕或触发安全触板使电梯门重新开启。但这种遛狗绳与轿门碰撞后引起的上下移动也有可能发生在关门的最后一段行程，根据《电梯制造与安装安全规范》（GB 7588—2003）中8.7.2.1.1.3规定：当乘客在轿门关闭过程中，通过入口时被门扇撞击或将被撞击，一个保护装置应自动地使门重新开启。此保护装置的作用可在每个主动门扇最后 50mm 的行程中被消除[2]。所以遛狗绳与安全触板在最后一段行程的接触无法使电梯门重新开启。

●2.2.3 遛狗绳直径不足以阻止层轿门锁的正常闭合

在电梯层门和轿门关闭过程中，遛狗绳夹在层门和轿门之间，由于遛狗绳本身直径较小，加上其本身较软，在经层轿门挤压后其尺寸不足以阻止门锁的闭合，门锁正常啮合后电梯正常运行。

3 现有门入口安全保护装置分析

3.1 安全触板

工作原理：通过安装在电梯轿门两侧的安全触板检测障碍物，当有障碍物接触安全触板并使触板产生移动，在力达到一定的程度时，触板触发与之相连接的开关动作，开关信号被反馈到控制柜，控制柜输出开门信号，轿门重新开启。

图1 电梯门系统分布俯视剖面图

存在的问题：1）触板与障碍物必须接触后才能检测，属于事后检测，使用舒适性较差。2）防夹检测范围有局限，仅限于图1中的B区，对A区和C区不能实现保护。3）不满足故障安全原则，当微动开关损坏后，触板无法实现安全闭环，门机将继续关门从而有可能夹伤人。4）较细较薄的障碍物不能有效检测。

3.2 电梯门光幕

工作原理：通过安装在电梯门两侧的红外线发射管和接收管产生的红外线来检测障碍物，发射管发射的红外线形成多路扫描（如图2所示），当有障碍物阻断红外线时，开关信号被传递给控制系统，控制系统控制电梯门重新开启，直至乘客或障碍物离开图1中的B区域后电梯门才能正常关闭，从而达到安全保护的目的。

图2 光幕收发原理示意图[3]

图3 相邻两对对射管互不干扰条件[4]

存在问题：1）存在检测盲区：（1）由于元件本身的特点，在元件安装时必须满足图3中的d=L·tgα/2才能避免相互之间的干扰；（2）其检验盲区随两门扇之间的距离变化不同而不同；（3）同样不能检测图1中的A和C区域。2）因为红外线能穿透透明和半透明的物体，因此不能检测透明半透明障碍物，如矿泉水瓶等。3）易受到强光、灰尘等因素干扰[5]。

4 新的电梯门系统保护技术

通过典型事故的原因分析，我们清楚地知道此类事故的发生除了人的不规范使用之外还有设备本身的一些检测盲区。对较细较薄（透明）的障碍物无法检测，因此有必要采用最新技术和标准，从而降低此类风险发生概率。

4.1 三维光幕系统

3D（Three Dimensions的简称）光幕是相对于传统光幕而言的，传统的光幕保护的范围为图1中的B区域，是与电梯门平行的一个狭窄长方体区域，而3D光幕将保护区域扩展为一个三维区域，保护的范围包括图1中的A、B、C三个区域，保护区域根据其工作原理的不同而不同，通常为一个锥顶在轿门顶端的一个圆锥体范围，如图2中b图所示。

3D电梯光幕根据其工作原理的不同可以分为一体式和分体式。

一体式典型的三维保护系列红外光幕电梯门保护系统，其检测范围包含电梯轿门区域和电梯层门区域。

分体式3D电梯光幕是在传统二维电梯光幕基础上加装新的探测单元。工程应用中将3D探测头安装在电梯轿门顶端中间，让其与地面保持75°的探测角，探测范围在轿门前600mm左右[6]。通常为红外热释电传感器PID（Passive Infrared Detection被动式红外探测器），它和现有的二维保护系统，如光幕、光幕机械触板组合等一起使用来提供三维保护。热释电红外传感器是基于物体温度的不同辐射红外波长进行检测，传感器内部的热释电晶体只对变化的温度具有极化现象，因而对从探测区域外进入探测范围的人体非常敏感，而对静止的人或物体不敏感[7]，但通过对光幕检测和红外热释电传感器检测进行合理的逻辑安排，可实现效率和安全的良好结合，实现电梯门系统的三维保护。兼顾成本和改造难易程度，这种组合式的3D光幕可实现对现有2D光幕系统的改造，实现电梯门系统的保护升级。

4.2 基于图像识别技术的防夹、防拖曳电梯门系统保护

随着新型半导体技术、视频图像处理技术的发展，高清摄像头和图像处理技术日益成熟和完善，低成本低功耗COMS摄像传感器（CIS，CMOS Image Sensor）应用日益广泛，利用安装于电梯厅门与轿门之间横梁中间处的摄像头采集图像信息，通过挖掘、分析采集到的图像信息[5]，通过图像处理和识别技术可以实现电梯门防夹、防拖曳。检测区域覆盖了图1中的A、B、C和它们之间的区域，不存在盲区；且通过摄像头来检测，对于透明度高的物体依然可以有效地检测出来，大大增强了电梯的安全性[8]。

5 改进与建议

随着科学的发展，新的技术已经能很好地解决电梯门系统保护中遇到的问题，在将这些新技术应用到实践的过程中，但还要重点做好以下几个方面的工作：一是尽快制定电梯门的光电保护装置的国家标准，让生产厂家和使用单位有章可循；二是要尽快制定修订现有制造、检验规范标准，如用新的EN81—20∶2014中电梯门系统保护的内容取代旧的GB 7588—2003中相应的内容并修改相应的检验技术规范，从严要求，从本质上保证安全。三是要将原安全系数较低的更换为安全系数更高的电梯门系统防夹保护装置。四是要加大科普宣传，普及科学乘梯知识，提高乘客安全乘梯意识，预防此类事故发生。

[1] 薛艳梅．电梯门系统事故分析与预防[J]．劳动保护，2010，(3)：96-97．

[2] GB 7588—2003 电梯制造与安装安全规范[S]．

[3] 李东．3D电梯光幕保护系统[D]．广州：广东工业大学，2012：14-17．

[4] 熊家新，陈平．红外光幕系统研究[J]．长春光学精密机械学院学报， 2000，(3)：10．

[5] 方莉．基于图像模糊边缘检测的电梯门防夹关键技术研究[D]．重庆：重庆大学，2013：2．

[6] 熊奇欢，唐露新，宾斌．基于HT48R05的3D电梯光幕保护系统[J]．自动化与信息工程，2009，(4)：28．[7] 杨波，陈忧先．热释电红外传感器的原理和应用[J]．仪表技术，2008，21(6)：66-68．

[8] 刘健巧．防拖曳事故电梯影像光幕的研制[D]．衡阳：南华大学，2012，5：9．

Anti Pinch Protection Analysis of the Elevator Door System

Gao Yong Qu Mingsheng
(Shaanxi Special Equipments Inspection Center Xi'an 710048 )

The elevator door anti pinch protection device has good protective effect on people who pass through the elevator door, but few accident caused by the dog rope clamping exposed the deficiency of protection function of elevator door system. The article analyzed two accidents which were caused by dog rope, some advices were given to improve security of the system of elevator door anti pinch protection at the end.

Elevator Elevator door system Light curtain Anti pinch protection

X941

B

1673-257X(2017)04-0074-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.017

高勇(1964～)，男，硕士，中心主任，高级工程师，从事机电类特种设备检验检测管理工作。

2016-11-8）