多级驱动扶手带系统公共交通型自动扶梯在地铁中的应用

摘要：介绍了多级驱动扶手带系统自动扶梯在北京地铁中的应用情况，分析了该型扶梯在地铁大客流、高载荷运行条件下的应用优势和劣势，为公共交通型扶梯的选型提供了参考。

关键词：公共交通型自动扶梯;多级驱动;高载荷;技术特点

1 多级驱动扶手带系统自动扶梯在地铁中的应用情况简介

自动扶梯作为现代轨道交通车站的重要配套设施，能有效提高乘客乘坐轨道交通的舒适度。目前北京地铁应用的自动扶梯有3种扶手带驱动形式：中间驱动、端部驱动和多级驱动。

（1）中间驱动：扶手带驱动轴在上部水平段，与扶梯主驱动轴通过一根链条连接，两侧摩擦轮驱动扶手带。北京地铁提升高度10 m以下的扶梯大多采用此种驱动方式。

（2）端部驱动：扶手带驱动轮和上端部回转轮合二为一，外侧链轮通过链条分别与主驱动轴左右两侧链轮相连接，同时具有驱动和回转功能。北京地铁提升高度10 m以上的扶梯均采用此种驱动方式。

（3）多级驱动：有两根驱动轴依次安装在直线段，一级驱动轴通过链条与主驱动轴相连，二级驱动轴通过链条与一级驱动轴相连。每根驱动轴左右两侧各带一组4个驱动轮驱动扶手带。扶手带的驱动力通过扶手传动链条从上部桁架内的主驱动轴链轮传输到扶手驱动装置主轴上，再通过扶手驱动装置上的驱动链条带动扶手驱动轮使扶手带运行。北京地铁10号线的部分扶梯采用此种驱动方式。

自动扶梯多级驱动示意图如图1所示。

2 多级驱动在自动扶梯中的应用优势

2.1    提供更大的扶手带驱动力

多级驱动扶手带系统左右两侧各有两组直线压带的驱动轮组，相比中间驱动和端部驱动方式，可以提供更大的驱动力，扶手带无需预拉伸，有效保证梯级同步性，在采用多级驱动扶手带系统的自动扶梯中很少出现“丢转”的故障现象。

2.2    系统冗余度更高

扶手带驱动系统两级传动轴的结构，提供了更高的系统冗余度。当第二级驱动出现故障时，扶手带系统仍可通过第一级驱动的较大驱动力运转，同时通过扶手带测速装置提供安全监控功能。

2.3    受力情況更好

与中间驱动和端部驱动的弧形摩擦型式相比，多级驱动的直线驱动型式的扶手带运行线路简单，其仅在上下回转段被弯曲，弯曲时所受拉伸张力极小，弯曲次数也少，从而大大减小了运行过程中的弯曲疲劳损伤。另外，由于作用于扶手导轨载荷较小，使导轨寿命得以延长。

另外，此种扶梯还有一种优势，扶手带回转轮可调整。两端回转轮靠内部的4个小轮支撑，小轮中心是一个偏心螺栓，两侧有弹簧拉杆，通过调节偏心螺栓和弹簧拉杆，使回转轮和导轨面偏差保持在0.5～2 mm，保持扶手带在端部平稳回转。

3 多级驱动在自动扶梯应用中存在的问题

3.1    结构复杂，增加了维修保养难度

采用中间驱动的扶手带系统，扶手带驱动轴和主轴通过链条连接，扶手带驱动轴两端驱动轮，扶手带通过驱动轮下方的压紧链轮与驱动轮紧贴。日常保养只需给驱动链加油，大修时更换的部件也不多。

采用多级驱动的扶手带系统，有一级驱动链、二级驱动链和两侧的扶手带驱动链共4根链条，相比中间驱动的扶手带系统加润滑油只需拆卸1～2块梯级，多级驱动的扶梯需要拆卸两侧毛刷、毛刷座、裙板压条和3～6块梯级，仅加油的工作量就增加了许多。

另外，虽然扶梯配有自动加油系统，但加油系统末端与油泵距离过远，中间分油器等接头过多，整体可靠度不高，日常维保的加油以手动为主。

两级驱动链和两侧的扶手带驱动链各有一套张紧系统，两级驱动链的张紧系统各有3个链轮、3个6207的小轴承。两侧4组共16个扶手带驱动轮，每个驱动轮有2个6205的小轴承，一共32个驱动轮轴承。以上这些数量的链条、链轮和轴承，远多于采用中间驱动和端部驱动方式自动扶梯的部件，给维保带来了不便。即便扶梯大修的时候，此复杂的扶手带系统的更换、修理、调整的工期比其他扶梯要多出1～2天。

3.2    调整余量小

扶手带磨损需要更换时，新扶手带往往存在一定的长度误差，中间驱动或端部驱动的扶手带采用的下直线段张紧轮，通过上下调节张紧轮，能够将长度误差偏大的扶手带调整到位。

多级直线驱动的扶手带系统没有张紧装置，通过下压下分支扶手带返程尼龙导轨的方式调整扶手带张紧度，将下部扶手带张紧尼龙导轨连同扶手带压到底，同时检查在扶手转角栏杆处无法拖动扶手带，在张紧尼龙导轨末端附近做上标记，然后逐渐放松张紧的尼龙导轨，使其上升到距标记处（10±3）mm处，然后紧固连接件确认扶手带张紧，在上下扶手转角栏杆处，确认单人分别向下或向上拉动扶手带顺畅，没有很大阻力，否则再调整扶手带张紧度。

此种调整方式调整幅度小，一旦新扶手带长度误差偏大，扶手带就无法安装，影响设备运行。

3.3    部件强度不高

此种扶梯扶手带一级驱动链条采用10A-2双排滚子链，二级驱动链条采用10A-1单排滚子链，两侧扶手带驱动链采用08A单排滚子链。10A的内链板宽度为9.4 mm，08A链条内链板宽度为7.85 mm，其结构单薄，在地铁大客流、大荷载的运行条件下，链条强度不够，故障率较高。

我们曾对一年的扶手带链条故障进行统计，这一年内因扶手带一级、二级驱动链和两侧扶手带驱动链断裂、抻长而无法调整的原因，更换链条的扶梯达31台，几乎占了10号线此型号扶梯的一半。

3.4    驱动方式问题

多级驱动方式的每一组驱动轮只有4个受力点，如果托辊轮挤压不紧，则摩擦力不够，但如果压紧托辊轮提供足够的摩擦力，又会导致轮子受到很大的力，加大磨损力度，减少使用寿命。在实际使用中经常出现压紧托辊轮调整过紧而造成扶梯静止问题，扶手带被压紧部位出现凹痕，在扶手带系统运行时，加大了抖动，扶手带握感下降，降低了乘梯舒适度。

3.5    扶手带速度监控装置可靠性不高

在左右回路侧扶手带上各装有一套扶手带测速安全装置，检测扶手带的速度，当扶手带速度超出允许偏差2%时，发出报警信号;超出至设定值时（可设定为-5%～5%，并持续5 s以上），控制器动作停止扶梯运行以免发生危险。

扶手带测速装置的感应开关依靠电磁感应原理，在测速齿片接近开关底部时，发出磁电信号，PLC通过读取持续的磁电脉冲信号监控扶手带速度。但是地铁运行环境中灰尘、油污较多，经常会有灰尘、油污聚集在感应开关底部，影响感应信号的准确性，造成故障误报情况。

4 结语

无论是中间驱动、端部驱动的扶手带系统，还是多级驱动的扶手带系统，各有其优缺点，我们需要根据不同的使用环境选择最适合的产品，既可确保设备使用安全可靠，降低设备安装使用成本，又能给之后的设备维修保养带来便利。

[参考文献]

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[2] 薛维政.多级驱动公共交通型自动扶梯结构特点分析[J].地下工程与隧道，2010（1）：28-32.

[3] 饶美婉.地铁设计中的公共交通型重载自动扶梯[J].都市快轨交通，2008（5）：74-78.

[4] 三菱J系列自动扶梯安装维护保养使用说明书[Z].

收稿日期：2020-02-07

作者简介：姜冰洋（1984—），男，北京人，工程师，从事电梯工程相关研究工作。