自动扶梯安全扶手带预警装置的设计①

叶敬坡 陈先行 窦岩 姜楠 蔡龙喜 崔兆文

(常熟理工学院 江苏常熟 215500)

现实生活中,自动扶梯是公共场所输送乘客的最典型设备之一,在商场、宾馆、机场、车站等人流密集场所广泛架设,已成为城市生活中不可或缺的公共设施。目前扶梯安全事故层出不穷,在乘客乘坐扶梯的过程中，往往可以看到部分乘客用身体依靠着护壁板，这种行为存在着潜在的危险，时间已久可能会导致护壁板不稳固，从而引发事故，而且由于这种倚靠行为各种坠梯，卡主受伤案例时有发生。因此开发一种预防这类危险事故的装置显得尤为重要。

1 研究现状

据调查市场上一些较大的电梯制造商都针对自己的电梯设计检测装置，大多都是侧重于电梯整体，对电梯整体的运行状况进行数据记录与分析，从而得到一些故障数据，再者检查装置提供更丰富的故障诊断信息，以迅速排查故障在故障停梯时，如果不能提供详细的诊断信息进而排除故障、迅速疏散客流，将可能造成严重的安全问题。

2 设计方案

自动扶梯扶手带预警装置主要由压力检测装置、扶梯控制器、语音报警装置等三部分组成。压力检测装置由电源模块、压力传感器以及处理单元组成。压力检测装置与扶梯控制器及语音报警装置依次连接。压力检测装置一侧安装在扶手带内侧槽口，另一侧安装在护壁板（见图1）。压力传感器采用陶瓷电容压力传感器，处理单元采用PLC。工作流程为当安装在扶手带内测的压力检测装置检测到扶手带侧边存在压力，压力信号传到处理单元进行分析，大于设定的危险预设值，则处理单元输出的危险信号传送到扶梯控制器，扶梯控制器采取停梯处理，与控制器连接的语音报警装置也会发出报警信息（见图2）。

图1 压力检测装置安装简图

2.1 工作原理

陶瓷电容式压力传感器的敏感元件属于变间隙电容式敏感元件，其结构是采用陶瓷膜片(弹性膜片)为敏感元件陶瓷膜片和陶瓷基体(基板)作为电容的两极板。如果施加压力，那么将改变基板与隔膜的间隙，从而改变传感元件的电容，再通过信号调理电路转换成标准的电压信号输出[1]。当扶手带受到压力，镶嵌在扶手带内测的陶瓷膜片变形位移，改变电容量，再通过电路转换获得电压值，通过检测变化量就能得到传感器所受到的压力。处理单元PLC将压力传感器输出的电信号分析处理，并判断两个因素：(1)力的大小大于预设值。(2)大于预设值的力持续保持秒以上。两个因素需要同时具备，才可以将信号传送给扶梯控制器。扶梯控制器能够对信号进行采集，分析及处理，然后这些数据与储存在储存器中的参考值比较，当不符合参考值时，控制器会结束扶梯的运行，再通过通信功能传到语音报警单元，实现对乘客安全的保护以及安全警示功能。

图2 工作流程图

2.2 优点

压力检测装置的中压力传感器是为陶瓷电容式压力传感器，陶瓷的热稳定性可以使传感器的工作温度范围达-40℃～125℃，测量精度高，稳定性强。另外采用这种传感器由于它小、薄等特点，解决了安装在扶手带这样密闭且体积较小困难的问题。此外这种传感器中的陶瓷膜片与陶瓷基体之间间隙很小，当压力很大时，膜片会直接贴到坚固的陶瓷基体中，保证了膜片不会发生太大变形，从而延长了传感器的使用寿命。此外陶瓷芯片具有耐腐蚀、抗磨损、成本低廉等优点，该传感器可被广泛应用在各种压力检测的场合[2]。

PLC以微处理器为核心,综合了微型计算机技术、自动控制技术及网络通信技术,主要是为现场控制而设计,广泛应用于工业自动化控制装置。PLC具有可靠性高、适应性好和可扩展能力强等优点[3]。

3 结语

本次设计的一种对自动扶梯扶手带安全预警装置的设计能够有效的防止乘客倚靠扶梯扶手带及护壁板，并且有效避免因乘客长时间倚靠导致的扶手带不稳固，或坠梯等安全事故的发生。可广泛应用于各种扶梯设施的安全改装改造中。