關(guān)于轎廂意外移動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)電路的探討*

佘 昆，代清友

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東佛山 528251）

關(guān)于轎廂意外移動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)電路的探討*

佘 昆，代清友

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東佛山 528251）

首先簡(jiǎn)要介紹轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置（UCMP）的定義以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，接著通過(guò)分析一種常見(jiàn)的UCMP檢測(cè)電路，指出該電路存在的缺陷，最后提出觀點(diǎn)，即：UCMP檢測(cè)電路為含電子元件的安全電路時(shí)，傳感器（感應(yīng)開(kāi)關(guān)）應(yīng)是安全電路的一部分，并應(yīng)滿足安全電路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)要求。

電梯；轎廂意外移動(dòng)；UCMP；檢測(cè)電路

0 引言

轎廂意外移動(dòng)指在開(kāi)鎖區(qū)域內(nèi)且開(kāi)門(mén)狀態(tài)下，轎廂無(wú)指令離開(kāi)層站的移動(dòng)。轎廂意外移動(dòng)是電梯的一種極其危險(xiǎn)狀態(tài)，它可能給進(jìn)出轎廂過(guò)程中的乘客帶來(lái)嚴(yán)重的剪切傷害。歐洲電梯安全規(guī)范EN81-1：1998第三號(hào)修改件（A3:2009）增加了防止電梯轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置的要求[1]，EN81正在進(jìn)行的新修訂版prEN81-20對(duì)UCMP相關(guān)條款進(jìn)行了修訂[2]。

近年我國(guó)由于轎廂意外移動(dòng)造成的傷亡事故時(shí)有發(fā)生，引起社會(huì)廣泛關(guān)注的是2013年5月15日發(fā)生在深圳的“5·15長(zhǎng)虹大廈電梯事故”，亦是由于電梯層、轎門(mén)開(kāi)著情況下，轎廂意外移動(dòng)，造成一人剪切死亡。此后，我國(guó)應(yīng)急啟動(dòng)電梯安全標(biāo)準(zhǔn)GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范第1號(hào)修改單》（以下簡(jiǎn)稱“1號(hào)修改單”）制定工作，UCMP是1號(hào)修改單增加的三項(xiàng)技術(shù)要求之一，并占據(jù)了1號(hào)修改單主要篇幅。

1號(hào)修改單于2014年5月通過(guò)專家審定并進(jìn)入送審階段，目前國(guó)內(nèi)眾多電梯制造公司已開(kāi)始根據(jù)1號(hào)修改內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，提高現(xiàn)有電梯產(chǎn)品安全要求以滿足1號(hào)修改單的技術(shù)要求。

1 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電梯UCMP檢測(cè)電路的技術(shù)要求

1.1 電梯UCMP系統(tǒng)介紹

完整的轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置包括以下幾部分：檢測(cè)裝置、控制電路（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、制停部件以及任何監(jiān)測(cè)裝置（如果有）。例如：用作用于曳引輪的具有機(jī)械冗余及自監(jiān)控的制動(dòng)器作為制停部件的UCMP系統(tǒng)組成如圖1所示。

本文重點(diǎn)探討UCMP的檢測(cè)電路，其他部分不在此贅述。

圖1 電梯UCMP系統(tǒng)組成圖例

1.2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)UCMP檢測(cè)電路的主要技術(shù)要求

1號(hào)修改單主要采用prEN81-20，由于1號(hào)修改單中沒(méi)有采用prEN81-20中有關(guān)可編程電子安全電路部分內(nèi)容，本部分主要介紹prEN81-20:

2014中的關(guān)于UCMP檢測(cè)電路的技術(shù)要求。

（1）標(biāo)準(zhǔn)5.6.7.1條規(guī)定：在層門(mén)未被鎖住且轎門(mén)未關(guān)閉的情況下，由于轎廂安全運(yùn)行所依賴的驅(qū)動(dòng)主機(jī)或驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的任何單一元件失效引起轎廂離開(kāi)層站的意外移動(dòng)，電梯應(yīng)具有防止該移動(dòng)或使移動(dòng)停止的裝置。不具有符合標(biāo)準(zhǔn)要求的開(kāi)門(mén)情況下的平層、再平層和預(yù)備操作的電梯，并且其制停部件是符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驅(qū)動(dòng)主機(jī)制動(dòng)器，不需要檢測(cè)轎廂的意外移動(dòng)（符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驅(qū)動(dòng)主機(jī)制動(dòng)器指作用于曳引輪，具有冗余且具有自監(jiān)控功能的制動(dòng)器）。

（2）標(biāo)準(zhǔn)5.6.7.2條規(guī)定：UCMP應(yīng)能夠檢測(cè)到轎廂的意外移動(dòng)，并應(yīng)制停轎廂且使其保持停止?fàn)顟B(tài)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)5.6.7.7條規(guī)定：最遲在轎廂離開(kāi)開(kāi)鎖區(qū)域時(shí)，應(yīng)由符合5.11.2的電氣安全裝置檢測(cè)到轎廂的意外移動(dòng)。

5.11.2 的電氣安全裝置有三種類型：1）安全觸點(diǎn)；2）含電子元件的安全電路；3）可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)（PESSRAL）。第2）和第3）種電氣安全裝置屬于安全部件，需要按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行型式試驗(yàn)。

標(biāo)準(zhǔn)附錄A表A.1電氣安全裝置列表中規(guī)定，5.6.7.7中檢測(cè)轎廂意外移動(dòng)的電氣安全裝置若為PESSRAL時(shí)，其SIL等級(jí)(安全完整性等級(jí))不低于SIL2。

1.3 含電子元件的安全電路的安全要求

筆者目前了解到的UCMP檢測(cè)電路多為含電子元件的安全電路。所以在此將標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于含電子元件的安全電路的要求做一簡(jiǎn)單介紹（以下條款號(hào)為GB7588-2003中的條款[3]）。

（1）14.1.2.3.1規(guī)定：安全電路應(yīng)滿足14.1.1有關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)的要求。條款14.1.1的要求是：以下列出的任何單一電梯電氣設(shè)備故障，在附錄H所述條件下，其本身不應(yīng)成為導(dǎo)致電梯危險(xiǎn)故障的原因：1）無(wú)電壓；2）電壓降低；3）導(dǎo)線(體)中斷；4）對(duì)地或?qū)饘贅?gòu)件的絕緣損壞；5）電氣元件的短路或斷路以及參數(shù)或功能的改變，如電阻器、電容器、晶體管、燈等；6）接觸器或繼電器的可動(dòng)銜鐵不吸合或吸合不完全；7）接觸器或繼電器的可動(dòng)銜鐵不釋放；8）觸點(diǎn)不斷開(kāi)；9）觸點(diǎn)不閉合；10）錯(cuò)相。

（2）14.1.2.3.2規(guī)定：進(jìn)一步，下列要求也應(yīng)滿足。

14.1.2.3.2.1：如果某個(gè)故障(第一故障)與隨后的另一個(gè)故障(第二故障)組合導(dǎo)致危險(xiǎn)情況，那么最遲應(yīng)在第一故障元件參與的下一個(gè)操作程序中使電梯停止。只要第一故障仍存在，電梯的所有進(jìn)一步操作都應(yīng)是不可能的。在第一故障發(fā)生后而在電梯按上述操作程序停止前，發(fā)生第二故障的可能性不予考慮。

14.1.2.3.2.2：如果兩個(gè)故障組合不會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況，而它們與第三故障組合就會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況時(shí)，那么最遲應(yīng)在前兩個(gè)故障元件中任何一個(gè)參與的下一個(gè)操作程序中使電梯停止。

含電子元件的安全電路的上述第（2）條的安全要求可歸納如下：安全電路應(yīng)具有自監(jiān)測(cè)功能[4][5]，對(duì)安全電路自身元器件可能發(fā)生的“可能導(dǎo)致電梯出現(xiàn)危險(xiǎn)”的故障，應(yīng)能檢測(cè)到，并使電梯停止運(yùn)行，以使電梯進(jìn)入安全狀態(tài)。

2 一種電梯UCMP檢測(cè)電路及其存在的問(wèn)題

2.1 一種常見(jiàn)的電梯UCMP檢測(cè)電路

圖2是一種UCMP系統(tǒng)的轎廂意外移動(dòng)檢測(cè)電路，同時(shí)也是電梯提前開(kāi)門(mén)和微動(dòng)平層電路，它屬于含電子元件的電梯安全電路。該電路設(shè)計(jì)用于帶自監(jiān)控的制動(dòng)器作為制停元件的UCMP系統(tǒng)。圖2中KA、KB、KC為安全繼電器，F(xiàn)ML1、FML2為井道中光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)，Y1為電梯運(yùn)行控制器的輸出信號(hào)，SO1、SO2為電路輸出端。

圖2 一種UCMP檢測(cè)電路圖

圖3是該電路對(duì)應(yīng)的井道中光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)和遮光板的安裝示意圖。光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2固定在轎架上，WFLS為上微動(dòng)開(kāi)關(guān)，WFLX為下微動(dòng)開(kāi)關(guān)，F(xiàn)ML為平層信號(hào)開(kāi)關(guān)直接入電梯控制系統(tǒng)，F(xiàn)ML1、FML2為意外移動(dòng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，除接入U(xiǎn)CMP檢測(cè)電路外，同時(shí)接入電梯控制系統(tǒng)。FML/FML1/FML2是一個(gè)光電開(kāi)關(guān)中的三個(gè)輸出點(diǎn)；WFLS及WFLX與FML/FML1/FML2的距離均為h1。遮光板安裝在導(dǎo)軌支架上，每個(gè)層裝一個(gè)，長(zhǎng)度為h2。當(dāng)遮光板同時(shí)對(duì)準(zhǔn)WFLS、WFLX及FML/FML1/FML2時(shí)，轎廂位于正常平層位置（轎廂地坎與層門(mén)地坎垂直距離小于10 mm）。

圖4是該種電路的應(yīng)用示意圖，其中BZC為抱閘控制接觸器，MC為電梯運(yùn)行接觸器，AC為安全回路接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)，MSC為層門(mén)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)，JMC為轎門(mén)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)。

該電路作為提前開(kāi)門(mén)保護(hù)電路的工作原理是（以轎廂上行為例）：電梯上行，當(dāng)遮光板插入FML/FML1/FML2感應(yīng)開(kāi)關(guān)時(shí)，F(xiàn)ML導(dǎo)通，電梯控制系統(tǒng)檢測(cè)到FML信號(hào)后，Y1輸出導(dǎo)通，若此時(shí)FML1、FML2導(dǎo)通，KA、KB接通，KC斷開(kāi)，SO1、SO2接通，從而短接MSC和JMC，電梯控制系統(tǒng)輸出開(kāi)門(mén)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)提前開(kāi)門(mén)。

圖3 檢測(cè)開(kāi)關(guān)安裝示意圖

圖4 UCMP檢測(cè)電路應(yīng)用示意圖

該電路作為微動(dòng)平層保護(hù)電路的工作原理是（以轎廂下移為例）：電梯位于平層位置時(shí)，遮光同時(shí)插入WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2，四個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出導(dǎo)通。當(dāng)由于鋼絲繩伸長(zhǎng)等原因造成轎廂下沉超過(guò)設(shè)定距離時(shí)，WFLS離開(kāi)遮光板，WFLS輸出斷開(kāi)，由于此時(shí)FML/FML1/FML2仍然導(dǎo)通，SO1、SO2導(dǎo)通，MSC和JMC仍被短接，電梯控制系統(tǒng)輸出向上微動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轎廂向上微動(dòng)平層。

該電路作為轎廂意外移動(dòng)檢測(cè)電路的工作原理是（以轎廂向下意外移動(dòng)為例）：在層門(mén)開(kāi)著情況下，由于控制系統(tǒng)故障、電機(jī)供電故障等導(dǎo)致轎廂意外向下移動(dòng)，當(dāng)轎廂移動(dòng)距離超過(guò)h2/2時(shí)，F(xiàn)ML1、FML2離開(kāi)遮光板，F(xiàn)ML1、FML2輸出斷開(kāi)，KA、KB斷開(kāi)，SO1、SO2輸出斷開(kāi)，此時(shí)由于層門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)，MSC斷開(kāi)，所以BZC和MC失電，電機(jī)停止運(yùn)行，制動(dòng)器線圈失電，制動(dòng)器動(dòng)作，制停轎廂。

2.2 電路缺陷分析

由2.1中的電路工作原理分析可看出，F(xiàn)ML1、FML2的作用是作為提前開(kāi)門(mén)和微動(dòng)平層電路輸出SO1、SO2導(dǎo)通的必要條件，將電梯提前開(kāi)門(mén)和微動(dòng)平層運(yùn)行限定在不大于遮光板長(zhǎng)度二分之一的平層區(qū)域；同時(shí)作為UCMP檢測(cè)電路的位置檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)轎廂離開(kāi)此位置時(shí)，檢測(cè)電路輸出端SO1、SO2斷開(kāi)，切斷制動(dòng)器和電機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)轎廂制停。

FML1、FML2只用一個(gè)也能實(shí)現(xiàn)上述功能，此處用兩個(gè)開(kāi)關(guān)的目的是實(shí)現(xiàn)冗余，因?yàn)榧偃缰挥靡粋€(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)發(fā)生短路故障（輸出一直導(dǎo)通）時(shí)，UCMP檢測(cè)電路功能將失效，即當(dāng)轎廂因意外移動(dòng)而使開(kāi)關(guān)離開(kāi)遮光板時(shí)，開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)，從而無(wú)法檢測(cè)到轎廂意外移動(dòng)。

冗余電路要實(shí)現(xiàn)冗余保護(hù)功能，前提是對(duì)冗余電路要有自檢測(cè)，亦即當(dāng)FML1發(fā)生短路故障時(shí)，電路應(yīng)能檢測(cè)到此故障并使電梯停止運(yùn)行，否則當(dāng)FML2也發(fā)生短路故障時(shí)，兩個(gè)故障的組合導(dǎo)致不能檢測(cè)轎廂意外移動(dòng)，導(dǎo)致電梯處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

在該安全電路中，電路本身沒(méi)有對(duì)FML1、FML2的短路故障進(jìn)行自檢測(cè)，而是將FML1、FML2信號(hào)接入電梯控制系統(tǒng)，由電梯控制系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)的每次通斷進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)電梯進(jìn)出平層區(qū)域一次而該信號(hào)沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，判定該開(kāi)關(guān)發(fā)生故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)冗余設(shè)計(jì)來(lái)保證安全電路功能時(shí)，必須對(duì)冗余部分可能發(fā)生的故障進(jìn)行自檢測(cè)。UCMP檢測(cè)電路中，安裝在井道中作為轎廂位置檢測(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)應(yīng)檢測(cè)電路的主要組成部分，進(jìn)行安全電路評(píng)價(jià)時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)的可能故障應(yīng)考慮，并由安全電路本身實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)可能發(fā)生故障的檢測(cè)，而不是交由電梯控制系統(tǒng)來(lái)完成。

［1］EN81-1：1998+A3：2009.Safety Rules for the Construc?tion and Installation of Elevator［S］.

［2］prEN81-20：2014.Safety rules for the construction and installation of lifts-Lifts for the transport of persons and goods-Part 20： Passenger and goods passenger lifts［S］.

［3］GB 7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［4］彭仁東.論電梯安全電路的檢驗(yàn)［J］.中國(guó)特種設(shè)備安全，2008，25（2）：35-39.

［5］馮宏景.電梯安全電路研究［A］.特種設(shè)備安全國(guó)際論壇文集-特種設(shè)備法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)［C］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005：467-474.

Discussing about Detected Circuits in the System of Protection against Unintended Car Movement

SHE Kun，DAI Qing-you
（Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research，F(xiàn)oshan528251，China）

The definition and relative standards requirement for Unintended Car Movement Protection(UCMP)are introduced in this paper，an typical detection circuit for UCMP is analyzed，the design flaws for this circuit are pointed out，some design criterions are proposed:the sensor shall be designed as one part of the safety circuit for UCMP detection circuit and shall be met the risk evaluation requirement of safety circuit when UCMP detection circuit is electrical component safety circuit.

elevator；lifts；UCMP；detected circuits

TU857

A

1009－9492(2014)08－0127－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.035

佘 昆，男，1977年生，廣東廣州人，碩士研究生。研究領(lǐng)域：電梯檢驗(yàn)檢測(cè)。已發(fā)表論文10篇。

(編輯：王智圣)

*國(guó)家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目（編號(hào)：2012104016）

2014－07－27