轎廂意外移動保護裝置的分析與設計

楊新建

摘要：隨著高層建筑的不斷發(fā)展，人們對電梯的使用越來越頻繁，然而由于電梯設計缺陷、違規(guī)操作等原因，電梯事故也不斷增加，其中由于電梯轎廂的意外移動引起的事故最為嚴重和頻繁。當電梯廳門處于打開或關(guān)閉過程中，電梯是處于停止運行狀態(tài)的，而由于機械部件或者控制系統(tǒng)的故障，電梯轎廂發(fā)生意外移動，脫離平層區(qū)域，會造成正在進出轎廂的乘客被剪切致傷甚至致死，引發(fā)嚴重的安全事故。為了解決上述問題，電梯需要增加轎廂移動移動保護裝置，用于防止驅(qū)動主機或者控制系統(tǒng)的失效引起的轎廂非平層時發(fā)生意外移動，并且要求制停距離必須控制在安全范圍內(nèi)，避免乘客出入轎廂發(fā)生傷害的危險，由此GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號修改單對轎廂移動移動保護裝置的功能和作用提出了嚴格要求。

關(guān)鍵詞：轎廂 意外移動 保護裝置分析 設計要求

一、轎廂意外移動保護裝置的設計要求

針對頻發(fā)的轎廂入口意外傷亡事故，GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號修改單第9.11章節(jié)中提出了轎廂意外移動保護裝置的要求，即在層門未被鎖住且轎門未關(guān)閉的情況下，需要增加保護裝置防止轎廂因驅(qū)動主機或控制系統(tǒng)的失效引起的意外移動。該裝置應能夠檢測到轎廂離開層站的意外移動狀況及移動距離，并應制停轎廂且使其保持停止狀態(tài)，該裝置的制停部件通常作用在轎廂、鋼絲繩、曳引輪等任一部件上，也可以與超速保護裝置共用。

為了保證轎廂意外移動的安全空間，修改單中也對轎廂意外移動保護裝置的制停距離提出了要求，在轎廂離開層站向上或向下移動時，從制停部件得到相應起作用后到有效制停，轎廂下行移動的距離不大于1.20m，且層門地坎與轎廂門相之間的垂直距離不小于1.00m，轎廂上行移動時層門地坎與轎廂護腳板最低部分之間的垂直距離不大于0.20m，且轎廂地坎與層門門楣之間的垂直距離不小于1.00m，如圖1所示。

二、常用的轎廂意外移動保護裝置

常用的轎廂意外移動保護裝置主要包括檢測系統(tǒng)和制停部件，由檢測系統(tǒng)測試轎廂意外移動的距離，當轎廂意外移動超過預設值后，觸發(fā)制停部件實現(xiàn)轎廂制停，制停部件主要作用在懸掛系統(tǒng)或曳引輪上，可以快速有效的制動轎廂?，F(xiàn)有的轎廂意外移動保護裝置的制停部件通常作用在鋼絲繩上或轎廂上，主要采用夾繩器或夾軌器或安全鉗，檢測裝置主要采用限速器，通過限速器轉(zhuǎn)動時的脈沖計數(shù)檢測轎廂的移動距離，當檢測到轎廂移動距離超出要求值時，通過限速器的連桿機構(gòu)帶動制停部件來阻止轎廂移動，夾繩器動作后夾緊鋼絲繩實現(xiàn)制停轎廂，夾軌器和安全鉗動作后夾緊導軌實現(xiàn)制停轎廂。

有的轎廂意外移動保護裝置的檢測系統(tǒng)設置在控制主板上，通過控制系統(tǒng)來檢測及控制轎廂移動情況并發(fā)出制停指令。這種保護裝置通過在主控芯片上設置程序，附設安全電路板，安全電路板連接有兩個位置傳感器，用于檢測電梯轎廂位置，這兩個位置傳感器對應兩個端子，端子的外接電路與制停部件串接，當位置傳感器檢測到轎廂離開平層區(qū)域時，端子處于斷開狀態(tài)，主控芯片發(fā)出信號到安全電路板，安全電路板發(fā)出信號到制停部件，最終制停部件動作制停轎廂，防止電梯轎廂的意外移動，保障電梯的運行安全，整個保護裝置的工作原理如圖2所示。

三、改進的轎廂意外移動保護裝置

常用的電梯轎廂意外移動保護裝置，通過檢測轎廂平層位置與實際位置來判斷電梯轎廂所處狀態(tài)，在確定電梯意外移動時裝置啟動，夾繩器，夾輪器，夾軌器實現(xiàn)轎廂制停，阻止轎廂的進一步意外移動，可有效避免危險的剪切事故，但是這種裝置只有在電梯轎廂出現(xiàn)了意外移動后，電梯的主控系統(tǒng)才通過限速器、安全鉗等進行制動控制，并沒有從根本上防止電梯轎廂的意外移動。因此，要更好的解決電梯轎廂意外移動引起的危險，需要從轎廂意外移動起始至發(fā)生過程進行有效的檢測，并快速安全的制止電梯轎廂的意外移動，進行全過程的控制。

改進后的電梯轎廂意外移動保護裝置包括電梯主控板、限速器相連、安全鉗和安全檢測開關(guān)及測距裝置，電梯主控板與測距裝置相連，通過測量電梯轎廂的兩個轎門之間的距離，由電梯主控板向限速器發(fā)送觸發(fā)信號使所限速器的棘爪、棘輪嚙合，且電梯主控板控制安全檢測開關(guān)斷開。

（一）測距裝置

在電梯轎廂的轎門上安裝兩個測距裝置，左轎門的上側(cè)靠近頂端的位置安裝測距裝置的發(fā)射探頭，右轎門的上側(cè)靠近頂端的位置安裝有測距裝置的接收探頭：左轎門的下側(cè)靠近底端的位置安裝有測距裝置的接收探頭，右轎門的下側(cè)靠近底端的位置安裝有測距裝置的發(fā)射探頭，如圖3所示。測距裝置要與電梯的主控板相連，電梯轎廂開關(guān)門時左右轎門的距離會通過測距裝置傳輸?shù)街骺匕?，因此應事先預設安全距離為150mm或120mm或100mm，通常預設安全距離的設定值以兩個轎門之間不足以容納一個人為準，其取值范圍可在90mm至200mm之間，而且兩個測距裝置可以采用并聯(lián)形式，采用兩個測距裝置可保證兩個轎門之間距離檢測的可靠性。另外，電梯轎門上通常都安裝有光幕檢測裝置，以防止乘客進出電梯過程中電梯轎門關(guān)閉夾傷乘客，但是，常用的紅外發(fā)射管、紅外接收管仍然僅用于檢測兩個轎門之間是否有遮擋物，不能防止電梯轎廂的意外移動，因此測距裝置可以采用激光測距傳感器、紅外測距傳感器或超聲波測距傳感器。

（二）控制裝置及工作原理

該轎廂意外移動保護裝置的電梯主控板與測距裝置相連，由測距裝置發(fā)出的信號來可控制安全檢測開關(guān)及限速器的動作，工作原理如圖4所示。通過上述測距裝置可以檢測電梯轎廂的兩個轎門之間的距離，當兩個轎門之間的距離大于預設安全距離時，電梯主控板可控制安全檢測開關(guān)斷開以防止電梯曳引機轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)電氣鎖止保護：電梯主控板還同時控制限速器動作使得限速器的棘爪、棘輪嚙合，如果電梯轎廂意外移動，限速器會立刻驅(qū)動安全鉗動作防止電梯轎廂進一步意外移動，通過機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)安全防護。在電梯轎門關(guān)閉過程中，當兩個轎門之間的距離小于等于預設安全距離時，電梯主控板控制向限速器發(fā)送解除信號使限速器的棘爪、棘輪脫離，且電梯主控板控制安全檢測開關(guān)閉合使得電梯曳引機可正常工作。

該控制裝置及方法，可通過檢測電梯轎廂的兩個轎門之間的距離防止電梯轎廂意外移動，通過雙重的電氣保護和機械結(jié)構(gòu)防護可從根本上杜絕電梯轎廂意外移動的發(fā)生，安全可靠性高。另外，此裝置能夠充分利用原有的電梯電氣、機械結(jié)構(gòu)，僅需在現(xiàn)用轎門上增設測距裝置，并且增加電梯主控板上的控制程序，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改動較小，成本低。

結(jié)束語：轎廂意外移動引發(fā)的電梯事故已經(jīng)引起各方注意，《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號修改單中也提出了明確要求，轎廂意外移動保護裝置必須能夠在轎廂超出要求位置時能夠及時制停，防止轎廂意外移動時出現(xiàn)夾人現(xiàn)象，以保障人民的生命安全。新型的轎廂意外移動控制裝置可通過檢測電梯轎廂的兩個轎門之間的距離，與主控程序設置的預設值作比較，一旦轎門之間的距離超過危險值，立即通過雙重的電氣保護和機械結(jié)構(gòu)防護，快速有效的制停轎廂，從根本上杜絕電梯轎廂意外移動的發(fā)生，安全性及可靠性得到顯著提高。