一種全新的自動扶梯防非操縱逆轉(zhuǎn)設(shè)計

張志高

東芝電梯（中國）有限公司 遼寧沈陽 110168

目前自動扶梯在公共場合中已經(jīng)廣泛使用，自動扶梯給我們的生活帶來了極大的便利，但與此同時自動扶梯的安全性也受到了極大的關(guān)注，扶梯安全事故時有發(fā)生，造成自動扶梯事故的原因錯綜復(fù)雜，其中自動扶梯發(fā)生逆轉(zhuǎn)導致的事故尤為嚴重。本文將對自動扶梯逆轉(zhuǎn)的原因進行分析，并提出一種全新的逆轉(zhuǎn)檢測方法，行之有效的檢測自動扶梯逆轉(zhuǎn)的故障，當自動扶梯發(fā)生逆轉(zhuǎn)時有效的檢測出故障，停止自動扶梯保證乘梯人的人身安全。

1 自動扶梯發(fā)生逆轉(zhuǎn)的原因

1.1 電氣系統(tǒng)的風險

客戶端電源錯相、斷相等造成了電動機反轉(zhuǎn)，導致上行運轉(zhuǎn)的自動扶梯出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)；客戶端電源電壓下降或突然失壓且自動扶梯載荷較大致使驅(qū)動力不足，導致上行運轉(zhuǎn)的自動扶梯出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)；低壓元件發(fā)生粘連、短路、斷路等故障，或安全電路（PESSRAE）、制動器回路等發(fā)生故障，使之失效，失去該有的保護、控制、制停等作用，導致自動扶梯逆轉(zhuǎn)[1]。

1.2 機械系統(tǒng)的風險

驅(qū)動裝置與梯級鏈輪之間的驅(qū)動鏈斷鏈造成了自動扶梯逆轉(zhuǎn)；驅(qū)動梯級的鏈條發(fā)生斷鏈造成自動扶梯逆轉(zhuǎn)；自動扶梯發(fā)生嚴重超載，造成電動機力矩不足而導致自動扶梯逆轉(zhuǎn)；驅(qū)動裝置與梯級鏈輪之間的驅(qū)動使用的皮帶發(fā)生打滑而造成自動扶梯逆轉(zhuǎn)；自動扶梯在運行中突然發(fā)生故障導致急停，而工作制動器不能提供足夠的制動力矩而導致自動扶梯逆轉(zhuǎn)。

2 自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)檢出裝置的設(shè)計

為了避免自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)造成的事故，在GB16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》和TSG T7007-2016《電梯型式試驗規(guī)則》中將非操縱逆轉(zhuǎn)的故障列入了重要的檢驗項目。本文將提出一種新穎的非操縱逆轉(zhuǎn)的檢出方法，使自動扶梯控制系統(tǒng)行之有效的檢測出逆轉(zhuǎn)故障。本文提出了一種以傳感器檢測梯級軸為手段的自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)檢出方法，該方法能直接有效的檢測出自動扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)，在自動扶梯發(fā)生逆轉(zhuǎn)前有效的停止扶梯防止事故的發(fā)生。本文設(shè)計的自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)裝置主要包括運轉(zhuǎn)中的逆轉(zhuǎn)檢出和運轉(zhuǎn)停止后的逆轉(zhuǎn)檢出[2]。

2.1 自動扶梯運轉(zhuǎn)中的非操縱逆轉(zhuǎn)檢出

如圖1所示，在梯級回路上設(shè)置了兩個傳感器，傳感器將對梯級后輪軸進行檢測。首先，根據(jù)兩個傳感器檢測梯級后軸信號的時間差，判斷扶梯的運轉(zhuǎn)方向；然后，與自動扶梯控制系統(tǒng)中獲得的運轉(zhuǎn)方向輸入信號進行比較，當比較方向不同時判斷為逆轉(zhuǎn)，自動扶梯停止運行。

在圖1中，傳感器1與傳感器2并排設(shè)置，傳感器1、2之間需要隔開一定距離，便于傳感器檢測梯級后軸的信號形成時間差，主控制CPU將通過信號的時間差做出判斷。為了防止誤檢出需要在啟動扶梯后設(shè)置相應(yīng)的補償時間（補償時間根據(jù)扶梯的額定運行速度而定），在扶梯啟動后的補償時間內(nèi)不檢測自動扶梯的逆轉(zhuǎn)，補償時間后開始開啟自動扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)檢測功能。主控制CPU根據(jù)傳感器1、傳感器2檢測的信號判斷扶梯的運行方向，當傳感器1與傳感器2檢測信號持續(xù)空白狀態(tài)若干時間之后（視自動扶梯額定速度而定），當主控制CPU先獲得傳感器1檢測信號時判斷梯級向上側(cè)旋轉(zhuǎn)，相反主控制CPU獲得傳感器2檢測信號時判斷為梯級向下側(cè)旋轉(zhuǎn)。主控制CPU根據(jù)傳感器判斷梯級的旋轉(zhuǎn)方向后將與控制系統(tǒng)獲得的運行信號（扶梯啟動時的輸入方向信號）比較，比較結(jié)果為同方向時判定為自動扶梯正常運行，比較結(jié)果為反方向時判定為自動扶梯發(fā)生非操縱逆轉(zhuǎn)故障，主控制CPU發(fā)出指令切斷主控制回路接觸器，扶梯停止運行。

圖1 非操縱逆轉(zhuǎn)檢出原理圖

2.2 自動扶梯上行運轉(zhuǎn)正常停止時的非操縱逆轉(zhuǎn)檢出

本文對自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)發(fā)生的場合進行了全面的考慮，因此增加了自動扶梯上行運轉(zhuǎn)停止時的非操縱逆轉(zhuǎn)檢出。經(jīng)分析認為自動扶梯上行運轉(zhuǎn)正常停止后的若干時間內(nèi)有發(fā)生非操縱逆轉(zhuǎn)的可能，本文給出了針對該問題的解決方法。

自動扶梯停止后有效檢出時間設(shè)置說明：運轉(zhuǎn)方向不改變時的扶梯安全加速度為0.1m/s2。當發(fā)生逆轉(zhuǎn)時速度為0.167m/s，在該速度狀態(tài)下運行0.85m(梯級間距400mm×2＋傳感器1、傳感器2偏差值為50mm) 的距離所要時間為5.1秒。自動扶梯加速至0.167m/s所要時間為16.7秒，因此合計時間為21.8秒，考慮余量可以將該段時間設(shè)置為25秒[3]。

在上述有效檢出時間內(nèi)，我們通過傳感器1、傳感器2的檢測信號判斷扶梯是否發(fā)生非操縱逆轉(zhuǎn)。當扶梯停止后若主控制CPU得到傳感器2的檢測信號并在若干時間（視自動扶梯額定速度而定）以內(nèi)主控制CPU連續(xù)得到傳感器兩次檢測出信號，將判斷為扶梯發(fā)生非操縱逆轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語

我們已經(jīng)對本文提及的自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)檢出的方法進行了試驗驗證，此次的設(shè)計無論是從理論上還是實際操作上都已經(jīng)通過了測試，可以高效、及時準確的檢測出自動扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)故障。并實現(xiàn)了多角度監(jiān)測了自動扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)故障。與現(xiàn)階段各電梯廠對自動扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)的檢測方法相比存在著更穩(wěn)定、更高效、更方便檢查維修等優(yōu)點，在使用效果上有極大的進步，它的安全性和可靠性也得到了大大的提高。