淺析一種非接觸式自動扶梯撓度及梯級震動檢測裝置的設計

劉利文，賴慶軍，黃永振

（廣東省特種設備檢測研究院河源檢測院，廣東 河源 517000）

1 前言

自動扶梯作為眾多公共場所如商場、車站等一種越來越重要的公共交通工具，其運行的穩(wěn)定性、安全性的好壞直接威脅到人們的出行安全，加上近年來自動扶梯安全事故頻發(fā)，加強對自動扶梯的運行安全性能參數(shù)的檢測，排除自動扶梯運行安全隱患顯得尤為重要。目前在自動扶梯諸多重要安全性能參數(shù)的檢測中，扶梯的撓度以及梯級震動分析對扶梯的安全運行具有重要影響，但目前市場上還沒有成熟的手段和方法對自動扶梯撓度和梯級震動進行有效檢測，而在根據(jù)GB 16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》：支撐結構設計自動扶梯或自動人行道支撐結構設計所依據(jù)的載荷時，自動扶梯或自動人行道的自重加上5000N/m2的載荷，根據(jù)5000N/m2的載荷計算或?qū)崪y的最大撓度,不應大于支承距離S的1/750；對于公共交通型自動扶梯和自動人行道,根據(jù)5000N/m2的載荷計算或?qū)崪y的最大撓度不應大于支承距離S的1/1000。本裝置研究克服了現(xiàn)有技術的不足，提供了一種操作方式簡單、操作便捷、實用性強的非接觸式的自動扶梯撓度和梯級震動的檢測裝置，能有效解決自動扶梯撓度及震動檢測難、測量不準等難題。

2 扶梯撓度和梯級震動的檢測裝置設計

2.1 扶梯撓度和梯級震動的檢測裝置結構設計

自動扶梯撓度和梯級震動的檢測裝置結構設計示意圖如圖1所示，主要由操作主機、激光測量裝置和激光追蹤裝置三部分組成。具體結構如下所示。

圖1 扶梯撓度和梯級震動的檢測裝置結構設計示意圖

（1）操作主機。操作主機主要包括電子顯示屏、無線收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)處理單元，用于自動扶梯撓度和梯級震動檢測實時操作以及檢測數(shù)據(jù)信息實時顯示，通過無線技術連接各模塊，實現(xiàn)檢測結果曲線顯示、數(shù)值自鎖、邏輯自判定，具有操作性強、人機交互良好、操作簡便、檢測結果顯示直觀等特點，實用性很強。（2）激光測量裝置。激光測量裝置結構示意圖如圖2所示，主要包括激光傳感器、無線收發(fā)模塊、固定安裝支架以及及水平調(diào)節(jié)裝置，激光測量裝置通過固定安裝支架固定于自動扶梯下端水平段的梯級上，激光傳感器和無線收發(fā)模塊都通過外殼結構固定于固定安裝支架的結構上，激光傳感器發(fā)射的激光(平行于自動扶梯傾斜角方向)直射至激光追蹤靶的靶中心點處。此外，激光傳感器為活動模塊，通過固定安裝支架可實現(xiàn)方向和角度可調(diào)。其中固定安裝支架由安裝基座、安裝旋鈕、角度儀組成。安裝基座安裝至自動扶梯梯級上，角度儀與激光傳感器固定在同一個外殼上，激光傳感器通過角度儀調(diào)整安裝角度，將激光傳感器發(fā)射的激光與水平角為自動扶梯的坡度角，平行于自動扶梯的坡度角，且直射至激光追蹤靶的靶中心點處。（3）激光追蹤裝置。激光追蹤裝置結構示意圖如圖3所示，主要包括激光追蹤靶、數(shù)據(jù)處理單元、安裝裝置、無線收發(fā)模塊等，激光追蹤裝置通過安裝裝置固定安裝于自動扶梯上端站的護壁板上，激光追蹤裝置安裝完成后，激光傳感器發(fā)射的激光直射激光追蹤靶的靶中心，隨著扶梯上行，激光在激光追蹤靶移動，從而得出自動扶梯的撓度及梯級震動參數(shù)。數(shù)據(jù)處理單元將處理后的數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)模塊發(fā)送至操作主機，進行結果數(shù)據(jù)實時顯示。其中安裝裝置由固定吸盤、安裝支架、角度儀組成，將固定吸盤直接接觸扶梯上端站的水平段護壁板，將鎖扣下壓，即可完成固定，再通過安裝支架和角度儀進行激光追蹤靶的安裝，激光追蹤靶與水平方向的傾斜角為自動扶梯形式試驗報告上填寫的扶梯坡度的補角，激光追蹤靶與扶梯坡面垂直。

圖2 激光測量裝置結構示意圖

圖3 激光追蹤裝置結構示意圖

2.2 扶梯撓度和梯級震動檢測的實現(xiàn)

激光測量裝置和激光追蹤裝置均固定安裝調(diào)試好后，啟動扶梯,上行，由操作主機發(fā)出測量指令，激光測量裝置隨扶梯一起運行（上行），此時，激光測量裝置中的激光傳感器發(fā)射的激光信號（平行于扶梯傾角方向）直射至激光追蹤裝置的激光追蹤靶的靶心位置，隨著扶梯上行，激光在激光追蹤靶上移動，當激光測量裝置到達扶梯上端站的水平段后，制停扶梯，激光信號從扶梯啟動位置到停止位置的變化值，即可得出扶梯的撓度值，通過激光發(fā)射還可得出扶梯的速度、制停性能等檢測內(nèi)容。同時，通過激光的運行軌跡，反饋得到該梯級的水平及垂直方向的震動，進行震動分析，測出震動數(shù)據(jù)。激光測量裝置和激光追蹤裝置實物如圖4所示。

圖4 激光測量裝置和激光追蹤裝置實物圖

3 結語

目前，在自動扶梯撓度檢測以及梯級震動分析方面還沒有有效的手段可對扶梯撓度進行測量和梯級震動分析，而國家技術規(guī)范GB 16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》對扶梯撓度數(shù)值提出了定量的技術要求，同時，對于使用年限久、支撐跨度大的扶梯，進行扶梯撓度的檢測以及安全評估顯得越來越重要，而目前市場上缺乏該檢測技術的儀器設備。本文設計的非接觸式的自動扶梯撓度檢測及梯級震動檢測裝置，具有操作方式簡單、便捷、實用性強等特點，能有效解決目前自動扶梯撓度檢測以及梯級震動分析的難題。與傳統(tǒng)的一些方式相比，本測試裝置操作便捷、數(shù)據(jù)精準，能完全滿足國家有關技術規(guī)范要求，解決扶梯撓度及梯級震動檢測的難題。在特種設備檢測技術領域，特別涉及關于自動扶梯撓度檢測、梯級震動分析以及自動扶梯速度檢測等具有十分重要的實用意義。