戚政武 林曉明 梁敏健

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519002）

一種將自動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)裝置改造為附加制動(dòng)器的方法

戚政武 林曉明 梁敏健

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519002）

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，采用單排驅(qū)動(dòng)鏈的自動(dòng)扶梯，須設(shè)置附加制動(dòng)器。本文討論了對(duì)于早期生產(chǎn)的某品牌自動(dòng)扶梯，如何利用其本身的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈檢測(cè)及其保護(hù)裝置，將其改造成為符合要求的附加制動(dòng)器，并對(duì)其結(jié)構(gòu)圖和電氣原理圖進(jìn)行了介紹和分析，最后還提及了在改造之后如何進(jìn)行檢驗(yàn)其功能的方法。

自動(dòng)扶梯 驅(qū)動(dòng)鏈 附加制動(dòng)器

1 背景

隨著城市化進(jìn)程的日益發(fā)展，城市里的絕大多數(shù)公共場(chǎng)所，如地鐵站、公交站、商場(chǎng)、過街天橋等都配備了自動(dòng)扶梯。為人們提供方便的同時(shí),自動(dòng)扶梯的安全問題也引起了公眾的關(guān)注。近年來，關(guān)于自動(dòng)扶梯在運(yùn)行時(shí)突然發(fā)生驟停和逆轉(zhuǎn)的事故時(shí)有發(fā)生。

附加制動(dòng)器作為自動(dòng)扶梯的一種重要安全裝置，當(dāng)自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)鏈條出現(xiàn)意外脫落或斷裂時(shí)，附加制動(dòng)器能夠進(jìn)行緊急制動(dòng)，使自動(dòng)扶梯有效地減速制停，起到防止驟停和逆轉(zhuǎn)以及保護(hù)乘客人身安全的作用[1]。

對(duì)于自動(dòng)扶梯是否需要安裝附加制動(dòng)器，在檢規(guī)TSG T7005—2012《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道》中要求當(dāng)自動(dòng)扶梯的工作制動(dòng)器和梯級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條或者多根單排鏈條連接時(shí)，必須設(shè)置附加制動(dòng)器[2]。

同時(shí)，自動(dòng)扶梯制造標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制造與安裝安全規(guī)范》中對(duì)附加制動(dòng)器有下列要求：

1）和梯級(jí)鏈用軸、齒輪、多排鏈條或多根單排鏈條進(jìn)行連接；

2）應(yīng)是機(jī)械式，靠摩擦原理并利用機(jī)械結(jié)構(gòu)來制動(dòng)；

3）應(yīng)使帶載向下運(yùn)行的自動(dòng)扶梯以不大于1m/s2的減速度制停；

4）動(dòng)作時(shí)應(yīng)同時(shí)切斷自動(dòng)扶梯的控制電路；

5）應(yīng)在自動(dòng)扶梯速度超過1.4倍之前或者發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)都能夠動(dòng)作[3]。

由此可見，標(biāo)準(zhǔn)與檢規(guī)都對(duì)自動(dòng)扶梯是否需要安裝附加制動(dòng)器以及對(duì)附加制動(dòng)器本身有著嚴(yán)格的要求。

近日，在對(duì)某品牌的自動(dòng)扶梯進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)該自動(dòng)扶梯的使用年限較久，生產(chǎn)日期是1996年，其驅(qū)動(dòng)鏈?zhǔn)菃闻沛湥ㄒ妶D1）。根據(jù)檢規(guī)要求，當(dāng)自動(dòng)扶梯的工作制動(dòng)器和梯級(jí)鏈之間不是用多排鏈條或多根單排鏈條連接時(shí)必須設(shè)置附加制動(dòng)器，因此該自動(dòng)扶梯不符合要求，須進(jìn)行整改。

圖1 單排驅(qū)動(dòng)鏈

該問題的產(chǎn)生有其歷史原因，當(dāng)時(shí)制造標(biāo)準(zhǔn)并未作相關(guān)要求；在2002版《自動(dòng)扶梯監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》當(dāng)中，該項(xiàng)目也被標(biāo)注為帶星號(hào)項(xiàng)目，在定期檢驗(yàn)時(shí)亦不作要求。因此長(zhǎng)期以來，檢驗(yàn)人員對(duì)這種自動(dòng)扶梯采用單排驅(qū)動(dòng)鏈的情況沒有提出整改要求，導(dǎo)致一直存在安全隱患。

在新檢規(guī)TSG T7005—2012頒布之后，該項(xiàng)目成為了定期檢驗(yàn)中的一個(gè)重要項(xiàng)目，同時(shí)也沒有了星號(hào)標(biāo)注。也就是說，在定期檢驗(yàn)時(shí)必須對(duì)附加制動(dòng)器進(jìn)行檢查，對(duì)不符合的幾種情形也必須要求增設(shè)附加制動(dòng)器。因此，根據(jù)該條款內(nèi)容，自動(dòng)扶梯采用單排鏈作為主驅(qū)動(dòng)鏈的必須增加附加制動(dòng)器，相關(guān)單位必須對(duì)這類自動(dòng)扶梯進(jìn)行整改。

2 改造方案

對(duì)于該類型自動(dòng)扶梯來說，直接在桁架內(nèi)加裝一套附加制動(dòng)器是最好的整改方式，完全能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求。但由于該自動(dòng)扶梯的桁架位置空間不足，難以在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向部位（上機(jī)房）增加一整套現(xiàn)成的附加制動(dòng)器；同時(shí)，使用單位又無法接受將整個(gè)自動(dòng)扶梯從建筑物上拆除，然后從旁邊著手整改的方案，因?yàn)檫@樣將導(dǎo)致半個(gè)商場(chǎng)須停業(yè)。因此，解決這個(gè)棘手問題的關(guān)鍵在于：如何利用現(xiàn)有的空間增加一套符合附加制動(dòng)器要求的裝置。

首先來看附加制動(dòng)器的要求：附加制動(dòng)器與梯級(jí)鏈之間應(yīng)用軸、齒輪或多排鏈條連接，且應(yīng)為機(jī)械式、利用摩擦原理進(jìn)行制動(dòng)。由此可見，它應(yīng)能直接制停驅(qū)動(dòng)輪，并且制停的方式應(yīng)該是直接的，不能通過間接的方式來實(shí)現(xiàn)，如皮帶等方式。

其次，在制動(dòng)力的作用下，要求附加制動(dòng)器能夠使帶有制動(dòng)載荷向下運(yùn)行的自動(dòng)扶梯有效地減速停止，也就是說附加制動(dòng)器能可靠制停自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)輪，而不是僅僅施加作用力到驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)的部件（如驅(qū)動(dòng)輪軸），還應(yīng)產(chǎn)生足夠的作用力使其完全停止。

最后，附加制動(dòng)器在動(dòng)作開始時(shí)應(yīng)強(qiáng)制切斷控制電路，并在下列任何一種情況下都起作用：超速、速度超過名義速度1.4倍之前、逆行（梯級(jí)改變規(guī)定的運(yùn)行方向時(shí)）。這里有斷開安全回路的要求，也就是說，增加的裝置須有電氣方面的考慮，并且能夠檢測(cè)出自動(dòng)扶梯的速度。通常來說，附加制動(dòng)器的測(cè)速系統(tǒng)應(yīng)該是與安全相關(guān)的可編程電子系統(tǒng)，應(yīng)達(dá)到SIL2的要求，應(yīng)對(duì)此進(jìn)行型式試驗(yàn)并進(jìn)行驗(yàn)證。

綜上所述，增加一套裝置，使其符合上述幾點(diǎn)，則可以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求。對(duì)于該自動(dòng)扶梯來說，可以利用現(xiàn)有的自動(dòng)扶梯桁架空間，以及現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)系統(tǒng)，增加一套裝置，實(shí)現(xiàn)附加制動(dòng)器的功能。

3 動(dòng)作原理

現(xiàn)場(chǎng)考察可發(fā)現(xiàn)，該類型的自動(dòng)扶梯在正常條件下，其制停完全依賴設(shè)置在驅(qū)動(dòng)主機(jī)上的制動(dòng)器，附加制動(dòng)器則不起制動(dòng)作用。只有當(dāng)主驅(qū)動(dòng)鏈條斷裂（或松弛）后，梯級(jí)驅(qū)動(dòng)部分失去了主制動(dòng)器提供的制動(dòng)力，這時(shí)主驅(qū)動(dòng)鏈條斷裂保護(hù)開關(guān)便動(dòng)作，保護(hù)裝置起作用并制停自動(dòng)扶梯[4]。

根據(jù)上述原理，該裝置的安裝方式為：電磁閥安裝在驅(qū)動(dòng)主機(jī)上面，活動(dòng)鐵芯通過水平連桿推動(dòng)一個(gè)擺臂裝置。擺臂另一端固定在桁架上，能小幅擺動(dòng)。垂直連桿的有一個(gè)缺口，擺臂在此缺口處卡住垂直連桿。連桿下面是原來的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)裝置，能直接作用在梯級(jí)驅(qū)動(dòng)輪上，通過摩擦力來制停自動(dòng)扶梯。

這樣安裝的原因是，為了利用驅(qū)動(dòng)站的有限空間來加裝這樣一套裝置，必須綜合考慮各項(xiàng)要求。例如，可以將電磁閥安裝在自動(dòng)扶梯的主機(jī)上面，以節(jié)省不多的站立空間。同時(shí)，該裝置的動(dòng)作對(duì)象利用原來的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)裝置，因此在該處的安裝方式顯得方便而緊湊。最后，無須拆除自動(dòng)扶梯周圍的建筑物及裝飾材料，極大地節(jié)省了使用單位的改造成本。

安裝示意圖如圖2所示：

圖2 安裝示意圖

該裝置的動(dòng)作原理為：自動(dòng)扶梯原來的速度檢測(cè)裝置在梯級(jí)回路上部和下部分別裝有一個(gè)光電開關(guān)以及梯級(jí)輪旁的接近開關(guān)，這樣能分別實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方向和速度的監(jiān)測(cè)。光電開關(guān)和接近開關(guān)的信號(hào)分別送入PLC的輸入端，檢測(cè)回路的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度。

當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)扶梯的速度到達(dá)額定速度的1.4倍時(shí)，或者梯級(jí)、踏板或膠帶改變其規(guī)定運(yùn)行方向時(shí)，PLC輸入點(diǎn)任意得到一信號(hào)，PLC給出指令觸發(fā)電磁閥動(dòng)作，給電磁閥供電的接觸器的線圈失電，電磁閥失電，此時(shí)電磁閥活動(dòng)鐵芯將彈出，推動(dòng)水平連桿并帶動(dòng)一個(gè)擺臂裝置做小幅擺動(dòng)，使被其卡住的垂直連桿掉下，觸發(fā)原有的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈動(dòng)作裝置將梯級(jí)驅(qū)動(dòng)輪卡住，通過輪齒和輪軸之間的機(jī)械摩擦過程，將自動(dòng)扶梯可靠制停；同時(shí)，PLC的輸出端工作制動(dòng)器供電接觸器線圈失電，斷開安全回路并使自動(dòng)扶梯的工作制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作，自動(dòng)扶梯可以完全被制停[5]。

實(shí)物圖見圖3。

圖3 實(shí)物圖

4 電氣原理圖

通過自動(dòng)扶梯原來的速度檢測(cè)裝置來測(cè)量梯級(jí)的速度，速度的信號(hào)傳到PLC上面，PLC再根據(jù)速度的變化來控制電磁閥。當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)扶梯的速度到達(dá)額定速度的1.4倍時(shí)，便給出指令觸發(fā)電磁閥動(dòng)作。

電氣原理圖如圖4所示。

圖4 電氣示意圖

在調(diào)速電子板的輸入端，測(cè)速裝置的信號(hào)接入X0點(diǎn)。

在調(diào)速電子板的輸出端，安全回路串入Y3、COM3點(diǎn)，電磁閥的信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)為Y4、COM4。

當(dāng)測(cè)速信號(hào)達(dá)到額定速度的1.4倍時(shí)，調(diào)速電子板里面的程序?qū)l(fā)出指令，使Y4點(diǎn)輸出動(dòng)作信號(hào)，使電磁閥動(dòng)作，制停自動(dòng)扶梯。同時(shí)，Y3輸出切斷安全回路的信號(hào)，使安全回路繼電器斷開，工作制動(dòng)器下閘。

5 檢驗(yàn)方法

增加了此套裝置之后，因?yàn)閷儆谧詣?dòng)扶梯的改造，須報(bào)當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)。

5.1 利用制動(dòng)載荷的檢驗(yàn)方法

1）首先，必須完成改造檢驗(yàn)中的所有正常檢驗(yàn)項(xiàng)目，如資料查閱、安全尺寸測(cè)量、安全裝置試驗(yàn)等。

2）檢查電氣原理圖，確保沒有問題。然后進(jìn)行手動(dòng)動(dòng)作試驗(yàn)，確認(rèn)安全開關(guān)的動(dòng)作能斷開自動(dòng)扶梯的安全回路。最后，進(jìn)行附加制動(dòng)器的載荷試驗(yàn)。

附加制動(dòng)器的制動(dòng)性能檢驗(yàn)一般采用如下方法：將總制動(dòng)載荷砝碼均勻分布在扶梯上部2/3梯級(jí)上，向下運(yùn)行扶梯，人為保持工作制動(dòng)器處于開閘狀態(tài)，使工作制動(dòng)器失效，并手動(dòng)觸發(fā)附加制動(dòng)器，自動(dòng)扶梯應(yīng)能可靠制停（定期檢驗(yàn)時(shí)可做空載制動(dòng)試驗(yàn)）。這里值得注意的是，試驗(yàn)時(shí)要強(qiáng)行保持工作制動(dòng)器在打開狀態(tài)，這樣才能獨(dú)立反映附加制動(dòng)器的制停效果[6]。

3）用手動(dòng)方法松開抱閘，將工作制動(dòng)器置于無效狀態(tài)，使自動(dòng)扶梯的梯級(jí)因砝碼自重而下滑，當(dāng)?shù)竭_(dá)額定速度的1.4倍時(shí)，附加制動(dòng)器應(yīng)能動(dòng)作。此時(shí)電磁閥觸發(fā)，推動(dòng)連桿動(dòng)作，卡在擺臂上面的垂直連桿掉下，自動(dòng)扶梯原來自帶的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)裝置把梯級(jí)驅(qū)動(dòng)輪卡住，制停自動(dòng)扶梯。

同時(shí)，由于垂直的連桿掉下打到安全開關(guān)動(dòng)作，自動(dòng)扶梯的安全回路將被切斷，這一點(diǎn)可以通過控制柜的接觸器跳開來進(jìn)行判斷是否符合要求。

4）如果發(fā)現(xiàn)附加制動(dòng)器不能動(dòng)作，說明試驗(yàn)失敗，則立即松手讓工作制動(dòng)器的抱閘動(dòng)作，將持續(xù)下滑的梯級(jí)剎車制停。

5.2 利用自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀進(jìn)行制停距離的檢驗(yàn)

利用自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀進(jìn)行檢驗(yàn)，可以空載進(jìn)行試驗(yàn)。該檢測(cè)儀是基于一種檢測(cè)方法（工況模擬法）而研制的檢測(cè)儀器[7]，相當(dāng)于在自動(dòng)扶梯電動(dòng)機(jī)與控制柜之間串接入一個(gè)裝置，其輸入端接到控制柜連接電動(dòng)機(jī)的三相電輸出端，其輸出端接到電動(dòng)機(jī)的3個(gè)或者6個(gè)接線端子上面。該裝置沒有改變自動(dòng)扶梯的控制系統(tǒng)。在自動(dòng)扶梯進(jìn)入正常運(yùn)行之后，對(duì)自動(dòng)扶梯不用進(jìn)行任何其他操作，只需要操作該裝置，便可以使其進(jìn)入加速或者減速逆轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)工況，然后在此工況下驗(yàn)證附加制動(dòng)器是否能有效動(dòng)作并使自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行[8]。

選擇“制動(dòng)距離”項(xiàng)目，然后用鑰匙啟動(dòng)自動(dòng)扶梯，待其正常運(yùn)行、到達(dá)名義速度時(shí)，在手持操作器屏幕上按壓?jiǎn)?dòng)試驗(yàn)按鈕，使得自動(dòng)扶梯制停，工作制動(dòng)器動(dòng)作，測(cè)出其制動(dòng)減速度，檢查是否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011的要求（不應(yīng)大于1m/s2）。

6 結(jié)束語

對(duì)于早期生產(chǎn)的單排鏈自動(dòng)扶梯來說，利用其本身的驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈檢測(cè)裝置，將其改造成為符合要求的附加制動(dòng)器，是一種經(jīng)濟(jì)適用的改造方案，易于被使用單位和維保單位所接受，同時(shí)也滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求，保障了自動(dòng)扶梯的運(yùn)行安全和乘客的使用安全。

[1] 劉紅娟，徐晶．自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器的改良設(shè)計(jì)[J]．佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(9)：396-397.

[2] TSG T7005—2012 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則-自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道[S].

[3] GB 16899—2011 自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S].

[4] 李文鵬，趙丁．自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器觸發(fā)開關(guān)的安裝位置[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2011，27(12)：19-21.

[5] 張銀輝．對(duì)某型號(hào)自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器的改進(jìn)[J]．安全，2016，37(02)：16-18.

[6] 梁敏健，湯景升．自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器原理及檢驗(yàn)要點(diǎn)[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2015，31(10)：41-44.

[7] 戚政武．DB44/T 1137—2013 《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的超速與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)解讀[J]. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)，2015(01)：30-33.

[8] 戚政武，梁敏健，林曉明．自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置檢測(cè)技術(shù)及儀器研制[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30(12)：1-5+13.

[國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目：2016QK219]

A Method of Modifying the Driving Chain’s Protecting Device Against Breaking to an Auxiliary Brake

Qi Zhengwu Lin Xiaoming Liang Minjian
(Zhuhai Branch, Guangdong Institue of Special Equipment Inspection and Research Zhuhai 519002)

According to the standards, those escalators with single driving chain must have the auxiliary brakes. For the type of escalators which were produced earlier time, this paper discusses how to use its own driving chain’s breaking testing and protecting device, and how to modify it to an auxiliary brake that meets the standards and regulations. Then its structure chart and electrical diagram are also discussed. At last, the method of testing its function after the modification is proposed.

Escalator Driving chain Auxiliary brake

X941

B

1673-257X(2016)11-0033-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.008

戚政武(1964～)，男，本科，院長(zhǎng)，高級(jí)工程師，從事特種設(shè)備檢驗(yàn)與管理及檢驗(yàn)儀器開發(fā)與利用工作。

2016-05-30）