電梯運行異常的動態(tài)分析方法

王戰(zhàn)春

摘要：電梯運行異常事故時有發(fā)生，而相關(guān)事故研究分析者普遍采用傳統(tǒng)的電梯運行異常的分析方法，測量電梯運行特性，從而難以在方法上實現(xiàn)電梯運行異常的提前預(yù)警功能。文章從電梯運行的理念曲線出發(fā)，分析電梯在不同負(fù)載先運行的特性曲線的影響因素，針對電梯運行異常的個別案例，提出如何有效保證電梯運行正常的措施。

關(guān)鍵詞：電梯運行；動態(tài)分析特性曲線；調(diào)速時間

中圖分類號：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0092-03

電梯運行異常的事故時有發(fā)生，而相關(guān)事故研究分析者普遍采用傳統(tǒng)的電梯運行異常的分析方法，測量電梯運行特性，從而難以在方法上實現(xiàn)電梯運行異常的提前預(yù)警功能。在這種情況下，有關(guān)人員依托于現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對電梯進(jìn)行科學(xué)的控制，實現(xiàn)電梯實際運行、管理的有效性，從而保證電梯安全。

一、電梯運行的理想特性曲線

（一）梯形曲線

梯形曲線如圖1所示：

圖1梯形速度曲線圖

由圖1知，梯形曲線特性圖也叫三角形行速度曲線圖，簡而言之，也就是啟動過程和制動過程中加速度為常數(shù)，中間時間段采用勻速運行，從而實現(xiàn)整個電梯的正常運行。

通過對整個曲線運行的效率進(jìn)行合理、科學(xué)的分析，以最短的時間來完成加速和減速，其效率必然會提高。但這種情況下，梯形速度曲線的加速度并不是平滑的過度，而是在加速和減速的一段時間內(nèi)都存在著突變，從而出現(xiàn)啟動結(jié)束和制動開始時的加速度發(fā)生突變，從而造成乘客超重和失重感覺，運行不平衡，舒適性比較差。

（二）拋物線曲線

拋物線運行速度曲線如圖2所示：

圖2拋物線速度曲線

由圖2知，拋物線運行模式的電梯，在加速過程和減速過程中速度為三角形變化，其加速度變化率均為常數(shù)。

這種理想電梯運行曲線模式雖然比梯形速度曲線好，但是在實際的運行過程中，特別在高速和超高速電梯的運行中，電梯在啟動和制動過程中的效率比較低，實現(xiàn)不了電梯運行整個過程的高效率性。

（三）拋物線—直線綜合速度曲線

拋物線—直線綜合速度曲線如圖3：

圖3拋物線—直線綜合速度曲線

由圖3知，在加速的前ta/n時間里和減速的末ta/n時間段里，為拋物線形速度曲線，而在中間過程中采用直線模式的速度運行曲線，其中n為啟動時間系數(shù)。這種曲線運行模式相比于前兩種效率更高，速度變化率比較低，更能適應(yīng)現(xiàn)在電梯的多狀況運行模式。對于中低速電梯，n一般取值比較??；而對于高速和超高速電梯，n值一般較大。如此，能夠更加有效、合理、科學(xué)的適應(yīng)不同距離電梯的升降效率，使得電梯的舒適性增加。

二、電梯運行特性曲線的影響因素

調(diào)速時間一直是電梯運行時間的決定因素，其大小影響電梯運行過程的整個時間，從而根本上決定了電梯運行效率，下面針對電梯運行的理想特性曲線對調(diào)速時間進(jìn)行分析：

1．梯形調(diào)速時間曲線以加速度a和最大速度V作為運行參數(shù)。在實際的運行過程中，可以根據(jù)運行距離H，產(chǎn)生兩張狀態(tài)：

當(dāng)H大于V2/a時，電梯的整個運行階段分為加速、勻速和減速，總的運行時間為T，則：T=2V/a + （H-2V2/a）/v =V/a + H/V

當(dāng)H小于或者等于V2/a時，運行過程為加速和減速，運行時間T=2

2．對于拋物線曲線而言，其時間推到起來可能比較復(fù)雜，但是可以通過三次方程式的擬合進(jìn)行合理的優(yōu)化，按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行有效的推到，必要時可以采用計算機(jī)進(jìn)行模擬，從而保證整個電梯運行過程的調(diào)速時間的最優(yōu)化。

梯形速度曲線以加速時間t和最大速度V為參數(shù)，在整個電梯運行過程中，可以根據(jù)垂直高度H，出現(xiàn)三種不同狀態(tài)的調(diào)速時間：

當(dāng)H>V/t時，電梯的整個運行過程分為全加速、勻速和全減速，總時間T=t+H/V

當(dāng)電梯的運行過程中出現(xiàn)加速和中減速時，運行時間T滿足一個三次方程式，對于方程式的根值就是其整個運行時間，其求解可通過計算機(jī)編程語言解決；

當(dāng)H3．拋物線—直線運行模式介于前兩中模式之間，其運行時間更短，電梯運行起來更加快捷，效率更高。

三、電梯安全運行的有效分析方法

（一）電梯動態(tài)模型的建立

結(jié)合實際電梯的整體機(jī)械機(jī)構(gòu)，我們可以將曳引機(jī)、平衡中、橋架、轎廂和平衡鏈等機(jī)構(gòu)作為支撐點，視為質(zhì)點，建立合適的動態(tài)模型，如圖4所示：

圖4電梯機(jī)械系動態(tài)模型

由圖4知，動態(tài)模型中可以采用基本的運動方程進(jìn)行有效的描述，將系統(tǒng)的動能表示出來，然后運用拉格朗日方程對其中的變量進(jìn)行求導(dǎo)、運算，從而實現(xiàn)電梯的有效分析。

整個系統(tǒng)的動能可以表示為：

系統(tǒng)的彈性勢能可以表示為：

由拉格朗日方程得：，其中Q為廣義力。

將上式進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得

實際運行過程中，電梯激勵主要伴隨著加速、減速而產(chǎn)生，結(jié)合實際運行過程中可能存在的質(zhì)量不平衡，從而出現(xiàn)比較嚴(yán)重的質(zhì)量偏差，從而使得實際的矩陣描述存在比較大的誤差，造成整個分析結(jié)果的誤差性，給乘客在實際乘坐過程中形成較差的舒適性。

（二）動態(tài)方程的求解

電梯運行到不同的樓層時，其轎廂與平衡重兩側(cè)的曳引鋼絲繩及平衡鏈長度都會發(fā)生明顯的變化，例如K1、k2、k3和k5的剛度值發(fā)生變化。在各個隔層之間進(jìn)行有效的理想化，系統(tǒng)的動態(tài)特性被看成是不變的，這樣就可以將原有的變系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為常系數(shù)微分方程。先對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散，然后對離散后的運動微分方程組進(jìn)行合理的運行模式建立，采用計算機(jī)語言，按照合理的方式建立有效的控制程序，在剛開始的運行過程中，可以將系統(tǒng)運行機(jī)構(gòu)分為多個離散周期，分段優(yōu)化，建立科學(xué)的動態(tài)分析模式，按照初值設(shè)定，輸入不同異常狀態(tài)值，從而檢測出異常原因。

通過計算機(jī)程序設(shè)計，可以將相關(guān)的一階或者二階函數(shù)進(jìn)行離散化，轉(zhuǎn)化成N份的時間間隔。離散后的常系數(shù)微分方程：其中，為阻尼比。

采用杜哈美積分求解可得正則坐標(biāo)系下的相

應(yīng)，如：

按照相關(guān)零初試條件，采用層層遞推的方法，可以獲得轎廂的振動速度，加速度：

從而更有效地分析出異常電梯的原因，提高了電梯的使用性。

四、工程案例

某現(xiàn)代化電梯控制系統(tǒng)，結(jié)合完備的故障監(jiān)測和保護(hù)裝置，能夠有效的對控制電路、安全電路進(jìn)行密切的實時監(jiān)測、部分故障診斷及安全保障。一旦發(fā)生必要的實時故障，部分控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行及時有效的指示并做出相應(yīng)的判斷，同時采用必要的解決方案。

安全檢測電路中在整個電路的回路過程中串聯(lián)了若干個功能觸點，這些觸點能夠有效的檢測若干個電梯運行故障：

1．若轎廂在到達(dá)上、下端站之間的某個距離范圍內(nèi)，檢測電路必須要檢測一下轎廂的速度是否在一定的范圍內(nèi)，滿足限速要求。如果過高，可以通過強(qiáng)迫斷電使電梯速度迅速下降，以避免沖頂和坐底，從而避免對乘客的傷害。若是電梯低于一定的速度時，可以使觸點結(jié)合，從而保證電梯緩慢地移動到平低層，避免電梯運行不到位。

2．轎廂可能會因為某種因素而出現(xiàn)不正常的平層現(xiàn)象，需要通過有效的重啟來保證各個環(huán)節(jié)的再次有效運行，從而出現(xiàn)在此升遷。最終達(dá)到電梯的正常?？?。

3．電梯轎門可以通過安全關(guān)閉實現(xiàn)觸點的有效監(jiān)測，保證整個電梯的安全啟動和制動，否則開門運行的話也將可能導(dǎo)致人員傷亡事故。

4．電梯每一層都有廳門，各個樓層廳門的門鎖觸點相互串聯(lián)接通安全回路實現(xiàn)有效的檢測，保證各廳門都關(guān)閉好時，門鎖才能閉合啟動電梯，從而保證整個電梯運行時乘客的安全。

安全回路中可以串聯(lián)多個觸點，通過不停的LED燈指示來實現(xiàn)不同運行故障的實時檢測，從而保障電梯運行異常的分析和實時處理，提高電梯的運行

效率。

五、結(jié)語

電梯是一種比較安全的交通工具，只要有效的進(jìn)行異常實時狀態(tài)分析，采用合理的程序分析方法，結(jié)合文明的操作，必然會為乘客帶來更加安全的服務(wù)

保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁淑英．淺談電梯安全按運行[J]．賞析焦煤科技，2006，

（6）．

[2]劉松國，韓樹新，李偉忠．電梯運行狀態(tài)檢測與故障遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)研究[J]．創(chuàng)意與實踐，2011，（10）．

[3]吳康祖，宮濤．淺談電梯安全裝置與測試[J]．安全衛(wèi)生，2007，（2）．

[4]吳偉常，陳炳炎，吳哲．電梯機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)分析[J]．湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，1995，（6）．

[5]翟玉文．電梯理想速度曲線的研究與實現(xiàn)[J]．吉林化工學(xué)院學(xué)報，1995，（3）．

[6]徐格寧，胡增榮．電梯速度曲線、行程及時間總和分析

[J]．中國工程機(jī)械學(xué)報，2004，（10）．

[7]李元康．電梯主要的安全保護(hù)系統(tǒng)淺析[J]．中國檢測技術(shù)，2006，（1）．

[8]陳同坤，汪傳民．電梯安全檢測技術(shù)案例分析[J]．工業(yè)控制技術(shù)，2008，（7）．

（責(zé)任編輯：劉 晶）