電梯門安全及其保護裝置探討

摘 要：隨著電梯在人們生活中的普及，其安全性也逐漸成為人們關注的焦點，而在電梯的安全保護系統(tǒng)中電梯門的安全及其保護裝置有著重要的地位，成為了電梯中最重要的安全保護系統(tǒng)之一。文章分析了各種類型電梯門的安全及保護裝置，希望能為電梯的安全使用和運行提供有益的借鑒。

關鍵詞：電梯門；安全保護裝置；機械觸板保護；光幕保護；激光保護

我國國民經濟的高速發(fā)展帶動了建筑行業(yè)的騰飛，高層建筑開始在社會中層出不窮，為了向人們在高層建筑中的工作和生活提供方便，電梯就成了人們垂直上下樓的最主要交通工具。據(jù)相關文章分析，當前我國電梯的應用數(shù)量每年以20%左右的速度迅猛增長著，已經漸漸成為了人們城市生活中必備的交通工具之一，因此有關電梯安全性的問題也就成為了人們關注的焦點之一。盡管隨著我國電梯技術的不斷發(fā)展，相關的電梯事故發(fā)生數(shù)量也顯示降低，但因為電梯事故的發(fā)生會在很大程度上威脅到搭乘人員的人身和生命安全，所以相關研究人員在電梯安全保護方面的不斷努力是很有必要的，而接下來我們就探討一番作為電梯安全系統(tǒng)中最重要的組成部分之一的電梯門安全保護系統(tǒng)的相關功能和特性。

1 有關電梯門的相關要素

1.1 有關電梯門保護的相關標準和規(guī)定

在我國《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）中對于電梯門的相關保護做了如下的規(guī)定：當乘客在搭乘電梯的時候，如果轎門已經或者將要夾住乘客身體的時候，電梯上應該有相關的設備能夠在這個時候使電梯的轎門自動打開，以防止對乘客產生傷害。這種裝置的保護作用能夠在主動關閉的轎門最后50mm的行程中被取消，但是及時在保護裝置被取消時對于主動轎門來說其動能也應小于10 J（此處參考了《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）第8.7.2.1.1.3 條和第 7.5.2.1.1.3 條的內容）。從技術層面上講，這部分內容與國際《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（EN 81-1：1998）標準中的相關內容是等同的，因此電梯生產企業(yè)在滿足了國內《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）標準之后，也就符合了相關的國際技術規(guī)范和標準。從國家相關的電梯制造和安裝技術規(guī)范中可以看出，電梯在制造、安裝和使用的過程中必須有們安全及其保護裝置的存在，但是對于電梯中相關門安全及其保護裝置的位置、類型和保護方式并沒有做出具體的規(guī)定和解釋，這就在相關電梯設計和制造人員的具體工作執(zhí)行中產生了一些混亂。

1.2 電梯門保護的種類

電梯門安全保護系統(tǒng)按照功能來分析有較多的類型，而且在現(xiàn)實生活中其使用范圍也不止限于電梯門的安裝和使用上，還可以被應用于任何相關的自動開關門類的設備上，以更好的方便使用和保護人們的安全。根據(jù)電梯門保護的功能分析，我們可將其分為兩大類，而每一類在特性方面又適用于不同的場合，其分類如下：

首先是機械門保護系統(tǒng)，在這種保護系統(tǒng)中又包含了機械安全觸板保護系統(tǒng)和門機保護系統(tǒng)；其次是光電門保護系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)下又可分為兩維光幕保護系統(tǒng)、單光束門保護系統(tǒng)、光幕和安全觸板的二合一光幕保護系統(tǒng)、以及三維光幕保護系統(tǒng)。

2 機械門安全保護裝置

2.1 門機保護裝置

這種系統(tǒng)主要是將乘客保護模塊集成到門機保護系統(tǒng)中，這種保護方式多是應用于在已經碰撞的情況下，其原理就是碰撞發(fā)生時，電動機的轉動就會受阻，這時用來檢測電動機運行狀態(tài)的相關檢測裝置就會在檢測到這一受阻狀態(tài)，并將信號通過控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)再使門機做出反方向運動的動作，既保護了乘客，也預防了門機受損。但是這種門機保護系統(tǒng)的作用機制是在碰撞已經發(fā)生的情況下作用的，且這種撞擊實際上多在100N以上，所以對于老人、弱者或小孩等可能會產生一定的傷害。門機保護功能在我國《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）第7.5.2.1.1.2條中有如下的規(guī)定：在平均的關門速度下電梯轎門及與其連接的各零件動能的計算值和測量值都不應該大于10J，而關于其平均速度的計算中，其總行程要在對中分門中每個動門都減去25mm，在對旁開門中要減去主動轎門最后行程末端的50mm。所以在這種要求下可知，這種門機保護系統(tǒng)對于運動質量和門機有著較高的要求，只有將門機的運動部件質量降低，并通過控制系統(tǒng)降低重開門力才能將這種系統(tǒng)的保護功能發(fā)揮地更好，而我們可以根據(jù)關門動能的計算公式e=1/2mv2，將門機的運動部件質量計算出來。

2.2 機械觸板門保護裝置

這種保護裝置成本較低，設計簡單，通常是在支架的固定下安裝在門板上，所以從安裝和維修的角度來講，這種保護系統(tǒng)都有很大優(yōu)勢。所以在諸如住宅、商場等場所的使用較為普遍，從材料角度看有鋁合金和鐵觸板兩類；從結構特點來看主要包括雙安全觸板+光束/光幕、單安全觸板+雙光束、單安全觸板+單光束、雙安全觸板等。其工作原理主要是在電梯門關閉時，觸板往往會先接觸到乘客，然后它信號傳送給控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)控制電梯門及時打開，但是如果在電梯關門速度較快的情況下，有經驗的人為了防止電梯門的碰撞可能會提前觸碰觸板或做出躲避電梯門的動作，而這對于老人、弱者或小孩等可能也會造成傷害。

3 光電門保護裝置

3.1 光束門保護裝置

鑒于光束的直徑較小，而且在對物體的感知范圍方面也很有限制，所以其不能單獨而多是和觸板結合在一起使用才能發(fā)揮其價值。通常情況下會在安全觸板或者轎廂前圍壁上設置光束，且對于數(shù)量沒有明確的規(guī)定。其工作原理主要是當物體被光束感知后，電梯門就會收到自動開啟的信號，然后做出開門的動作，但是這種光束并不能作為獨立的保護裝置而被應用，而且在很多城市也不會通過驗收。

3.2 光幕門保護裝置

這種光幕門保護裝置的使用在很大程度上改善了乘客對于電梯的使用體驗，因為和機械安全觸板不同，它采用了無精密機械傳感器和無機械運動部件，所以其本身在工作的過程中可以避免與乘客或物體的直接接觸，從而有效的保護了乘客和物品的安全，對于電梯而言其在很少碰撞的情況下也降低了故障發(fā)生率，提高了使用的可靠性。這種光電保護系統(tǒng)產品的開發(fā)已經有很多種類，許多實力較強的電梯制造公司也積極地加入到這種系統(tǒng)的研發(fā)和生產中。

在光幕門保護裝置系統(tǒng)中，轎門板多是光幕設置的位置，并且和光幕電纜一起隨著轎門的開關而做出循環(huán)往復的運動，同時為了避免對光幕電纜和發(fā)射、接收端在隨電梯門的往復開關運動中因摩擦等而產生損害，相關工作人員在對這種保護裝置進行安裝的過程中多將纜線用導鏈捆束起來。光幕系統(tǒng)是由發(fā)射器、接收器、控制器和電纜共同組成的一個，發(fā)射器和接收器多是被設置于電梯轎門或者轎廂的兩側，控制器多是被設置于轎廂頂部。這種保護系統(tǒng)的工作原理是當發(fā)射器發(fā)出的光束遇到通過或是即將通過的乘客或物品時，接收端對于光束的接受就會受阻，從而使開門信號被控制系統(tǒng)發(fā)出，門機在接受到相關指令后就會做出開門的運動。因為光幕門保護裝置中其掃描精度和系統(tǒng)的反應靈敏度在很大程度上依賴于光束數(shù)量的多少，所以光束數(shù)量在光幕門保護系統(tǒng)中占有重要的地位。雖然隨著光束數(shù)量的增多，光幕門保護系統(tǒng)的掃描精度和反應速度會得到提高，但是著也使裝置在成本方面增加很多，所以當前光幕保護裝置產品的價格也跟隨著光幕從24線光束到194線光束的變化而差異較大，但是為了保證電梯使用過程中的安全性，企業(yè)在選擇相關光幕保護裝置的產品時，要盡可能地選擇光束較多的產品。這種保護裝置在隨著電梯門關閉的過程中其光束的數(shù)量也會逐漸減少，這就會使光幕保護裝置形成檢測盲區(qū)，其靈敏度也會降低，所以其可能會對比較比較薄的物體并非十分敏感，如女士的裙子等，最終可能會使其被轎門夾住的風險增大，這也是為什么在選擇這類產品時要注重光束數(shù)量的原因之一。

3.2.1 兩維光幕保護裝置

兩維光幕保護裝置光束的發(fā)射數(shù)量可以根據(jù)電梯門關閉距離的大小而產生變化，因為其光束是相互交錯地在電梯門扇運動的方向形成反應面，所以其感知和反應的靈敏度很高，當物體或乘客進入其感知范圍后都能被敏捷地感知。兩維光幕保護裝置的工作原理是每個探測束的形成都是由一個紅外發(fā)射管、對應的紅外接受管和紅外光束三部分筑成，在控制系統(tǒng)的的管理下形成一個由紅外線組成的保護光幕。當光幕中的紅外線被物體或者乘客阻擋之后，系統(tǒng)就會在0.1s內依此做出預警和驗證反應，當阻擋被驗證通過后就會通過控制系統(tǒng)使電梯門做相反方向的運動，因為這種保護系統(tǒng)的優(yōu)越性能和成本隨著技術創(chuàng)新的不斷降低，其普及也會越來越近。

3.2.2 二合一光幕和三維光幕保護裝置

二合一光幕保護裝置是由以光幕為中心并加上安全觸板輔助功能的保護裝置，主要是將光幕安置于安全觸板的邊緣部分，從而實現(xiàn)了電氣和機械方面保護的二合一，但是這種二合一使得保護裝置在安裝、維護方面比單純的一個方面有著更高的要求，所以這種保護裝置在成本方面是這兩種單純裝置的綜合，一般多是被用于較高檔的場所。

三維光幕保護裝置其監(jiān)測感應區(qū)域是多方位的，在二維光幕的基礎上增加了向外的紅外線發(fā)射和接受管，在這種保護裝置中物體阻擋并反射的發(fā)射管發(fā)出的紅外線被接收器接受，電梯門會自動打開，相比于其它，這種系統(tǒng)具有智能化和自動化的優(yōu)點，這種保護裝置多倍用于高檔的建筑中，由于其感應區(qū)的與眾不同，對其安裝要嚴格按照標準執(zhí)行。

國際和國內的有關電梯生產規(guī)范和技術標準都對電梯門的保護做出了一定的要求，并組成了電梯安全保護系統(tǒng)的主要部分，隨著我國經濟的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對于電梯安全性和人性化的要求也會越來越嚴格，所以如何使電梯的設計和生產更加符合使用者這方面的需求已經成為相關研究人員和電梯生產企業(yè)必須關注的焦點之一。

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