自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器原理及檢驗(yàn)要點(diǎn)

梁敏健 湯景升

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519000）

自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器原理及檢驗(yàn)要點(diǎn)

梁敏健 湯景升

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519000）

附加制動(dòng)器是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道非常重要的安全裝置，特別是對(duì)于公共交通型自動(dòng)扶梯，附加制動(dòng)器的日常維護(hù)保養(yǎng)以及定期檢測(cè)對(duì)保障乘客的公共安全有重要作用。本文介紹了幾種不同型式附加制動(dòng)器的原理與特點(diǎn)，并結(jié)合檢測(cè)案例對(duì)GB 16899—2011中容易造成困惑的標(biāo)準(zhǔn)條款進(jìn)行了解析，可以加深從業(yè)人員對(duì)附加制動(dòng)器原理、特點(diǎn)以及其標(biāo)準(zhǔn)要求的理解，有助于日常保養(yǎng)維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。

自動(dòng)扶梯 超速 逆轉(zhuǎn) 附加制動(dòng)器

1 附加制動(dòng)器的重要性

附加制動(dòng)器是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道中非常重要的安全保護(hù)裝置，有人把它比喻成垂直電梯中的“安全鉗”，是扼守自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道失控的最后一道防線，可見其重要性。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011以及檢驗(yàn)規(guī)則TSG T7005—2012都對(duì)其有嚴(yán)格的要求和規(guī)定。

然而在數(shù)量眾多的在用自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道中，具有附加制動(dòng)器的比例不高，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員對(duì)附加制動(dòng)器接觸不是很多，對(duì)常見附加制動(dòng)器結(jié)構(gòu)、原理不是很熟悉，在實(shí)際檢驗(yàn)中容易困惑，給扶梯檢驗(yàn)工作帶來不便甚至留下安全隱患。筆者研究了多個(gè)一線品牌自動(dòng)扶梯的附加制動(dòng)器，進(jìn)行了大量的實(shí)際檢測(cè)。針對(duì)幾種不同型式的附加制動(dòng)器的原理及特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際檢測(cè)案例對(duì)附加制動(dòng)器檢測(cè)中容易造成困惑或者誤解的地方進(jìn)行一一解析。

2 常見扶梯附加制動(dòng)器的原理及特點(diǎn)

自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器一般由檢測(cè)裝置（速度監(jiān)測(cè)傳感器或電氣開關(guān)）、觸發(fā)裝置（電磁鐵）、制動(dòng)塊（棘爪、楔塊）、摩擦片和制動(dòng)輪（盤）組成。扶梯運(yùn)行時(shí)，當(dāng)傳感器或電氣開關(guān)檢測(cè)到故障（超速或逆轉(zhuǎn)），扶梯控制系統(tǒng)切斷電磁鐵電流，電磁鐵釋放，觸發(fā)棘爪或制動(dòng)塊，使得安裝在梯級(jí)鏈輪上的制動(dòng)盤與摩擦片相互摩擦，直至扶梯完全制停。附加制動(dòng)器的具體型式根據(jù)每個(gè)廠家的設(shè)計(jì)而不同，以下介紹三種不同型式的附加制動(dòng)器。

2.1 棘輪棘爪式附加制動(dòng)器

圖1為廣州日立的一種棘輪棘爪式附加制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是該附加制動(dòng)器與梯級(jí)鏈輪配合安裝時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，10是棘輪、20是制動(dòng)盤、30是制動(dòng)壓盤、50是梯級(jí)鏈輪。如圖2所示，該附加制動(dòng)器由棘輪、制動(dòng)盤和制動(dòng)壓盤等組成。

圖1 棘輪棘爪式附加制動(dòng)器示意圖

圖2 附加制動(dòng)器與梯級(jí)鏈輪配合安裝結(jié)構(gòu)示意圖

制動(dòng)盤設(shè)置于棘輪和制動(dòng)壓盤之間，且通過螺栓直接與梯級(jí)驅(qū)動(dòng)鏈輪相互固定連接。制動(dòng)壓盤通過預(yù)緊螺栓與棘輪相連接，預(yù)緊螺栓上套有蝶形彈簧，為制動(dòng)盤與制動(dòng)壓盤和棘輪之間提供靜摩擦力。當(dāng)扶梯正常運(yùn)行時(shí)，梯級(jí)鏈輪帶動(dòng)制動(dòng)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，制動(dòng)壓盤和棘輪在靜摩擦力的作用下與制動(dòng)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)附加制動(dòng)器觸發(fā)裝置動(dòng)作時(shí)（一般是電磁閥釋放，棘爪收緊制動(dòng)棘輪，如圖3所示），棘輪和制動(dòng)壓盤迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但梯級(jí)鏈輪和制動(dòng)盤在巨大的慣性作用下要繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此制動(dòng)盤克服它與棘輪以及制動(dòng)壓盤之間的靜摩擦，轉(zhuǎn)為滑動(dòng)摩擦力，繼續(xù)減速轉(zhuǎn)動(dòng)直至停止，完成制動(dòng)過程[1]。

棘輪棘爪式附加制動(dòng)器是目前較為常用的型式。常用棘輪棘爪式附加制動(dòng)器動(dòng)作后，扶梯無法再次啟動(dòng)，需要短接安全回路，上行起動(dòng)，以便棘爪縮回才可運(yùn)行；其次附加制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大沖擊，令梯級(jí)上的乘客產(chǎn)生劇烈晃動(dòng)，容易造成人員傷害；而且巨大沖擊會(huì)影響自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)于梯級(jí)軌跡的位置精度，一般在動(dòng)作后需要重新調(diào)整。

圖3 棘爪棘輪制動(dòng)示意圖

2.2 可自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)性能的盤式附加制動(dòng)器

常用的棘輪棘爪附加制動(dòng)器的制動(dòng)性能很大程度上取決于摩擦輪與摩擦片之間的預(yù)緊力，調(diào)整較為麻煩，對(duì)不同提升高度和載荷的適應(yīng)能力差。近年來，某公司發(fā)明了一種新型可以自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)性能的附加制動(dòng)器，圖4是其結(jié)構(gòu)圖，圖5是制動(dòng)距離閉環(huán)控制示意圖。當(dāng)扶梯正常運(yùn)行時(shí)，電磁鐵通電克服彈簧力，推動(dòng)滑塊，通過連桿作用使得摩擦片與制動(dòng)輪完全分離，此時(shí)制動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)扶梯檢測(cè)出故障（如超速1.4倍或逆轉(zhuǎn)），控制器將降低或切斷通過電磁閥的電流，使得滑塊在彈簧作用下移動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)摩擦組件（摩擦片及安裝盤）壓緊制動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過程。同時(shí)，還通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)扶梯制動(dòng)距離，與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，驅(qū)動(dòng)控制器通過調(diào)整輸出電流控制電磁鐵的輸出力，從而調(diào)整制動(dòng)力。該類附加制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是增加了反饋機(jī)構(gòu)，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，在制動(dòng)過程可以自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力，制動(dòng)平穩(wěn)可靠[2]。

圖4 自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)性能附加制動(dòng)器示意圖

圖5 制動(dòng)距離閉環(huán)控制示意圖

2.3 鼓式制動(dòng)器

圖6是一種鼓式附加制動(dòng)器。扶梯正常運(yùn)行時(shí)，電磁鐵通電，通過制動(dòng)臂壓縮彈簧，使得制動(dòng)片與驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)壁完全分離。在需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵失電，從而使得制動(dòng)片在彈簧的作用下向兩側(cè)張開與驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，使得扶梯制停止。附加制動(dòng)器動(dòng)作后，只需給電磁鐵重新通電，彈簧再次被壓縮，制動(dòng)解除[3]。

圖6 鼓式附加制動(dòng)器示意圖

3 附加制動(dòng)器檢測(cè)注意要點(diǎn)

3.1 附加制動(dòng)器的動(dòng)作方式檢驗(yàn)

目前，附加制動(dòng)器基本都采用電磁鐵觸發(fā)，正常工作時(shí)，電磁鐵保持吸合，當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，電磁鐵失電釋放，附加制動(dòng)器動(dòng)作。但市場(chǎng)上也有電磁鐵得電，附加制動(dòng)器才動(dòng)作的產(chǎn)品，該類產(chǎn)品不符合GB 16899—2011中5.12.1.1.1要求：在5.12.1.1.2中列出的自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道電氣設(shè)備的任何一種故障，如果在5.12.1.1.3或者附錄B條件下不能排除，則本身不應(yīng)成為自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的危險(xiǎn)狀態(tài)原因。5.12.1.1.2可能出現(xiàn)的故障：a)無電壓；b)電壓降低[4]。得電動(dòng)作型附加制動(dòng)器可能會(huì)由于城市供電不穩(wěn)（電壓低于電磁鐵工作電壓），或者電磁鐵接線接觸不良導(dǎo)致失電等原因?qū)е卤Ｗo(hù)功能失效，因此不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 附加制動(dòng)器的動(dòng)作速度檢測(cè)

目前，有些廠家的扶梯在超速至名義速度1.2倍前就會(huì)動(dòng)作（如西子奧的斯的XO21NP等），很多人會(huì)感到困惑，誤認(rèn)為超速1.2倍前停止運(yùn)行是超速保護(hù)功能，超速1.4倍前停止運(yùn)行才是附加制動(dòng)器動(dòng)作。GB 16899—2011中5.4.2.2.4規(guī)定附加制動(dòng)器在下列任何一種情況下都應(yīng)起作用：a)在速度超過名義速度1.4倍前；b)在梯級(jí)、踏板或者膠帶改變規(guī)定運(yùn)行方向時(shí)[4]。因此，從標(biāo)準(zhǔn)要求來看，1.4倍只是上限，所以1.2倍自然也是符合要求，也就是說在扶梯超速至名義速度1.2倍前，其超速保護(hù)裝置動(dòng)作，同時(shí)觸發(fā)工作制動(dòng)器和附加制動(dòng)器制停扶梯，這也是符合標(biāo)準(zhǔn)的。而有些廠家的扶梯分別設(shè)置了兩個(gè)超速保護(hù)裝置，其中一個(gè)動(dòng)作閾值是1.2倍名義速度，只觸發(fā)工作制動(dòng)器；另一個(gè)是1.3倍名義速度同時(shí)觸發(fā)附加制動(dòng)器和工作制動(dòng)器。檢測(cè)該類具有兩個(gè)不同閾值的超速保護(hù)裝置，可以利用目前業(yè)界最新推出的自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀接入扶梯動(dòng)力系統(tǒng)，啟動(dòng)扶梯后驅(qū)動(dòng)扶梯超速至1.2倍，進(jìn)行定量檢測(cè)，驗(yàn)證其中一個(gè)保護(hù)裝置是否滿足要求，然后短接或拆除1.2倍超速保護(hù)裝置（如圖7所示），把扶梯驅(qū)動(dòng)到1.4倍超速狀態(tài)進(jìn)行定量檢測(cè)，驗(yàn)證其另一個(gè)超速保護(hù)裝置是否能觸發(fā)附加制動(dòng)器，并制停扶梯。

圖7 超速保護(hù)開關(guān)

3.3 附加制動(dòng)器的制動(dòng)性能檢驗(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），人為觸發(fā)附加制動(dòng)器，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)。有兩點(diǎn)值得注意，一是試驗(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。筆者遇到一個(gè)檢驗(yàn)案例，筆者利用自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀對(duì)某火車站一臺(tái)公共交通型扶梯進(jìn)行定期檢測(cè)，把扶梯驅(qū)動(dòng)到超速狀態(tài)，由于超速保護(hù)裝置動(dòng)作，引起工作制動(dòng)器和附加制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作，剎車曲線如圖8所示，制動(dòng)距離大約45cm；但當(dāng)筆者人為保持工作制動(dòng)器開閘，再次進(jìn)行試驗(yàn)，附加制動(dòng)器動(dòng)作后剎車曲線如圖9所示，目測(cè)剎車距離超過3m，扶梯幾乎是以慣性溜車方式停下來的。后來經(jīng)檢查，是附加制動(dòng)器的機(jī)械部分調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致附加制動(dòng)器雖然動(dòng)作，但基本沒有剎車效果。

還有一個(gè)值得注意的問題，目前很多扶梯附加制動(dòng)器除了在超速和逆轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)作，在電源故障或安全回路失電時(shí)也會(huì)動(dòng)作，如果當(dāng)附加制動(dòng)器在電源故障或安全回路失電時(shí)與工作制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作，則在其兩者同時(shí)作用下的制停距離還要滿足GB 16899—2011中5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4的規(guī)定。但有些廠家在附加制動(dòng)器觸發(fā)機(jī)構(gòu)中加入了延時(shí)程序或延時(shí)電路，當(dāng)扶梯超速或逆轉(zhuǎn)，附加制動(dòng)器與工作制動(dòng)器立刻同時(shí)動(dòng)作；但當(dāng)外部供電故障或安全回路故障時(shí)，附加制動(dòng)器比工作制動(dòng)器延時(shí)大約4s后（工作制動(dòng)器已經(jīng)把扶梯制停了）才會(huì)動(dòng)作。類似這樣設(shè)計(jì)的扶梯則不需滿足GB 16899—2011中5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4規(guī)定的制停距離要求。

圖8 扶梯實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線圖

圖9 扶梯實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線圖

4 結(jié)束語

附加制動(dòng)器是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道中非常重要的安全保護(hù)裝置，熟悉不同型式附加制動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)，以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中附加制動(dòng)器有關(guān)條款的正確理解將有利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作。

[1] 日立電梯（廣州）自動(dòng)扶梯有限公司.附加制動(dòng)器的新型滑動(dòng)裝置和附加制動(dòng)器：中國(guó)，201320293731.0[P]. 2013-05-24.

[2] 廣州廣日電梯工業(yè)有限公司.自調(diào)節(jié)制動(dòng)距離的附加制動(dòng)器以及包含該附加制動(dòng)器的自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道：中國(guó)，201410476217.X[P]. 2014-09-17.

[3] 巨人通力電梯有限公司.一種適用于自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的附加制動(dòng)器：中國(guó)，201320560106.8[P]. 2013-09-11.

[4] 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].

[5] 陳傳斌.電梯制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和制動(dòng)力的理論分析與計(jì)算[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2007，23（12）：23-25.

[6] 張傳基.制動(dòng)器二次制動(dòng)模式的分析[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2015，31（04）：49-52.

The Principle and Key Test Points of Escalator Auxiliary Brakes

Liang Minjian Tang Jingsheng
(Guangdong Province Special Equipment Inspection and Research Institude Zhuhai branch Zhuhai 519000)

Auxiliary brake is an important safety device of escalator and moving walk. Especially for escalator for public transport, daily maintenance and regular check of auxiliary brake play an important role in the protection of the safety of the passengers. This paper introduces the principle and characteristics of several different types of auxiliary brakes, and analyzes some confusing terms in GB 16899—2011 combining with several related test cases, which can help to deepen the understanding of the principle, characteristics and requirements of auxiliary brakes and be conducive to the daily maintenance and test.

Escalator Speed exceeding Reversal Auxiliary brake

X941

B

1673－257X(2015)10-0041-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.10.010

梁敏健（1984～)，男，博士，工程師，從事機(jī)電類特種設(shè)備檢測(cè)技術(shù)及儀器的研發(fā)工作。

2015-05-29 ）