一種將自動扶梯驅(qū)動鏈斷鏈保護裝置改造為附加制動器的方法

戚政武 林曉明 梁敏健

（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519002）

一種將自動扶梯驅(qū)動鏈斷鏈保護裝置改造為附加制動器的方法

戚政武 林曉明 梁敏健

（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519002）

根據(jù)標準要求，采用單排驅(qū)動鏈的自動扶梯，須設置附加制動器。本文討論了對于早期生產(chǎn)的某品牌自動扶梯，如何利用其本身的驅(qū)動鏈斷鏈檢測及其保護裝置，將其改造成為符合要求的附加制動器，并對其結(jié)構(gòu)圖和電氣原理圖進行了介紹和分析，最后還提及了在改造之后如何進行檢驗其功能的方法。

自動扶梯 驅(qū)動鏈 附加制動器

1 背景

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

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

對于自動扶梯是否需要安裝附加制動器，在檢規(guī)TSG T7005—2012《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—自動扶梯與自動人行道》中要求當自動扶梯的工作制動器和梯級驅(qū)動裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條或者多根單排鏈條連接時，必須設置附加制動器[2]。

同時，自動扶梯制造標準GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道制造與安裝安全規(guī)范》中對附加制動器有下列要求：

1）和梯級鏈用軸、齒輪、多排鏈條或多根單排鏈條進行連接；

2）應是機械式，靠摩擦原理并利用機械結(jié)構(gòu)來制動；

3）應使帶載向下運行的自動扶梯以不大于1m/s2的減速度制停；

4）動作時應同時切斷自動扶梯的控制電路；

5）應在自動扶梯速度超過1.4倍之前或者發(fā)生逆轉(zhuǎn)時都能夠動作[3]。

由此可見，標準與檢規(guī)都對自動扶梯是否需要安裝附加制動器以及對附加制動器本身有著嚴格的要求。

近日，在對某品牌的自動扶梯進行定期檢驗時，檢驗人員發(fā)現(xiàn)該自動扶梯的使用年限較久，生產(chǎn)日期是1996年，其驅(qū)動鏈是單排鏈（見圖1）。根據(jù)檢規(guī)要求，當自動扶梯的工作制動器和梯級鏈之間不是用多排鏈條或多根單排鏈條連接時必須設置附加制動器，因此該自動扶梯不符合要求，須進行整改。

圖1 單排驅(qū)動鏈

該問題的產(chǎn)生有其歷史原因，當時制造標準并未作相關(guān)要求；在2002版《自動扶梯監(jiān)督檢驗規(guī)程》當中，該項目也被標注為帶星號項目，在定期檢驗時亦不作要求。因此長期以來，檢驗人員對這種自動扶梯采用單排驅(qū)動鏈的情況沒有提出整改要求，導致一直存在安全隱患。

在新檢規(guī)TSG T7005—2012頒布之后，該項目成為了定期檢驗中的一個重要項目，同時也沒有了星號標注。也就是說，在定期檢驗時必須對附加制動器進行檢查，對不符合的幾種情形也必須要求增設附加制動器。因此，根據(jù)該條款內(nèi)容，自動扶梯采用單排鏈作為主驅(qū)動鏈的必須增加附加制動器，相關(guān)單位必須對這類自動扶梯進行整改。

2 改造方案

對于該類型自動扶梯來說，直接在桁架內(nèi)加裝一套附加制動器是最好的整改方式，完全能夠滿足標準法規(guī)的要求。但由于該自動扶梯的桁架位置空間不足，難以在驅(qū)動轉(zhuǎn)向部位（上機房）增加一整套現(xiàn)成的附加制動器；同時，使用單位又無法接受將整個自動扶梯從建筑物上拆除，然后從旁邊著手整改的方案，因為這樣將導致半個商場須停業(yè)。因此，解決這個棘手問題的關(guān)鍵在于：如何利用現(xiàn)有的空間增加一套符合附加制動器要求的裝置。

首先來看附加制動器的要求：附加制動器與梯級鏈之間應用軸、齒輪或多排鏈條連接，且應為機械式、利用摩擦原理進行制動。由此可見，它應能直接制停驅(qū)動輪，并且制停的方式應該是直接的，不能通過間接的方式來實現(xiàn)，如皮帶等方式。

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

最后，附加制動器在動作開始時應強制切斷控制電路，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（梯級改變規(guī)定的運行方向時）。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，并且能夠檢測出自動扶梯的速度。通常來說，附加制動器的測速系統(tǒng)應該是與安全相關(guān)的可編程電子系統(tǒng)，應達到SIL2的要求，應對此進行型式試驗并進行驗證。

綜上所述，增加一套裝置，使其符合上述幾點，則可以滿足相關(guān)標準法規(guī)的要求。對于該自動扶梯來說，可以利用現(xiàn)有的自動扶梯桁架空間，以及現(xiàn)成的驅(qū)動鏈斷鏈保護系統(tǒng)，增加一套裝置，實現(xiàn)附加制動器的功能。

3 動作原理

現(xiàn)場考察可發(fā)現(xiàn)，該類型的自動扶梯在正常條件下，其制停完全依賴設置在驅(qū)動主機上的制動器，附加制動器則不起制動作用。只有當主驅(qū)動鏈條斷裂（或松弛）后，梯級驅(qū)動部分失去了主制動器提供的制動力，這時主驅(qū)動鏈條斷裂保護開關(guān)便動作，保護裝置起作用并制停自動扶梯[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)動主機上面，活動鐵芯通過水平連桿推動一個擺臂裝置。擺臂另一端固定在桁架上，能小幅擺動。垂直連桿的有一個缺口，擺臂在此缺口處卡住垂直連桿。連桿下面是原來的驅(qū)動鏈斷鏈保護裝置，能直接作用在梯級驅(qū)動輪上，通過摩擦力來制停自動扶梯。

這樣安裝的原因是，為了利用驅(qū)動站的有限空間來加裝這樣一套裝置，必須綜合考慮各項要求。例如，可以將電磁閥安裝在自動扶梯的主機上面，以節(jié)省不多的站立空間。同時，該裝置的動作對象利用原來的驅(qū)動鏈斷鏈保護裝置，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

該裝置的動作原理為：自動扶梯原來的速度檢測裝置在梯級回路上部和下部分別裝有一個光電開關(guān)以及梯級輪旁的接近開關(guān)，這樣能分別實現(xiàn)運行方向和速度的監(jiān)測。光電開關(guān)和接近開關(guān)的信號分別送入PLC的輸入端，檢測回路的運轉(zhuǎn)方向和速度。

當檢測到自動扶梯的速度到達額定速度的1.4倍時，或者梯級、踏板或膠帶改變其規(guī)定運行方向時，PLC輸入點任意得到一信號，PLC給出指令觸發(fā)電磁閥動作，給電磁閥供電的接觸器的線圈失電，電磁閥失電，此時電磁閥活動鐵芯將彈出，推動水平連桿并帶動一個擺臂裝置做小幅擺動，使被其卡住的垂直連桿掉下，觸發(fā)原有的驅(qū)動鏈斷鏈動作裝置將梯級驅(qū)動輪卡住，通過輪齒和輪軸之間的機械摩擦過程，將自動扶梯可靠制停；同時，PLC的輸出端工作制動器供電接觸器線圈失電，斷開安全回路并使自動扶梯的工作制動器同時動作，自動扶梯可以完全被制停[5]。

實物圖見圖3。

圖3 實物圖

4 電氣原理圖

通過自動扶梯原來的速度檢測裝置來測量梯級的速度，速度的信號傳到PLC上面，PLC再根據(jù)速度的變化來控制電磁閥。當檢測到自動扶梯的速度到達額定速度的1.4倍時，便給出指令觸發(fā)電磁閥動作。

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，測速裝置的信號接入X0點。

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

當測速信號達到額定速度的1.4倍時，調(diào)速電子板里面的程序?qū)l(fā)出指令，使Y4點輸出動作信號，使電磁閥動作，制停自動扶梯。同時，Y3輸出切斷安全回路的信號，使安全回路繼電器斷開，工作制動器下閘。

5 檢驗方法

增加了此套裝置之后，因為屬于自動扶梯的改造，須報當?shù)乇O(jiān)管部門和檢驗機構(gòu)進行監(jiān)督檢驗。

5.1 利用制動載荷的檢驗方法

1）首先，必須完成改造檢驗中的所有正常檢驗項目，如資料查閱、安全尺寸測量、安全裝置試驗等。

2）檢查電氣原理圖，確保沒有問題。然后進行手動動作試驗，確認安全開關(guān)的動作能斷開自動扶梯的安全回路。最后，進行附加制動器的載荷試驗。

附加制動器的制動性能檢驗一般采用如下方法：將總制動載荷砝碼均勻分布在扶梯上部2/3梯級上，向下運行扶梯，人為保持工作制動器處于開閘狀態(tài)，使工作制動器失效，并手動觸發(fā)附加制動器，自動扶梯應能可靠制停（定期檢驗時可做空載制動試驗）。這里值得注意的是，試驗時要強行保持工作制動器在打開狀態(tài)，這樣才能獨立反映附加制動器的制停效果[6]。

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

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

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

5.2 利用自動扶梯綜合檢測儀進行制停距離的檢驗

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

選擇“制動距離”項目，然后用鑰匙啟動自動扶梯，待其正常運行、到達名義速度時，在手持操作器屏幕上按壓啟動試驗按鈕，使得自動扶梯制停，工作制動器動作，測出其制動減速度，檢查是否滿足國家標準GB 16899—2011的要求（不應大于1m/s2）。

6 結(jié)束語

對于早期生產(chǎn)的單排鏈自動扶梯來說，利用其本身的驅(qū)動鏈斷鏈檢測裝置，將其改造成為符合要求的附加制動器，是一種經(jīng)濟適用的改造方案，易于被使用單位和維保單位所接受，同時也滿足了標準要求，保障了自動扶梯的運行安全和乘客的使用安全。

[1] 劉紅娟，徐晶．自動扶梯附加制動器的改良設計[J]．佳木斯教育學院學報，2012(9)：396-397.

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

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

[4] 李文鵬，趙?。詣臃鎏莞郊又苿悠饔|發(fā)開關(guān)的安裝位置[J]．中國特種設備安全，2011，27(12)：19-21.

[5] 張銀輝．對某型號自動扶梯附加制動器的改進[J]．安全，2016，37(02)：16-18.

[6] 梁敏健，湯景升．自動扶梯附加制動器原理及檢驗要點[J]．中國特種設備安全，2015，31(10)：41-44.

[7] 戚政武．DB44/T 1137—2013 《自動扶梯和自動人行道的超速與非操縱逆轉(zhuǎn)保護功能試驗方法》標準解讀[J]. 中國標準導報，2015(01)：30-33.

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

[國家質(zhì)檢總局科技計劃項目：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，高級工程師，從事特種設備檢驗與管理及檢驗儀器開發(fā)與利用工作。

2016-05-30）