電梯門系統(tǒng)的防夾保護(hù)分析

高 勇 屈名勝

（陜西省特種設(shè)備質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)中心 西安 710048）

電梯門系統(tǒng)的防夾保護(hù)分析

高 勇 屈名勝

（陜西省特種設(shè)備質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)中心 西安 710048）

電梯層門的防夾保護(hù)裝置對(duì)通過(guò)層門的人員具有很好的保護(hù)作用，但幾起由于遛狗繩被夾住而引發(fā)人員受傷的事故暴露出電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)裝置的功能存在不足。本文通過(guò)兩起由遛狗繩引發(fā)的電梯事故案例分析，給出了提高電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)裝置安全性的方法和建議。

電梯 門系統(tǒng) 光幕 防夾保護(hù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在所發(fā)生電梯事故中，發(fā)生在門系統(tǒng)的事故所占比重最大，發(fā)生也最為頻繁，占80%左右[1]。門系統(tǒng)事故之所以發(fā)生頻率最高，一方面是乘客與之接觸的頻次高，另一方面電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)裝置不完善也是造成這類事故的主要原因。

1 案例回顧

事故一：某3歲幼童和父母外出遛狗，家長(zhǎng)將遛狗繩拴在了幼童的手指上。出門后，狗迅速跑進(jìn)電梯。幼童沒有及時(shí)進(jìn)入電梯，電梯關(guān)門后運(yùn)行，遛狗繩將幼童的一根手指拽掉。

事故二：某64歲老人，出去遛狗回來(lái)在樓下等電梯，電梯門打開后狗就立刻鉆進(jìn)了電梯，老人未及時(shí)進(jìn)入電梯，電梯關(guān)門后開始上行，她左手無(wú)名指被拽斷。

2 事故原因分析

2.1 事故產(chǎn)生的原因

1）從人的角度講，造成上述事故的直接原因是當(dāng)事人缺乏安全乘坐電梯的基本知識(shí)所致。一是在電梯開門過(guò)程中，當(dāng)事人沒有看管好寵物，讓它隨便進(jìn)出轎廂。二是電梯到達(dá)目的層站，在轎廂外，沒有及時(shí)按呼梯按鈕使電梯停住，人沒有及時(shí)進(jìn)出轎廂，電梯在一定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)其他樓層的呼梯信號(hào)或內(nèi)選信號(hào)，電梯關(guān)門運(yùn)行，寵物和人分處轎廂內(nèi)和層門外，轎廂的運(yùn)行拖曳遛狗繩造成人員傷害。

2）從設(shè)備的角度講（排除電梯故障的可能），電梯門關(guān)閉時(shí)，遛狗繩沒有擋住光幕信號(hào)或觸發(fā)安全觸板動(dòng)作，因此電梯門沒有檢測(cè)到障礙物而關(guān)門運(yùn)行。

2.2 技術(shù)原因分析

●2.2.1 電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)裝置存在檢測(cè)盲區(qū)

上述兩起事故中事故的引發(fā)都是由于電梯門入口保護(hù)裝置未能檢測(cè)到遛狗繩所致，在市場(chǎng)上遛狗繩直徑分為很多種，根據(jù)犬類大小和個(gè)人喜好不同而不同，一般直徑為10mm，有伸縮的扁平帶形式的尺寸更小。上述事故發(fā)生時(shí)由于狗對(duì)遛狗繩的拉拽使繩處于繃緊狀態(tài)，此時(shí)能夠觸發(fā)光幕動(dòng)作的障礙物尺寸僅為約10mm（遛狗繩的最大直徑）。而光幕由于其原理和制造成本等方面的原因其本身存在一定的檢測(cè)盲區(qū)。由于遛狗繩處于繃緊狀態(tài)，最多僅保持小幅度的上下晃動(dòng)，此時(shí)遛狗繩處于光幕檢測(cè)盲區(qū)的概率很大，光幕檢測(cè)不到障礙物，電梯響應(yīng)外召或內(nèi)選信號(hào)關(guān)門運(yùn)行。

●2.2.2 電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)的最后50mm

在電梯關(guān)門過(guò)程中，遛狗繩由于晃動(dòng)可能會(huì)擋住光幕或觸發(fā)安全觸板使電梯門重新開啟。但這種遛狗繩與轎門碰撞后引起的上下移動(dòng)也有可能發(fā)生在關(guān)門的最后一段行程，根據(jù)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB 7588—2003）中8.7.2.1.1.3規(guī)定：當(dāng)乘客在轎門關(guān)閉過(guò)程中，通過(guò)入口時(shí)被門扇撞擊或?qū)⒈蛔矒?，一個(gè)保護(hù)裝置應(yīng)自動(dòng)地使門重新開啟。此保護(hù)裝置的作用可在每個(gè)主動(dòng)門扇最后 50mm 的行程中被消除[2]。所以遛狗繩與安全觸板在最后一段行程的接觸無(wú)法使電梯門重新開啟。

●2.2.3 遛狗繩直徑不足以阻止層轎門鎖的正常閉合

在電梯層門和轎門關(guān)閉過(guò)程中，遛狗繩夾在層門和轎門之間，由于遛狗繩本身直徑較小，加上其本身較軟，在經(jīng)層轎門擠壓后其尺寸不足以阻止門鎖的閉合，門鎖正常嚙合后電梯正常運(yùn)行。

3 現(xiàn)有門入口安全保護(hù)裝置分析

3.1 安全觸板

工作原理：通過(guò)安裝在電梯轎門兩側(cè)的安全觸板檢測(cè)障礙物，當(dāng)有障礙物接觸安全觸板并使觸板產(chǎn)生移動(dòng)，在力達(dá)到一定的程度時(shí)，觸板觸發(fā)與之相連接的開關(guān)動(dòng)作，開關(guān)信號(hào)被反饋到控制柜，控制柜輸出開門信號(hào)，轎門重新開啟。

圖1 電梯門系統(tǒng)分布俯視剖面圖

存在的問題：1）觸板與障礙物必須接觸后才能檢測(cè)，屬于事后檢測(cè)，使用舒適性較差。2）防夾檢測(cè)范圍有局限，僅限于圖1中的B區(qū)，對(duì)A區(qū)和C區(qū)不能實(shí)現(xiàn)保護(hù)。3）不滿足故障安全原則，當(dāng)微動(dòng)開關(guān)損壞后，觸板無(wú)法實(shí)現(xiàn)安全閉環(huán)，門機(jī)將繼續(xù)關(guān)門從而有可能夾傷人。4）較細(xì)較薄的障礙物不能有效檢測(cè)。

3.2 電梯門光幕

工作原理：通過(guò)安裝在電梯門兩側(cè)的紅外線發(fā)射管和接收管產(chǎn)生的紅外線來(lái)檢測(cè)障礙物，發(fā)射管發(fā)射的紅外線形成多路掃描（如圖2所示），當(dāng)有障礙物阻斷紅外線時(shí)，開關(guān)信號(hào)被傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制電梯門重新開啟，直至乘客或障礙物離開圖1中的B區(qū)域后電梯門才能正常關(guān)閉，從而達(dá)到安全保護(hù)的目的。

圖2 光幕收發(fā)原理示意圖[3]

圖3 相鄰兩對(duì)對(duì)射管互不干擾條件[4]

存在問題：1）存在檢測(cè)盲區(qū)：（1）由于元件本身的特點(diǎn)，在元件安裝時(shí)必須滿足圖3中的d=L·tgα/2才能避免相互之間的干擾；（2）其檢驗(yàn)盲區(qū)隨兩門扇之間的距離變化不同而不同；（3）同樣不能檢測(cè)圖1中的A和C區(qū)域。2）因?yàn)榧t外線能穿透透明和半透明的物體，因此不能檢測(cè)透明半透明障礙物，如礦泉水瓶等。3）易受到強(qiáng)光、灰塵等因素干擾[5]。

4 新的電梯門系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)

通過(guò)典型事故的原因分析，我們清楚地知道此類事故的發(fā)生除了人的不規(guī)范使用之外還有設(shè)備本身的一些檢測(cè)盲區(qū)。對(duì)較細(xì)較薄（透明）的障礙物無(wú)法檢測(cè)，因此有必要采用最新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，從而降低此類風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

4.1 三維光幕系統(tǒng)

3D（Three Dimensions的簡(jiǎn)稱）光幕是相對(duì)于傳統(tǒng)光幕而言的，傳統(tǒng)的光幕保護(hù)的范圍為圖1中的B區(qū)域，是與電梯門平行的一個(gè)狹窄長(zhǎng)方體區(qū)域，而3D光幕將保護(hù)區(qū)域擴(kuò)展為一個(gè)三維區(qū)域，保護(hù)的范圍包括圖1中的A、B、C三個(gè)區(qū)域，保護(hù)區(qū)域根據(jù)其工作原理的不同而不同，通常為一個(gè)錐頂在轎門頂端的一個(gè)圓錐體范圍，如圖2中b圖所示。

3D電梯光幕根據(jù)其工作原理的不同可以分為一體式和分體式。

一體式典型的三維保護(hù)系列紅外光幕電梯門保護(hù)系統(tǒng)，其檢測(cè)范圍包含電梯轎門區(qū)域和電梯層門區(qū)域。

分體式3D電梯光幕是在傳統(tǒng)二維電梯光幕基礎(chǔ)上加裝新的探測(cè)單元。工程應(yīng)用中將3D探測(cè)頭安裝在電梯轎門頂端中間，讓其與地面保持75°的探測(cè)角，探測(cè)范圍在轎門前600mm左右[6]。通常為紅外熱釋電傳感器PID（Passive Infrared Detection被動(dòng)式紅外探測(cè)器），它和現(xiàn)有的二維保護(hù)系統(tǒng)，如光幕、光幕機(jī)械觸板組合等一起使用來(lái)提供三維保護(hù)。熱釋電紅外傳感器是基于物體溫度的不同輻射紅外波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，傳感器內(nèi)部的熱釋電晶體只對(duì)變化的溫度具有極化現(xiàn)象，因而對(duì)從探測(cè)區(qū)域外進(jìn)入探測(cè)范圍的人體非常敏感，而對(duì)靜止的人或物體不敏感[7]，但通過(guò)對(duì)光幕檢測(cè)和紅外熱釋電傳感器檢測(cè)進(jìn)行合理的邏輯安排，可實(shí)現(xiàn)效率和安全的良好結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電梯門系統(tǒng)的三維保護(hù)。兼顧成本和改造難易程度，這種組合式的3D光幕可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有2D光幕系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)電梯門系統(tǒng)的保護(hù)升級(jí)。

4.2 基于圖像識(shí)別技術(shù)的防夾、防拖曳電梯門系統(tǒng)保護(hù)

隨著新型半導(dǎo)體技術(shù)、視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展，高清攝像頭和圖像處理技術(shù)日益成熟和完善，低成本低功耗COMS攝像傳感器（CIS，CMOS Image Sensor）應(yīng)用日益廣泛，利用安裝于電梯廳門與轎門之間橫梁中間處的攝像頭采集圖像信息，通過(guò)挖掘、分析采集到的圖像信息[5]，通過(guò)圖像處理和識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電梯門防夾、防拖曳。檢測(cè)區(qū)域覆蓋了圖1中的A、B、C和它們之間的區(qū)域，不存在盲區(qū)；且通過(guò)攝像頭來(lái)檢測(cè)，對(duì)于透明度高的物體依然可以有效地檢測(cè)出來(lái)，大大增強(qiáng)了電梯的安全性[8]。

5 改進(jìn)與建議

隨著科學(xué)的發(fā)展，新的技術(shù)已經(jīng)能很好地解決電梯門系統(tǒng)保護(hù)中遇到的問題，在將這些新技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐的過(guò)程中，但還要重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面的工作：一是盡快制定電梯門的光電保護(hù)裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，讓生產(chǎn)廠家和使用單位有章可循；二是要盡快制定修訂現(xiàn)有制造、檢驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如用新的EN81—20∶2014中電梯門系統(tǒng)保護(hù)的內(nèi)容取代舊的GB 7588—2003中相應(yīng)的內(nèi)容并修改相應(yīng)的檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范，從嚴(yán)要求，從本質(zhì)上保證安全。三是要將原安全系數(shù)較低的更換為安全系數(shù)更高的電梯門系統(tǒng)防夾保護(hù)裝置。四是要加大科普宣傳，普及科學(xué)乘梯知識(shí)，提高乘客安全乘梯意識(shí)，預(yù)防此類事故發(fā)生。

[1] 薛艷梅．電梯門系統(tǒng)事故分析與預(yù)防[J]．勞動(dòng)保護(hù)，2010，(3)：96-97．

[2] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范[S]．

[3] 李東．3D電梯光幕保護(hù)系統(tǒng)[D]．廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2012：14-17．

[4] 熊家新，陳平．紅外光幕系統(tǒng)研究[J]．長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)， 2000，(3)：10．

[5] 方莉．基于圖像模糊邊緣檢測(cè)的電梯門防夾關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2013：2．

[6] 熊奇歡，唐露新，賓斌．基于HT48R05的3D電梯光幕保護(hù)系統(tǒng)[J]．自動(dòng)化與信息工程，2009，(4)：28．[7] 楊波，陳憂先．熱釋電紅外傳感器的原理和應(yīng)用[J]．儀表技術(shù)，2008，21(6)：66-68．

[8] 劉健巧．防拖曳事故電梯影像光幕的研制[D]．衡陽(yáng)：南華大學(xué)，2012，5：9．

Anti Pinch Protection Analysis of the Elevator Door System

Gao Yong Qu Mingsheng
(Shaanxi Special Equipments Inspection Center Xi'an 710048 )

The elevator door anti pinch protection device has good protective effect on people who pass through the elevator door, but few accident caused by the dog rope clamping exposed the deficiency of protection function of elevator door system. The article analyzed two accidents which were caused by dog rope, some advices were given to improve security of the system of elevator door anti pinch protection at the end.

Elevator Elevator door system Light curtain Anti pinch protection

X941

B

1673-257X(2017)04-0074-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.017

高勇(1964～)，男，碩士，中心主任，高級(jí)工程師，從事機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)管理工作。

2016-11-8）