淺議自動扶梯附加制動器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置

童寧

摘 要：本文介紹自動扶梯/自動人行道附加制動器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的功能和結(jié)構(gòu)型式，分析二者之間的區(qū)別與聯(lián)系，并對二種的檢驗方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：自動扶梯； 附加制動器； 非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)

Auxiliary Brake and Direction Reversal Device of Escalators

Tong Ning

Abstract： This paper introduced the function and structure of the auxiliary brake and direction reversal device of escalators and passenger conveyors， analyzed the differences and similarities between auxiliary brake and direction reversal device， and discussed test methods of the both.

Key words： Escalators； Auxiliary Brake； Direction Reversal Device

引言

附加制動器和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置均是自動扶梯和自動人行道的重要的安全保護(hù)裝置之一，自動扶梯和自動人行道（以下簡稱自動扶梯），其附加制動器和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)在功能上既有區(qū)別又有聯(lián)系，在結(jié)構(gòu)上都型式多樣，對于一般的檢驗員在現(xiàn)場檢驗時均不易操作，尤其是新取證的檢驗員更不容易掌握，因此，筆者結(jié)合在日常工作中的點滴體會對二者在功能要求、結(jié)構(gòu)型式和檢驗方法進(jìn)行進(jìn)一步探討，以供參考！

1.附加制動器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的功能

1.1 附加制動器的功能

在國標(biāo)GB 7024-2008 《電梯、自動扶梯、自動人行道術(shù)語》中定義附加制動器為“當(dāng)自動扶梯提升高度超過一定值時，或在公共交通型自動扶梯或自動人行道上，增設(shè)的一種制動器”。國標(biāo)GB 16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》（以下簡稱GB 16899-2011）第5.4.2.2.1條規(guī)定，在下列任何一種情況下，自動扶梯和傾斜式自動人行道應(yīng)設(shè)置一個或多個附加制動器：a）工作制動器與梯級、踏板或膠帶驅(qū)動裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條或多根單排鏈條連接的；b）工作制動器不是符合5.4.2.1.2規(guī)定的機(jī)-電式制動器；c）提升高度大于6m。

引入附加制動器的目的，不是取代工作制動器，而是當(dāng)工作制動器無法對梯級實施有效制約時才參與工作。在GB 16899-2011第5.4.2.2.1條規(guī)定的三種情況下，工作制動器可能不能對梯級鏈進(jìn)行有效制約，因此，需要附加制動器對工作制動器進(jìn)行補充，例如驅(qū)動鏈斷裂，梯級鏈即與驅(qū)動主機(jī)和工作制動器失去聯(lián)系、工作制動器失效或者制動力不足，即使工作制動器動作，也不能有效控制梯級鏈下滑，均需要附加制動器及時動作進(jìn)行有效制停。

1.2 非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的功能

GB 16899-2011第5.4.2.3.2條規(guī)定，自動扶梯和α≥6°的傾斜式自動人行道應(yīng)設(shè)置一個裝置，使其在梯級、踏板或膠帶改變規(guī)定運行方向時自動停止運行。在國標(biāo)GB 7024-2008 《電梯、自動扶梯、自動人行道術(shù)語》中對非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的定義為“在自動扶梯或自動人行道運行中非人為的改變其運行方向時，能使自動扶梯或自動人行道停止運行的電氣裝置”。

非人為的改變其運行方向，即為非操縱逆轉(zhuǎn)。根據(jù)自動扶梯和自動人行道運行特點，非操縱逆轉(zhuǎn)一般發(fā)生在向上運行的情況下意外向下溜車。發(fā)生非操縱逆轉(zhuǎn)的情況一般有兩種：一是負(fù)載力矩大于電動力矩，對于向上運行的自動扶梯或自動人行道，當(dāng)電動機(jī)輸出的電動力矩大于由負(fù)載和乘客產(chǎn)生的負(fù)載力矩，自動扶梯或自動人行道按規(guī)定方向正常向上運行，反之當(dāng)負(fù)載力矩大于電動力矩時，自動扶梯或自動人行道則向下溜車；二是由于驅(qū)動鏈的斷裂或脫落，使驅(qū)動主機(jī)與驅(qū)動鏈之間的連接斷開，梯級失去主機(jī)和工作制動器的約束，在自重和負(fù)載作用下，會出現(xiàn)失控溜車，由于慣性的原因，可能溜車的速度會越來越快。如發(fā)生上述情況時，需要非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置動作，使自動扶梯停止運行。

2.附加制動器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)型式

2.1 附加制動器的型式

GB 16899-2011第5.4.2.2.4條規(guī)定，附加制動器應(yīng)在下列任何一種情況下均應(yīng)起作用：a）在速度超過名義速度1.4倍之前；b）在梯級、踏板或膠帶改變其規(guī)定運行方向時。即附加制動器既有超速保護(hù)功能，且必須具有非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能。附加制動器制停減速度不大于1m/s2，如果電源發(fā)生故障或安全回路失電，附加制動器和工作制動器同時動作。在附加制動器動作時，工作制動器一定也已經(jīng)動作。附加制動器應(yīng)為機(jī)械式并利用摩擦原理。工作制動器作用于驅(qū)動主機(jī)的高速軸，而附加制動器常作用于驅(qū)動主軸和梯級鏈輪，直接使驅(qū)動主軸和鏈輪停止運轉(zhuǎn)并保持停止?fàn)顟B(tài)，同時將梯級鏈和梯級停止運轉(zhuǎn)。

由于目前自動扶梯的附加制動器結(jié)構(gòu)多樣，各扶梯品牌之間型式不能統(tǒng)一，以某品牌采用的一種型式為例，如圖1 所示，由棘輪、棘爪、電磁鐵組件和制動器支座等組成。該附加制動器可以實現(xiàn)在主電源失電、超過額定速度1.4倍、驅(qū)動鏈斷裂和非操縱逆轉(zhuǎn)等情況出現(xiàn)時動作。正常運行時，電磁鐵組件得電，棘爪從棘輪處完全松開，棘輪隨鏈輪自由旋轉(zhuǎn)；當(dāng)滿足動作條件時，電磁鐵組件失電，棘爪因杠桿作用上抬，直至嚙入棘輪，將棘輪卡住，靜止的棘輪上的摩擦元件與鏈輪之間發(fā)生摩擦，直至鏈輪停止運轉(zhuǎn)。附加制動器只是執(zhí)行制停的裝置，要實現(xiàn)超速、驅(qū)動鏈斷裂和非操縱逆轉(zhuǎn)情況下動作，必須有相應(yīng)的速度監(jiān)控、驅(qū)動鏈監(jiān)控和非操縱逆轉(zhuǎn)監(jiān)控裝置觸發(fā)附加制動器。endprint

例如國內(nèi)知名品牌“迅達(dá)”和“OTIS”自動扶梯采用的附加制動器與本文介紹型式結(jié)構(gòu)類似，都是由觸發(fā)裝置和制停裝置組成，觸發(fā)裝置即驅(qū)動鏈斷鏈開關(guān)等安全開關(guān)和速度監(jiān)控元件等，制停裝置都是由安裝在主軸附近的電磁鐵得失電后帶動連桿，使棘輪棘爪、制動靴等制動機(jī)構(gòu)動作。配合速度監(jiān)控、梯級監(jiān)控、驅(qū)動鏈監(jiān)控裝置，可以實現(xiàn)在自動扶梯失電、超速、驅(qū)動鏈斷裂或脫落、非操縱逆轉(zhuǎn)等情況下動作。

除了上述型式，還有雙驅(qū)動主機(jī)型和雙工作制動器型的附加制動器。雙驅(qū)動主機(jī)型一般是用于重型或大提升高度的自動扶梯或自動人行道，雙驅(qū)動主機(jī)的工作制動器互為附加制動器。雙工作制動器型是制動系統(tǒng)采用兩套工作制動器進(jìn)行制動，互為附加制動器。雙驅(qū)動主機(jī)型由于有兩套驅(qū)動、制動和傳動機(jī)構(gòu)，安全冗余度較高，但雙工作制動器型，由于兩套制動器都安裝于電動機(jī)側(cè)，假如聯(lián)軸器失效或者驅(qū)動鏈斷裂，即使兩套制動器都動作，也不能對主軸和梯級有效約束，無法防止非操縱逆轉(zhuǎn)。

2.2非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置

防止非操縱逆轉(zhuǎn)一般是通過監(jiān)控裝置，對扶梯的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生自動扶梯與規(guī)定運行方向相反，即立即切斷正常運行指令，使制停裝置動作，使自動扶梯停止運行。

監(jiān)控裝置分為機(jī)械式、機(jī)械開關(guān)和傳感器三種型式，機(jī)械式的監(jiān)控裝置一般是由運行方向已經(jīng)發(fā)生改變的梯級或者驅(qū)動鏈斷裂，帶動機(jī)械裝置動作，從而觸發(fā)制停裝置；機(jī)械開關(guān)是驅(qū)動鏈斷鏈保護(hù)開關(guān)，或者由打桿、凸輪等帶動的機(jī)械開關(guān)，梯級鏈改變運行方向?qū)哟驐U、凸輪等產(chǎn)生偏移，從而使機(jī)械開關(guān)動作，一旦機(jī)械開關(guān)動作，啟動防逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能；傳感器監(jiān)控主要是通過速度檢測，扶梯運行方向從上向下改變時，必然有一個速度減小到零再反向的過程，因此在正常的上行指令下檢測到扶梯相對低速或者速度為零的狀態(tài)，就會啟動防逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能，在逆轉(zhuǎn)發(fā)生之前就使扶梯停止運行，傳感器式也有通過一前一后兩個接近開關(guān)來監(jiān)測梯級運行方向，一旦出現(xiàn)運行方向逆向，應(yīng)停止運行。

機(jī)械式的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置期中一種型式為重錘棘爪式，由驅(qū)動鏈斷裂觸發(fā)制停裝置動作，如圖2 所示，監(jiān)控裝置由棘爪、連桿、重錘和棘輪組成，棘爪和連桿同軸，二者之間的角度可調(diào)整，正常運行時，棘輪與驅(qū)動主軸一起轉(zhuǎn)動，重錘壓在傳動鏈上，與傳動鏈相對滑動，一旦傳動鏈斷裂，重錘在重力作用下向下擺動，通過連桿與軸帶動棘爪也順時針轉(zhuǎn)動，卡入棘輪，使棘輪制動；制停裝置式安裝在驅(qū)動主軸上的摩擦制停裝置，被卡主的棘輪動過摩擦制停裝置使驅(qū)動主軸制停并保持停止。重錘棘爪式只能對因驅(qū)動鏈斷裂而導(dǎo)致的非操縱逆轉(zhuǎn)進(jìn)行保護(hù)，而對制動力不足造成的逆轉(zhuǎn)無法進(jìn)行防護(hù)，且沒有超速保護(hù)功能，在主電源失電時也不會動作，因此只是單純的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置，不是附加制動器，可用作非必須安裝附加制動器的場合。

對于配置有附加制動器的扶梯，非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)的監(jiān)控裝置多是機(jī)械開關(guān)式和傳感器式的。機(jī)械開關(guān)式由驅(qū)動鏈斷鏈保護(hù)開關(guān)監(jiān)測驅(qū)動鏈狀況，或者機(jī)械開關(guān)監(jiān)測梯級鏈運行方向；傳感器式通過傳感器檢測扶梯運行速度或運行方向，觸發(fā)附加制動器動作，使扶梯制停，即附加制動器用作非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的制動裝置。上述的幾種附加制動器皆有此功能。這里檢測扶梯運行速度的傳感器，應(yīng)直接檢測梯級、梯級鏈或者梯級鏈輪的運行速度，而不應(yīng)檢測主機(jī)速度來代替，因為在驅(qū)動鏈斷裂等意外情況下，主機(jī)的速度不能反應(yīng)梯級運行情況。

3.附加制動器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗

《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則——自動扶梯和自動人行道》TSG T7005-2012第6.13條對附加制動器的檢驗方法描述不夠清晰，通常的檢驗方法是：對照自動扶梯或自動人行道的結(jié)構(gòu)及提升高度，檢查是否需要配置附加制動器；檢查附加制動器的型式是否符合要求；手動模擬試驗，因超速情況多是經(jīng)過控制系統(tǒng)計分析速度檢測信號，通過計算判斷是否超速，從而控制附加制動器動作，不方便人為模擬，所以手動模擬試驗多是通過模擬非操縱逆轉(zhuǎn)的情況，觀察附加制動器是否動作。

《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則——自動扶梯和自動人行道》TSG T7005-2012對非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗方法同樣描述不夠清晰，未作詳細(xì)規(guī)定。對于重錘棘爪式的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置，可以通過調(diào)整棘爪和連桿之間的角度，使得在驅(qū)動鏈完好的情況下，棘爪已卡入棘輪，切斷主電源，人工向下盤車，觀察制停裝置動作和制停情況；機(jī)械開關(guān)型式可以人為動作安全開關(guān)，觀察附加制動器動作和制停情況；對于傳感器測速型式，在停梯狀態(tài)下，撤去傳感器監(jiān)控，然后啟動扶梯，如果扶梯能夠啟動，且啟動后馬上停止，則認(rèn)為非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)有效。

4.結(jié)語

綜上所述：附加制動器型式多樣，要求在結(jié)構(gòu)和功能上能夠滿足安全性能的要求，目前還有些品牌采用的附加制動器在功能上并不能完全符合國標(biāo)GB16899-2011規(guī)范要求，非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)只是一種安全保護(hù)功能，它可以是單獨的觸發(fā)和制停裝置，也可以是附加制動器配合監(jiān)控裝置來實現(xiàn)，同樣它的結(jié)構(gòu)多樣，建議在實施監(jiān)督檢驗和定期檢驗中對二者多加注意，必要時通過模擬試驗來確認(rèn)，防止一旦出現(xiàn)故障不能可靠動作，帶來安全隱患。endprint