淺議自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置

童寧

摘 要：本文介紹自動(dòng)扶梯/自動(dòng)人行道附加制動(dòng)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(duì)二種的檢驗(yàn)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)扶梯； 附加制動(dòng)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(dòng)器和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置均是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的重要的安全保護(hù)裝置之一，自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道（以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)扶梯），其附加制動(dòng)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(duì)于一般的檢驗(yàn)員在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)均不易操作，尤其是新取證的檢驗(yàn)員更不容易掌握，因此，筆者結(jié)合在日常工作中的點(diǎn)滴體會(huì)對(duì)二者在功能要求、結(jié)構(gòu)型式和檢驗(yàn)方法進(jìn)行進(jìn)一步探討，以供參考！

1.附加制動(dòng)器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的功能

1.1 附加制動(dòng)器的功能

在國(guó)標(biāo)GB 7024-2008 《電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道術(shù)語(yǔ)》中定義附加制動(dòng)器為“當(dāng)自動(dòng)扶梯提升高度超過(guò)一定值時(shí)，或在公共交通型自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道上，增設(shè)的一種制動(dòng)器”。國(guó)標(biāo)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》（以下簡(jiǎn)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(dòng)扶梯和傾斜式自動(dòng)人行道應(yīng)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)附加制動(dòng)器：a）工作制動(dòng)器與梯級(jí)、踏板或膠帶驅(qū)動(dòng)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(dòng)器不是符合5.4.2.1.2規(guī)定的機(jī)-電式制動(dòng)器；c）提升高度大于6m。

引入附加制動(dòng)器的目的，不是取代工作制動(dòng)器，而是當(dāng)工作制動(dòng)器無(wú)法對(duì)梯級(jí)實(shí)施有效制約時(shí)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(dòng)器可能不能對(duì)梯級(jí)鏈進(jìn)行有效制約，因此，需要附加制動(dòng)器對(duì)工作制動(dòng)器進(jìn)行補(bǔ)充，例如驅(qū)動(dòng)鏈斷裂，梯級(jí)鏈即與驅(qū)動(dòng)主機(jī)和工作制動(dòng)器失去聯(lián)系、工作制動(dòng)器失效或者制動(dòng)力不足，即使工作制動(dòng)器動(dòng)作，也不能有效控制梯級(jí)鏈下滑，均需要附加制動(dòng)器及時(shí)動(dòng)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(dòng)扶梯和α≥6°的傾斜式自動(dòng)人行道應(yīng)設(shè)置一個(gè)裝置，使其在梯級(jí)、踏板或膠帶改變規(guī)定運(yùn)行方向時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行。在國(guó)標(biāo)GB 7024-2008 《電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道術(shù)語(yǔ)》中對(duì)非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的定義為“在自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道運(yùn)行中非人為的改變其運(yùn)行方向時(shí)，能使自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道停止運(yùn)行的電氣裝置”。

非人為的改變其運(yùn)行方向，即為非操縱逆轉(zhuǎn)。根據(jù)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道運(yùn)行特點(diǎn)，非操縱逆轉(zhuǎn)一般發(fā)生在向上運(yùn)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(dòng)力矩，對(duì)于向上運(yùn)行的自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出的電動(dòng)力矩大于由負(fù)載和乘客產(chǎn)生的負(fù)載力矩，自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道按規(guī)定方向正常向上運(yùn)行，反之當(dāng)負(fù)載力矩大于電動(dòng)力矩時(shí)，自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道則向下溜車；二是由于驅(qū)動(dòng)鏈的斷裂或脫落，使驅(qū)動(dòng)主機(jī)與驅(qū)動(dòng)鏈之間的連接斷開，梯級(jí)失去主機(jī)和工作制動(dòng)器的約束，在自重和負(fù)載作用下，會(huì)出現(xiàn)失控溜車，由于慣性的原因，可能溜車的速度會(huì)越來(lái)越快。如發(fā)生上述情況時(shí)，需要非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置動(dòng)作，使自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行。

2.附加制動(dòng)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(dòng)器的型式

GB 16899-2011第5.4.2.2.4條規(guī)定，附加制動(dòng)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(guò)名義速度1.4倍之前；b）在梯級(jí)、踏板或膠帶改變其規(guī)定運(yùn)行方向時(shí)。即附加制動(dòng)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(dòng)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(dòng)器和工作制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作。在附加制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，工作制動(dòng)器一定也已經(jīng)動(dòng)作。附加制動(dòng)器應(yīng)為機(jī)械式并利用摩擦原理。工作制動(dòng)器作用于驅(qū)動(dòng)主機(jī)的高速軸，而附加制動(dòng)器常作用于驅(qū)動(dòng)主軸和梯級(jí)鏈輪，直接使驅(qū)動(dòng)主軸和鏈輪停止運(yùn)轉(zhuǎn)并保持停止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)將梯級(jí)鏈和梯級(jí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于目前自動(dòng)扶梯的附加制動(dòng)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(dòng)器支座等組成。該附加制動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)在主電源失電、超過(guò)額定速度1.4倍、驅(qū)動(dòng)鏈斷裂和非操縱逆轉(zhuǎn)等情況出現(xiàn)時(shí)動(dòng)作。正常運(yùn)行時(shí)，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(dòng)作條件時(shí)，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(yùn)轉(zhuǎn)。附加制動(dòng)器只是執(zhí)行制停的裝置，要實(shí)現(xiàn)超速、驅(qū)動(dòng)鏈斷裂和非操縱逆轉(zhuǎn)情況下動(dòng)作，必須有相應(yīng)的速度監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)鏈監(jiān)控和非操縱逆轉(zhuǎn)監(jiān)控裝置觸發(fā)附加制動(dòng)器。endprint

例如國(guó)內(nèi)知名品牌“迅達(dá)”和“OTIS”自動(dòng)扶梯采用的附加制動(dòng)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(dòng)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(dòng)連桿，使棘輪棘爪、制動(dòng)靴等制動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。配合速度監(jiān)控、梯級(jí)監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)鏈監(jiān)控裝置，可以實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)扶梯失電、超速、驅(qū)動(dòng)鏈斷裂或脫落、非操縱逆轉(zhuǎn)等情況下動(dòng)作。

除了上述型式，還有雙驅(qū)動(dòng)主機(jī)型和雙工作制動(dòng)器型的附加制動(dòng)器。雙驅(qū)動(dòng)主機(jī)型一般是用于重型或大提升高度的自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道，雙驅(qū)動(dòng)主機(jī)的工作制動(dòng)器互為附加制動(dòng)器。雙工作制動(dòng)器型是制動(dòng)系統(tǒng)采用兩套工作制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，互為附加制動(dòng)器。雙驅(qū)動(dòng)主機(jī)型由于有兩套驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，安全冗余度較高，但雙工作制動(dòng)器型，由于兩套制動(dòng)器都安裝于電動(dòng)機(jī)側(cè)，假如聯(lián)軸器失效或者驅(qū)動(dòng)鏈斷裂，即使兩套制動(dòng)器都動(dòng)作，也不能對(duì)主軸和梯級(jí)有效約束，無(wú)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(guò)監(jiān)控裝置，對(duì)扶梯的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生自動(dòng)扶梯與規(guī)定運(yùn)行方向相反，即立即切斷正常運(yùn)行指令，使制停裝置動(dòng)作，使自動(dòng)扶梯停止運(yùn)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(yùn)行方向已經(jīng)發(fā)生改變的梯級(jí)或者驅(qū)動(dòng)鏈斷裂，帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)作，從而觸發(fā)制停裝置；機(jī)械開關(guān)是驅(qū)動(dòng)鏈斷鏈保護(hù)開關(guān)，或者由打桿、凸輪等帶動(dòng)的機(jī)械開關(guān)，梯級(jí)鏈改變運(yùn)行方向?qū)?dòng)打桿、凸輪等產(chǎn)生偏移，從而使機(jī)械開關(guān)動(dòng)作，一旦機(jī)械開關(guān)動(dòng)作，啟動(dòng)防逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能；傳感器監(jiān)控主要是通過(guò)速度檢測(cè)，扶梯運(yùn)行方向從上向下改變時(shí)，必然有一個(gè)速度減小到零再反向的過(guò)程，因此在正常的上行指令下檢測(cè)到扶梯相對(duì)低速或者速度為零的狀態(tài)，就會(huì)啟動(dòng)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(yùn)行，傳感器式也有通過(guò)一前一后兩個(gè)接近開關(guān)來(lái)監(jiān)測(cè)梯級(jí)運(yùn)行方向，一旦出現(xiàn)運(yùn)行方向逆向，應(yīng)停止運(yùn)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(dòng)鏈斷裂觸發(fā)制停裝置動(dòng)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(yùn)行時(shí)，棘輪與驅(qū)動(dòng)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，重錘壓在傳動(dòng)鏈上，與傳動(dòng)鏈相對(duì)滑動(dòng)，一旦傳動(dòng)鏈斷裂，重錘在重力作用下向下擺動(dòng)，通過(guò)連桿與軸帶動(dòng)棘爪也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，卡入棘輪，使棘輪制動(dòng)；制停裝置式安裝在驅(qū)動(dòng)主軸上的摩擦制停裝置，被卡主的棘輪動(dòng)過(guò)摩擦制停裝置使驅(qū)動(dòng)主軸制停并保持停止。重錘棘爪式只能對(duì)因驅(qū)動(dòng)鏈斷裂而導(dǎo)致的非操縱逆轉(zhuǎn)進(jìn)行保護(hù)，而對(duì)制動(dòng)力不足造成的逆轉(zhuǎn)無(wú)法進(jìn)行防護(hù)，且沒有超速保護(hù)功能，在主電源失電時(shí)也不會(huì)動(dòng)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(dòng)器，可用作非必須安裝附加制動(dòng)器的場(chǎng)合。

對(duì)于配置有附加制動(dòng)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(dòng)鏈斷鏈保護(hù)開關(guān)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)鏈狀況，或者機(jī)械開關(guān)監(jiān)測(cè)梯級(jí)鏈運(yùn)行方向；傳感器式通過(guò)傳感器檢測(cè)扶梯運(yùn)行速度或運(yùn)行方向，觸發(fā)附加制動(dòng)器動(dòng)作，使扶梯制停，即附加制動(dòng)器用作非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的制動(dòng)裝置。上述的幾種附加制動(dòng)器皆有此功能。這里檢測(cè)扶梯運(yùn)行速度的傳感器，應(yīng)直接檢測(cè)梯級(jí)、梯級(jí)鏈或者梯級(jí)鏈輪的運(yùn)行速度，而不應(yīng)檢測(cè)主機(jī)速度來(lái)代替，因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)鏈斷裂等意外情況下，主機(jī)的速度不能反應(yīng)梯級(jí)運(yùn)行情況。

3.附加制動(dòng)器與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)

《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道》TSG T7005-2012第6.13條對(duì)附加制動(dòng)器的檢驗(yàn)方法描述不夠清晰，通常的檢驗(yàn)方法是：對(duì)照自動(dòng)扶梯或自動(dòng)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(dòng)器；檢查附加制動(dòng)器的型式是否符合要求；手動(dòng)模擬試驗(yàn)，因超速情況多是經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)計(jì)分析速度檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)計(jì)算判斷是否超速，從而控制附加制動(dòng)器動(dòng)作，不方便人為模擬，所以手動(dòng)模擬試驗(yàn)多是通過(guò)模擬非操縱逆轉(zhuǎn)的情況，觀察附加制動(dòng)器是否動(dòng)作。

《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道》TSG T7005-2012對(duì)非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)方法同樣描述不夠清晰，未作詳細(xì)規(guī)定。對(duì)于重錘棘爪式的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置，可以通過(guò)調(diào)整棘爪和連桿之間的角度，使得在驅(qū)動(dòng)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(dòng)作和制停情況；機(jī)械開關(guān)型式可以人為動(dòng)作安全開關(guān)，觀察附加制動(dòng)器動(dòng)作和制停情況；對(duì)于傳感器測(cè)速型式，在停梯狀態(tài)下，撤去傳感器監(jiān)控，然后啟動(dòng)扶梯，如果扶梯能夠啟動(dòng)，且啟動(dòng)后馬上停止，則認(rèn)為非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)有效。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述：附加制動(dòng)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(dòng)器在功能上并不能完全符合國(guó)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(dú)的觸發(fā)和制停裝置，也可以是附加制動(dòng)器配合監(jiān)控裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，同樣它的結(jié)構(gòu)多樣，建議在實(shí)施監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)中對(duì)二者多加注意，必要時(shí)通過(guò)模擬試驗(yàn)來(lái)確認(rèn)，防止一旦出現(xiàn)故障不能可靠動(dòng)作，帶來(lái)安全隱患。endprint