老舊自動(dòng)扶梯安全運(yùn)行提升探索
——以自動(dòng)扶梯單排鏈改造為例

文 /宋 玉 梁 驍 薛季愛

一、老式自動(dòng)扶梯面對(duì)的新挑戰(zhàn)

自動(dòng)扶梯是帶有循環(huán)運(yùn)動(dòng)梯路向上或傾斜向下運(yùn)送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。這種能大量、連續(xù)運(yùn)輸乘客的開放式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、舒適美觀和安裝維修簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。自2012年起，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》和TSG T7005-2012《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道》開始實(shí)施。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)自動(dòng)扶梯提出了附加制動(dòng)器的要求：在下列任何一種情況下，自動(dòng)扶梯或者傾斜自動(dòng)人行道應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)機(jī)械式（利用摩擦原理）附加制動(dòng)器：①工作制動(dòng)器和梯級(jí)、踏板或者膠帶驅(qū)動(dòng)裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條和多根單排鏈條鏈接的；②工作制動(dòng)器不是機(jī)—電式制動(dòng)器；③提升高度超過6 m；④公共交通型：附加制動(dòng)器由觸發(fā)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成[1]。觸發(fā)機(jī)構(gòu)在速度超過名義速度1.4倍之前，或者發(fā)生非操作逆轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)能動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)械式的結(jié)構(gòu)，利用摩擦原理，為梯路提供足夠的制動(dòng)力矩，使其減速停止并保持停止?fàn)顟B(tài)。

這些新要求對(duì)于老舊自動(dòng)扶梯是一個(gè)挑戰(zhàn)。首先是空間問題，自動(dòng)扶梯的上驅(qū)動(dòng)站已無足夠空間加裝附加制動(dòng)器；其次是機(jī)械部分問題，對(duì)于單排鏈鏈接的工作制動(dòng)器，已不能滿足新要求；第三是標(biāo)準(zhǔn)化問題，目前各電梯制造廠家和維保單位沒有統(tǒng)一的改造方案和措施來改造自動(dòng)扶梯。為此，本文展開了以下的研究和探索。

二、自動(dòng)扶梯案例情況和改造設(shè)想

此次研究對(duì)象為一臺(tái)制造日期為1997年進(jìn)口的日本三菱自動(dòng)扶梯。從使用單位和維保人員處了解到，該自動(dòng)扶梯使用性能良好，故障頻率不高。另據(jù)自動(dòng)扶梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)報(bào)告的記錄，該自動(dòng)扶梯使用年限已超過15年，日常保養(yǎng)記錄和安全演練記錄齊全，未出現(xiàn)過重大修理和改造，但對(duì)于附加制動(dòng)器的新要求，卻亮起了紅燈。經(jīng)過三方人員的多次溝通、協(xié)商和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)該自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)軸的長(zhǎng)度還有余量，可將單排鏈輪換成雙排鏈輪，最終提出將制動(dòng)器鏈接的單排鏈改成雙排鏈的設(shè)想，既滿足了工作制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)主軸的鏈接要求，可以不另外加裝附加制動(dòng)器，避免占用上驅(qū)動(dòng)站的空間，還可滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求。

三、自動(dòng)扶梯案例具體的改造過程

從原電梯制造廠家得知，該自動(dòng)扶梯由桁架、驅(qū)動(dòng)減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、導(dǎo)軌系統(tǒng)、梯級(jí)、扶手帶和各種安全裝置等組成。其中驅(qū)動(dòng)裝置一般由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、傳動(dòng)鏈條、傳動(dòng)鏈輪、牽引鏈輪、牽引鏈條和驅(qū)動(dòng)主軸等組成。該裝置從驅(qū)動(dòng)主機(jī)獲得動(dòng)力，經(jīng)驅(qū)動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)梯級(jí)和扶手帶，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯的主運(yùn)動(dòng)，并且可在應(yīng)急時(shí)制動(dòng)，防止乘客倒流，確保乘客安全。自動(dòng)扶梯上驅(qū)動(dòng)站結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 自動(dòng)扶梯上驅(qū)動(dòng)站結(jié)構(gòu)圖

本案例中的自動(dòng)扶梯傳動(dòng)鏈條和傳動(dòng)鏈輪都為單排鏈條和單鏈輪，都不符合GB 16899-2011和TSG T7005-2012要求。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在該安裝傳動(dòng)鏈輪的主軸上還預(yù)留有一段長(zhǎng)度空間，這使單排鏈條改造為雙排鏈條（見圖2）成為可能。使用單位和維護(hù)保養(yǎng)單位選購(gòu)了原制造廠商此型號(hào)、規(guī)格所對(duì)應(yīng)的雙排鏈鏈輪和對(duì)應(yīng)的雙排鏈條，并保證扶梯的驅(qū)動(dòng)主軸不變，自動(dòng)扶梯的額定速度基本不變。將原來的單排鏈輪改裝為雙排鏈輪（見圖3），且不影響安裝空間和鏈條運(yùn)動(dòng)間隙，梯級(jí)鏈在扶梯運(yùn)行時(shí)處于良好工作狀態(tài)。

圖2 改造雙排鏈條

圖3 改造雙排鏈輪

經(jīng)過使用單位、維護(hù)保養(yǎng)單位和電梯制造廠家三方探討實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得出，使用轉(zhuǎn)速表測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，并按照公式V = π×n×d×（60i）-1計(jì)算運(yùn)行速度（V），將測(cè)得的速度與名義速度進(jìn)行計(jì)算比較。式中：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n），r/min；鏈輪分度圓直徑（d），m；傳動(dòng)比（i）。

經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算所得，在額定速度和額定電壓下，梯級(jí)沿運(yùn)行方向空載時(shí)所測(cè)得的速度與名義速度之間的偏差均在±5%，從而滿足了TSG T7005-2012中“10.1 速度偏差的要求”，符合檢驗(yàn)要求[2]。

四、自動(dòng)扶梯改造驗(yàn)證

自動(dòng)扶梯由單排鏈條改造成雙排鏈條后，需通過幾個(gè)試驗(yàn)，來驗(yàn)證自動(dòng)扶梯的安全性能，保證扶梯驅(qū)動(dòng)鏈至驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)鏈輪，與梯級(jí)輪同軸，從而驅(qū)動(dòng)梯級(jí)鏈，使梯級(jí)鏈上的梯級(jí)在導(dǎo)軌上運(yùn)行。

首先，需要進(jìn)行扶手帶的運(yùn)行速度偏差試驗(yàn)來驗(yàn)證主軸不換的情況下，扶手帶與梯級(jí)速度的同步度；其次，進(jìn)行制停距離測(cè)試（包括滿載和空載）；最后，驗(yàn)證一下雙排鏈斷鏈開關(guān)，此為非操作逆轉(zhuǎn)保護(hù)試驗(yàn)[3]。試驗(yàn)結(jié)果：改造后的自動(dòng)扶梯都滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。制停距離試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，非操作逆轉(zhuǎn)保護(hù)開關(guān)見圖4。

表1 制停距離試驗(yàn)數(shù)據(jù)mm

圖4 非操作逆轉(zhuǎn)保護(hù)開關(guān)

五、試驗(yàn)結(jié)論

本研究中，自動(dòng)扶梯額定速度為0.50 m/s，改造后，額定速度為0.48 m/s，控制在±5%范圍內(nèi)；扶手帶運(yùn)行速度在0%～2%的范圍內(nèi)，制停距離平均值在0.35 m，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；斷鏈開關(guān)動(dòng)作后，自動(dòng)扶梯能可靠制停。自動(dòng)扶梯是一種特殊的梯級(jí)式運(yùn)輸機(jī)械，為確保乘客乘用安全與舒適，扶梯運(yùn)行時(shí)，梯階踏面始終保持水平狀態(tài)，且應(yīng)有梯階水平段（經(jīng)過這段水平距離，梯階才會(huì)逐漸上升或下降）。因此，結(jié)合以上幾個(gè)試驗(yàn)，可以驗(yàn)證該自動(dòng)扶梯符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)TSG T7005-2012要求，運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)降低。另外，將單排驅(qū)動(dòng)鏈改為雙排驅(qū)動(dòng)鏈，沒有改變自動(dòng)扶梯的主要參數(shù)，可以視為重大維修。所改造投入的成本也在可控范圍之內(nèi)。希望此案例能為此類設(shè)備的改造提供一些借鑒。

六、后 語

在日常的電梯檢驗(yàn)和維保過程中，附加制動(dòng)器的作用還是非常明顯的。當(dāng)鏈接驅(qū)動(dòng)主機(jī)與梯級(jí)鏈輪的鏈條斷裂或松弛脫落時(shí)，可以通過一個(gè)機(jī)械方式使一個(gè)帶開口槽的楔塊作用在鏈輪上，通過楔塊開口槽與鏈輪側(cè)面之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。但，對(duì)于使用年數(shù)超過10年以上的老舊自動(dòng)扶梯，由于工作制動(dòng)器老化原因，導(dǎo)致制動(dòng)力不足，安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)上升，有時(shí)在加載時(shí)極易發(fā)生溜梯事故。在沒有設(shè)置附加制動(dòng)器保護(hù)的作用下，該類問題還會(huì)被不斷放大。為了安全乘坐自動(dòng)扶梯和適應(yīng)電梯檢驗(yàn)過程中的要求，希望各個(gè)電梯制造廠家和維保單位能設(shè)計(jì)出更多的方式和方法來，確保運(yùn)行安全。