一種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處防剪切保護裝置

畢海榕

（煙臺市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 煙臺 265500）

0 引言

發(fā)生在湖北的“7.26荊州電梯事故”，商場內(nèi)1名帶小孩的女子因踩翻了松動的扶梯蓋板，當(dāng)蓋板有被破壞非正常進入時扶梯仍能正常巡行，導(dǎo)致身體與設(shè)備相對剪切，被卷入電梯內(nèi)不幸遇難。事故的慘烈視頻在全國范圍內(nèi)產(chǎn)生了很大的影響，使人們在乘坐扶梯時戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。于是人們思考了3個問題：乘客為什么會落入扶梯機站內(nèi)？在乘客在非正常狀態(tài)下落入機站內(nèi)時，扶梯為什么沒有監(jiān)測到？當(dāng)乘客進入運行中的機站內(nèi)扶梯為什么沒有停止運行？上述3個問題導(dǎo)致事故發(fā)生，扶梯剪切造成人員死亡。筆者從事電梯行業(yè)多年，明確地意識到此類扶梯存在極大的缺陷，應(yīng)該從根本上避免上述3個問題的發(fā)生，并需要增加1種能夠檢測到非正常狀態(tài)進入人員的安全保護裝置，以保證扶梯安全，確保當(dāng)有物體或者人員非正常狀態(tài)進入扶梯機站內(nèi)，扶梯能夠立即停止運行。從根本上避免“電梯吃人”的事故再次發(fā)生，保證人民生命財產(chǎn)安全。

1 扶梯進出口蓋板

這里的扶梯的進出口蓋板是檢修蓋板和樓層板的總稱，蓋板一般由具有一定強度的金屬板組成，連接扶梯梯階與樓層地面，蓋住旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)保護人員進出扶梯時安全。在《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》（以下簡稱扶梯檢規(guī)）中要求：應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧ㄈ绨惭b樓層板防傾覆裝置、螺栓固定等），防止樓層板因人員踩踏或者自重的作用而發(fā)生傾覆、翻轉(zhuǎn)[1]；監(jiān)控檢修蓋板和樓層板的電氣安全裝置的設(shè)置應(yīng)當(dāng)符合下列要求之一。1） 移除任何1塊檢修蓋板或者樓層板時，電氣安全裝置動作。2） 如果機械結(jié)構(gòu)能夠保證只能先移除某一塊檢修蓋板或者樓層板時，至少在移除該塊檢修蓋板或者樓層板后，電氣安全裝置動作。

由《扶梯檢規(guī)》可以發(fā)現(xiàn)檢規(guī)對扶梯蓋板有2個要求：1）保證其強度和可靠性。2）有驗證蓋板缺失的開關(guān)或措施。保證蓋板的強度需要從設(shè)計與制造出發(fā)，保證設(shè)計的蓋板強度和使用壽命能夠滿足要求，并且設(shè)計蓋板防傾翻與錯位移動的裝置；在制造過程中需要保證的可靠性和制造工藝的穩(wěn)定性，并且每塊蓋板都要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量管控。該文將圍繞第2點進行分析，并制定預(yù)防措施，能夠有1種裝置自動驗證蓋板缺失之后扶梯的運動狀態(tài)。同時，針對上述發(fā)生的事故進行分析，分析蓋板失效的具體原因。并根據(jù)原因原因制定改進預(yù)防措施，從根本上杜絕此類事故的再次發(fā)生，保證在任意1塊蓋板失效后人員或者物體非正常進入站內(nèi)時，扶梯能夠立即停止運行。

2 扶梯進出口蓋板失效原因分析

對扶梯的蓋板失效進行分析，逐條梳理可能產(chǎn)生實效的原因，其中包括蓋板的意外缺失、蓋板在乘客踩踏過程中發(fā)生傾覆與翻轉(zhuǎn)、蓋板在非正常開啟后電氣驗證開關(guān)失效等方面[2]。下面從設(shè)計、制造、維護保養(yǎng)和使用注意等方面對造成上述失效的原因進行深入的分析。

2.1 扶梯進出口蓋板強度不夠

扶梯蓋板在扶梯的整個安全部件中占有重要的地位，每位乘坐扶梯的乘客都要從蓋板上通過，因此扶梯蓋板所承受的沖擊力是不間斷的，所承受的質(zhì)量也是非常巨大的[3]。如果制造蓋板的金屬材料強度不夠，會存在以下風(fēng)險。首先，在經(jīng)過長時間的使用后，蓋板發(fā)生變形導(dǎo)致蓋板兩側(cè)不能固定在站內(nèi)的支撐梁的邊緣時將會導(dǎo)致蓋板向站內(nèi)滑動。其次，蓋板金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷，如氣孔或者裂紋或者焊接時燒穿等缺陷會導(dǎo)致蓋板在長時間使用中到達蓋板的疲勞極限，又遇到乘客在蓋板上打鬧、蹦跳等導(dǎo)致蓋板受到?jīng)_擊，很容易發(fā)生蓋板斷裂現(xiàn)象。

2.2 蓋板設(shè)計不合理

針對蓋板設(shè)計不合理主要有以下3個方面：1）設(shè)計時對蓋板的強度計算和應(yīng)力集中計算不充分。2） 設(shè)計的蓋板過長或者過寬，有效面積內(nèi)的承載強度不足以支撐通過蓋板的強度。3）蓋板未設(shè)計足夠強度的加強筋或者兩端固定裝置設(shè)計不合理等問題都有可能導(dǎo)致蓋板失效。容易導(dǎo)致松動和翹起，安全防護措施考慮不足。蓋板尺寸與圖紙不符。有關(guān)制造單位對出廠產(chǎn)品零部件質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)格，沒有相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量管控，質(zhì)量得不到保證，產(chǎn)品不能滿足設(shè)計要求。

2.3 防傾覆和翻轉(zhuǎn)裝置失效或缺失

按照《扶梯檢規(guī)》，新生產(chǎn)制造的扶梯都要設(shè)置防傾覆和防翻轉(zhuǎn)的裝置，該裝置能夠保證在乘客踩到每塊蓋板時都能穩(wěn)定支撐，其他幾塊蓋板連接成1個整體，避免蓋板的一側(cè)因受力不均而導(dǎo)致傾翻。但是目前市場上仍然存在許多的老舊電梯并沒有設(shè)計此裝置，就會導(dǎo)致扶梯在使用較長時間后，乘客踩在2個蓋板中間，各蓋板間隙較大，乘客的腳部陷入蓋板中。

2.4 蓋板開關(guān)位置設(shè)計不合理

現(xiàn)在運行的電梯大部分都是在第1個蓋板下側(cè)，該類設(shè)計的目的是在正常情況下打開第1塊蓋板后才能打開后續(xù)的其他蓋板，并且后續(xù)的每個蓋板都有1個裝置與前側(cè)蓋板相關(guān)聯(lián)，在正常情況下只有打開第1塊蓋板，其他蓋板才能打開，蓋板驗證開關(guān)只安裝在第1塊蓋板下側(cè)。但是，在很多蓋板失效的事故中，發(fā)生失效的蓋板都不是第1塊，對乘客造成傷害最大的蓋板是距離扶梯旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上側(cè)的防護蓋板，但是此處蓋板的失效并沒有開關(guān)驗證。即使在缺失的狀態(tài)下人員或物品進入機站時電梯也無法停止。

3 扶梯發(fā)生剪切事故問題淺析

能夠發(fā)生扶梯剪切事故應(yīng)該具備3個條件。1）蓋板缺失或者翻轉(zhuǎn)傾斜。2）蓋板缺失后扶梯未能夠檢測到人員的非正常進入。3）在蓋板失去保護功能后人員調(diào)入機站后電梯不能立即停止[4]。通過吸取“7.26荊州電梯事故”的慘痛教訓(xùn)后，各個電梯制造廠及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對蓋板強度和蓋板開啟驗證開關(guān)進行了改進及規(guī)范。

目前，市場上大部分的電梯由于生產(chǎn)時間較早，使用頻率較高，蓋板的電氣保護開關(guān)設(shè)置得并不合理，因此扶梯發(fā)生剪切事故的風(fēng)險仍然存在。在日常對扶梯進行檢查的過程中發(fā)現(xiàn)，蓋板檢修開關(guān)只能驗證第1塊蓋板是否開啟，在沒有其他裝置驗證其他位置的蓋板失效后，人員或者物體進入機站的保護開關(guān)，該文主要介紹1個安全保護裝置，能夠檢測到機站內(nèi)任何位置有人員或者物體進入，并在非正常狀態(tài)下進入時能夠立即切斷扶梯的運行。

4 改進預(yù)防措施

該措施是1種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處的防剪切保護裝置，尤其涉及在進出口蓋板發(fā)生意外斷裂或缺失狀態(tài)，自動扶梯或者自動人行道的驅(qū)動站或轉(zhuǎn)向站內(nèi)機械結(jié)構(gòu)對人員的剪切保護。它解決了自動扶梯或者自動人行道因某些原因?qū)е逻M出口處的蓋板缺失或者斷裂，而自動扶梯或自動人行道并不立即停止，導(dǎo)致在此處的人員被運行的機構(gòu)卷入，從而造成電梯“吃人”的事故發(fā)生[5]。能夠從根本上解決因蓋板損壞或者缺失后電梯繼續(xù)運行導(dǎo)致電梯剪切人員的危險行為。該保護裝置能夠自動檢測驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站內(nèi)是否在電梯正常運行的狀態(tài)下有其他物體或者人員進入，如果檢測到，自動扶梯或自動人行道會立即停止運行。保護非正常狀態(tài)進入的物體或人免受機械結(jié)構(gòu)的剪切。避免電梯“吃人”事件發(fā)生。從根本上解決了扶梯剪切傷人事件?；谠撛?，筆者研制了1個保護裝置，該裝置能夠檢測到非正常進入機站的人員或者物體，一旦檢測到就會立即使扶梯停止運行。該裝置筆者已經(jīng)申請了專利。

4.1 技術(shù)領(lǐng)域

該項措施涉及1種自動扶梯與自動人行道（以下簡稱電梯）進出口蓋板處防剪切安全保護裝置，用于防止由于蓋板缺失、損壞塌陷、失效翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致人員落入被梯級或踏板剪切的安全事故。

4.2 該措施具體內(nèi)容

該項措施針對自動扶梯或自動人行道因蓋板損壞或者缺失導(dǎo)致物體或者人員非正常進入驅(qū)動站或者轉(zhuǎn)向站內(nèi)（以下簡稱站內(nèi)），而電梯正常運行，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)部件對物體或者人員發(fā)生剪切事故，尤其針對未設(shè)置蓋板開關(guān)的老舊電梯。設(shè)計了1種在電梯運行時非正常進入驅(qū)動站或轉(zhuǎn)向站內(nèi)時能夠使電梯立即停止的安全保護裝置。

該項措施的技術(shù)方案如下：1種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處防剪切保護裝置，包括進出口的蓋板、電梯光幕、電線、繼電器、驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站可進人空間、梯階、驅(qū)動及回轉(zhuǎn)機構(gòu)。所述電梯光幕安裝在進出口的蓋板下側(cè)的驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站可進人空間內(nèi)，能夠檢測驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站上側(cè)入口處是否有物體或者人員通過，在檢測到光幕被阻擋時斷開繼電器，切斷電梯的安全電路。繼電器串聯(lián)在電梯的安全電路中，當(dāng)光幕未檢測到阻擋時繼電器吸合，此時安全回路暢通；當(dāng)光幕檢測到阻擋信號時，繼電器斷開，此時安全回路斷開，電梯停止運行。當(dāng)工作人員檢修時，將電梯打開到檢修狀態(tài)，此時檢修裝置短接繼電器，當(dāng)電梯在檢修狀態(tài)時，人員進入驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站時能夠檢修運行。

與現(xiàn)有的蓋板缺失開關(guān)相比，該蓋板防剪切保護裝置直接檢測到整個驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站的空間內(nèi)，從根本上避免了因蓋板缺失或損壞時非正常進入站內(nèi)造成旋轉(zhuǎn)機構(gòu)傷人事故。對老舊電梯加裝方便，成本低，未改變原有的控制系統(tǒng)，不屬于電梯改造。該安全裝置單獨接通24 V電源，運行安全、可靠，檢測靈敏。

4.3 具體實施方式

下文所舉實例只用于解釋該措施，并非用于限定該措施的范圍。

電梯正常運行狀態(tài)：當(dāng)電梯正常運行時，電梯的進出口蓋板處于完好狀態(tài)，電梯光幕此時能夠順利接受紅外線，繼電器處于吸合狀態(tài)。此時，繼電器開關(guān)閉合，整個安全回路暢通，電梯正常運行。

電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內(nèi)的狀態(tài)：當(dāng)電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內(nèi)時，電梯的進出口蓋板臨近旋轉(zhuǎn)部件上側(cè)出現(xiàn)損壞或缺失后，物體或人員意外進入站內(nèi)，此時電梯光幕能夠檢測出紅外線被阻擋，部門紅外線未能接收，導(dǎo)致繼電器處于斷開狀態(tài)。此時，繼電器開關(guān)斷開，整個安全回路斷開，電梯立即停止。

電梯檢修運行時狀態(tài)：當(dāng)電梯檢修運行時，檢修開關(guān)閉合，短接繼電器開關(guān)，此時電梯能夠正常運行，電梯光幕和繼電器被短接，電梯能夠在作業(yè)人員的操作下檢修運行。

4.4 電氣原理圖

扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖如圖1所示。

正常運行時：光幕未檢測到異物時，開關(guān)3處于吸合狀態(tài)，一旦檢測到有異物時，觸發(fā)電梯光幕的紅外線接收，導(dǎo)致開關(guān)3斷開，整個回路斷開，使電梯停止運行，整個電路的回路是1-3-2。

檢修運行時：檢修開關(guān)4處于閉合狀態(tài)，此時開關(guān)3被短接，此時檢修人員能夠通過進入機站內(nèi)進行檢修操作，整個電路的回路是1-4-2。

圖1 扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置電氣原理圖

4.5 機械原理圖

扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖如圖2所示[6]。

扶梯正常運行狀態(tài)：當(dāng)電梯正常運行時，圖2中的電梯的進出口蓋板處于完好狀態(tài)，電梯光幕此時能夠順利的接受紅外線，繼電器處于吸合狀態(tài)。此時，圖1中的繼電器開關(guān)閉合，整個安全回路暢通，電梯正常運行。

電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內(nèi)的狀態(tài)：當(dāng)電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內(nèi)時，圖2中的電梯的進出口蓋板臨近旋轉(zhuǎn)部件上側(cè)出現(xiàn)損壞或缺失后，物體或人員意外進入站內(nèi)，此時電梯光幕此時能夠檢測出紅外線被阻擋，部門紅外線未能接收，導(dǎo)致繼電器處于斷開狀態(tài)。此時，圖1中的繼電器開關(guān)斷開，整個安全回路斷開，電梯立即停止。

5 結(jié)語

該文的改進預(yù)防措施解決了以下問題：自動扶梯或者自動人行道由于某些原因，進出口處的蓋板缺失或者斷裂，乘客誤入機站內(nèi)，而自動扶梯或自動人行道仍然繼續(xù)運行，并不能檢測到蓋板缺失，人員非正常進入，在此處的人員被運行的機構(gòu)卷入，乘客的身體在扶梯的運轉(zhuǎn)下受到傷害，從而發(fā)生電梯“吃人”的事故。該文從根本上解決了蓋板損壞或者缺失后，扶梯繼續(xù)運行，電梯剪切人員的處于危險的問題。該保護裝置能夠自動檢測驅(qū)動站及轉(zhuǎn)向站上蓋板的損壞或缺失情況后，乘客非正常程序進入正常運行的扶梯，當(dāng)感應(yīng)裝置檢測到乘客誤入時，自動扶梯或自動人行道會立即停止運行，杜絕扶梯對人員的傷害。能夠有效地保護非正常狀態(tài)進入的物體或人免收機械結(jié)構(gòu)的剪切。使群眾安全放心地使用電梯是每位電梯從業(yè)者的追求，消除群眾對電梯的恐懼，保證人民的生命和財產(chǎn)安全。

圖2 扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖