智能可折疊電梯轎廂護(hù)腳板研究

湯崢 沈俊杰 阮一暉 陶陽

摘要：提出了一種利用測距傳感器控制電梯轎廂護(hù)腳板自動伸展和收回的智能可折疊電梯轎廂護(hù)腳板，該裝置可解決現(xiàn)有可折疊護(hù)腳板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、防護(hù)效果較差，以及相關(guān)的驅(qū)動電機(jī)容易損壞的問題。

關(guān)鍵詞：智能的 可折疊 電梯轎廂 護(hù)腳板

Research on Intelligent Folding Elevator Car Foot Guard

Tang Zheng1， Shen Junjie1， Ruan Yihui2， Tao Yang3

（1.Suzhou Institute of Quality and Standardization;2.Jiangsu Elevator and Spare Parts Product Quality Supervision and Inspection center;3.Suzhou Association for Standardization）

Abstract： This paper presents an intelligent folding elevator car foot guard with a distance measuring sensor to control the automatic extension and retraction of the elevator car foot guard. This device can solve the problem of insufficient structural strength and poor protection effect of the existing folding elevator car foot guard and the problem of related drive motor is easily damaged.

Key words： intelligent， folding， elevator car， foot guard

1 研究背景

為保證電梯安全，電梯設(shè)置了很多保護(hù)裝置，如電梯轎廂不平層時，轎廂地面的位置可能會高于層站地面，此時轎廂與層門地坎之間會產(chǎn)生間隙，這個間隙足夠大時會導(dǎo)致人員的腳踏入井道，造成人員墜入井道的安全事故。國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求電梯必須設(shè)計有轎廂護(hù)腳板，該裝置可封堵轎廂門和層門地坎之間的間隙，降低人員從電梯層門口滑入井道的風(fēng)險。

然而，在一些老舊建筑物加裝電梯時發(fā)現(xiàn)，由于施工位置的限制，有些電梯井道中底坑的安全空間較小，電梯底坑的高度可能無法滿足轎廂護(hù)腳板的設(shè)計要求。GB/T 28621—2012《安裝于現(xiàn)有建筑物中的新電梯制造與安裝安全規(guī)范》中指出轎廂護(hù)腳板可以設(shè)計成在正常運(yùn)行狀態(tài)下伸展，轎廂到達(dá)最低位置時收回的護(hù)腳板。這種設(shè)計解決了部分安裝環(huán)境下電梯的底坑安全空間不足的問題，但是此類轎廂護(hù)腳板主要是通過電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行折疊的，因此存在轎廂護(hù)腳板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的問題，在轎廂護(hù)腳板與轎廂底面垂直時，如果轎廂護(hù)腳板受到外力作用，容易導(dǎo)致轎廂護(hù)腳板向內(nèi)折疊或彎曲，失去防護(hù)作用，同時還可能會導(dǎo)致驅(qū)動轎廂護(hù)腳板折疊的電機(jī)損壞。

2 研究內(nèi)容

可折疊的電梯轎廂護(hù)腳板是將電梯轎廂護(hù)腳板與轎廂底部設(shè)計成可轉(zhuǎn)動連接的方式，在正常使用狀態(tài)下，護(hù)腳板與轎廂底面垂直，在電梯運(yùn)行至接近底坑的高度時，護(hù)腳板向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，貼合在電梯轎廂的底面。本文研究設(shè)計一種智能可折疊的電梯轎廂護(hù)腳板，通過霍爾傳感器實時監(jiān)測電梯的位置和運(yùn)行信息，并將這些信息傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，從而控制電梯轎廂護(hù)腳板的自動伸展和收回。

當(dāng)轎廂位于完全壓縮緩沖器的位置到最低層站地坎以上不大于1 m的區(qū)域時，單片機(jī)向電機(jī)發(fā)出指令，在電機(jī)的驅(qū)動下可折疊護(hù)腳板可自動實現(xiàn)收回，同時蜂鳴器發(fā)出提示音，有效防止因轎廂完全壓縮緩沖器帶來的底坑空間不足的問題;當(dāng)轎廂位于完全壓縮緩沖器的位置到最低層站地坎以上不大于1 m的區(qū)域以外，單片機(jī)向電機(jī)發(fā)出指令，在電機(jī)的驅(qū)動下可折疊護(hù)腳板可自動實現(xiàn)伸展，同時蜂鳴器發(fā)出提示音，保證護(hù)腳板在較高運(yùn)行區(qū)域的保護(hù)功能。該設(shè)計可解決現(xiàn)有可折疊護(hù)腳板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、防護(hù)效果較差，以及相關(guān)的驅(qū)動電機(jī)容易損壞的問題。

3 研究原理

3.1 硬件設(shè)計

智能可折疊電梯轎廂護(hù)腳板的硬件部分包括測距傳感器、單片機(jī)、電梯自身的控制系統(tǒng)、電氣安全裝置、轎廂護(hù)腳板、電機(jī)及蜂鳴器等，其硬件組成見圖1。

轎廂外側(cè)設(shè)置3個霍爾傳感器，在轎廂外側(cè)設(shè)置一個確定轎廂位于最低層站地坎以上1 m位置的霍爾傳感器，其上下兩處再設(shè)置其余兩個霍爾傳感器，用于檢測電梯的運(yùn)行方向，見圖2、圖3。轎廂底部分別設(shè)置兩個驗證轎廂護(hù)腳板完全收回和完全伸展兩種狀態(tài)的電氣開關(guān)，轎廂護(hù)腳板完全收回和完全伸展時通過接觸這兩個電氣開關(guān)使其動作。

轎廂在最低層站地坎之上1 m的位置，霍爾傳感器2剛好檢測到設(shè)置在井道壁的磁鐵。當(dāng)電梯從底層上行時，設(shè)置在轎廂上的霍爾傳感器1首先檢測到磁鐵，霍爾傳感器2緊接著檢測到該磁鐵，此時單片機(jī)收到電梯正在上行的信號。當(dāng)電梯下行時，設(shè)置在轎廂上的霍爾傳感器3首先檢測到磁鐵，霍爾傳感器2緊接著檢測到該磁鐵，此時單片機(jī)得到電梯正在下行的信號。當(dāng)霍爾傳感器檢測到轎廂在最低層站地坎之上1 m位置以上的區(qū)域運(yùn)行時，霍爾傳感器會立即檢測到轎廂在此區(qū)域運(yùn)行，此時轎廂護(hù)腳板在電機(jī)的驅(qū)動下5 s內(nèi)完全伸展，見圖2。轎底靠近護(hù)腳板的位置設(shè)置一個驗證轎廂護(hù)腳板完全伸展的電氣開關(guān)，當(dāng)這個電氣開關(guān)一旦處于導(dǎo)通狀態(tài)時，此時電梯才可以繼續(xù)正常運(yùn)行，同時轎底會發(fā)出“轎廂護(hù)腳板完全伸展”的響聲。如果此時轎廂護(hù)腳板未完全伸展，該電氣開關(guān)斷開，該信號接入電梯控制系統(tǒng)的安全回路，電梯停止運(yùn)行。

轎底靠近護(hù)腳板的位置還設(shè)置一個驗證轎廂護(hù)腳板完全收回的電氣開關(guān)，當(dāng)霍爾傳感器檢測到轎廂在最低層站地坎之上1 m位置以下的區(qū)域運(yùn)行時，霍爾傳感器會立即檢測到轎廂在此區(qū)域運(yùn)行，此時轎廂護(hù)腳板在電機(jī)的驅(qū)動下5 s內(nèi)完全收回，見圖3。轎底靠近護(hù)腳板的位置設(shè)置一個驗證轎廂護(hù)腳板完全收回的電氣開關(guān)，此時只有當(dāng)這個電氣開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時，電梯才可以繼續(xù)正常運(yùn)行，同時轎底會發(fā)出“轎廂護(hù)腳板完全收回”的響聲。如果此時轎廂護(hù)腳板在上述時間內(nèi)未完全收回，驗證其完全收回的電氣開關(guān)斷開，該觸發(fā)信號接入電梯控制系統(tǒng)的安全回路，電梯停止運(yùn)行。

3.2 軟件設(shè)計

電梯一旦啟動運(yùn)行，軟件即初始化，通過霍爾傳感器不斷監(jiān)測電梯轎廂的位置和電梯運(yùn)行方向，該裝置主要利用單片機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計算和處理功能，通過軟件編程單片機(jī)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)轎廂護(hù)腳板的自動伸展和收回。軟件上利用keil uvision2編程環(huán)境，程序通過串口（RS232）燒錄到單片機(jī)，軟件流程圖見圖4。

4結(jié)束語

當(dāng)舊建筑物加裝電梯不滿足GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》有關(guān)底坑安全空間的情況時，GB/T 28621—2012《安裝于現(xiàn)有建筑物中的新電梯制造與安裝安全規(guī)范》對可折疊護(hù)腳板提出新的要求。本文研究設(shè)計的智能可折疊電梯轎廂護(hù)腳板，可實現(xiàn)避免因底坑安全空間不足而導(dǎo)致轎廂完全壓縮緩沖器帶來護(hù)腳板與底坑物體相互碰撞的風(fēng)險，底坑作業(yè)人員的安全也得到有效保障，從而保證電梯運(yùn)行安全。