雙開門電梯中門回路檢測(cè)系統(tǒng)的安全性探討

談皓

（宣城市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽宣城 242000）

0 引言

《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》（TSGT7001—2009）第2號(hào)修改單中增加了第2.8（7）：“應(yīng)當(dāng)具有門回路檢測(cè)功能，當(dāng)轎廂在開鎖區(qū)域內(nèi)，轎門開啟、并且層門門鎖釋放時(shí)，監(jiān)測(cè)檢查轎門關(guān)閉位置的電氣安全裝置、檢查層門門鎖鎖緊位置的電氣安全裝置和轎門監(jiān)控信號(hào)的正確動(dòng)作；如果監(jiān)測(cè)到上述裝置的故障，能夠防止電梯的正常運(yùn)行。”而對(duì)于此條項(xiàng)目給出的檢驗(yàn)方法為：通過模擬操作檢查門回路檢測(cè)功能。

由條文可以看出，模擬操作觸發(fā)故障點(diǎn)的前提是：（1）開鎖區(qū)域內(nèi)；（2）轎門開啟；（3）層門門鎖釋放。監(jiān)測(cè)的3個(gè)信號(hào)點(diǎn)為轎門關(guān)閉位置的電氣安全裝置、層門門鎖鎖緊位置的電氣安全裝置和轎門監(jiān)控信號(hào)。

1 功能實(shí)現(xiàn)的方案

引用業(yè)內(nèi)大多電梯公司采用的實(shí)現(xiàn)方案如圖1所示。

如圖1所示，當(dāng)電梯?？吭谀硨訒r(shí)，系統(tǒng)判斷安全回路和門鎖短接檢測(cè)信號(hào)點(diǎn)是否接通，是否收到高低電平的變化，如高低電平有轉(zhuǎn)換的過程，則證明開關(guān)被正確動(dòng)作；如未接收到，即代表轎門開關(guān)被跨接，系統(tǒng)生成故障防止電梯繼續(xù)正常運(yùn)行。

圖1 門回路功能檢測(cè)原理圖

若電梯有前后轎門，則添加一個(gè)額外的轎門信號(hào)，如圖2所示。

圖2 雙轎門門回路功能檢測(cè)原理圖

也有部分品牌電梯采用的是測(cè)量整個(gè)電路電阻的辦法，系統(tǒng)的正常運(yùn)行依賴于整體門鎖回路的阻值符合設(shè)計(jì)要求。如果門鎖回路被人為短接，此時(shí)阻值為極小；如果某個(gè)門鎖斷開不通，此時(shí)的阻值為無窮大。此兩類情形下的回路狀態(tài)均視為故障狀態(tài)，電梯除旁路狀態(tài)外不能運(yùn)行。

2 方案中未充分考慮的其他風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于轎門監(jiān)控信號(hào)的正確動(dòng)作的驗(yàn)證，首先要與開/關(guān)門到位信號(hào)區(qū)分開，找出真正的監(jiān)控信號(hào)。大多數(shù)電梯監(jiān)控信號(hào)使用接近開關(guān)、雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)等，還有少部分電梯則是使用編碼器信號(hào)。對(duì)于接近開關(guān)，測(cè)試時(shí)應(yīng)注意其接線方式是常開式還是常閉式，進(jìn)行測(cè)試時(shí)需注意：應(yīng)在關(guān)門狀態(tài)下，再斷開電梯電源，改線模擬常開/常閉后，先恢復(fù)關(guān)門狀態(tài)，再接通電梯電源進(jìn)行測(cè)試。

2.1 雙開門電梯在實(shí)際應(yīng)用中可能的風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于雙開門電梯，從圖2和相關(guān)原理可以看出，有兩扇轎門，位于轎門上的信號(hào)點(diǎn)就有4個(gè)，按照分別短接的方式進(jìn)行驗(yàn)證并且合格后，可能存在以下情況：假定某電梯東側(cè)轎門上的整體電氣安全裝置被人為短接，包括轎門關(guān)閉位置的電氣安全裝置和轎門鎖緊裝置的電氣安全裝置，而電梯正常運(yùn)行至平層后，因內(nèi)選信號(hào)按鈕分東西兩側(cè)，按下哪側(cè)則在哪側(cè)開門，故電梯在西側(cè)開門、東側(cè)未開門，此時(shí)電梯因不滿足檢測(cè)條件“轎門開啟”而無法檢測(cè)出該信號(hào)點(diǎn)的不正確動(dòng)作，所以電梯會(huì)繼續(xù)運(yùn)行直至某一次停梯后東側(cè)開門。

筆者認(rèn)為這是一個(gè)可大可小的漏洞，如果該電梯的東側(cè)只在不常用的-1層開門，其他樓層均在西側(cè)開門，那么這個(gè)故障將可能很長時(shí)間都不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，而電梯一直處于危險(xiǎn)狀態(tài)。那是不是可以認(rèn)為因?yàn)樗鼪]有開門運(yùn)行，所以就算短接了東側(cè)轎門的電氣安全裝置，也不會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)呢？

在此可以繼續(xù)假定以下情況：電梯繼續(xù)運(yùn)行，直至某次故障或停電的發(fā)生，電梯停在了某兩層之間。TSGT7001—2009第2號(hào)修改單中增加了6.11項(xiàng)“轎門開門限制裝置及轎門的開啟”，其中（1）規(guī)定了“應(yīng)當(dāng)設(shè)置轎門開門限制裝置，當(dāng)轎廂停在開鎖區(qū)域外時(shí)，能夠防止轎廂內(nèi)的人員打開轎門離開轎廂”。注意，此處僅要求該裝置能夠防止人員打開轎門離開轎廂，而并沒有要求能夠防止人員身體部位比如手伸出去，規(guī)則中雖然未規(guī)定轎門開門限制裝置應(yīng)該限制轎門打開多少間隙，但在《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB 7588—2003）第1號(hào)修改單中對(duì)此有相關(guān)要求：“8.11.2 b）轎廂在7.7.1中定義的區(qū)域之外時(shí)，在開門限制裝置處施加1 000 N 的力，轎門開啟不能超過50 mm ?！笨梢?，如果此時(shí)電梯內(nèi)的人員非法自救，企圖扒門逃生，將可能扒出5 cm 的間隙從而伸出手臂在門頭上摸索自救，如果此時(shí)來電或者故障恢復(fù)，電梯將直接啟動(dòng)進(jìn)行平層運(yùn)行，電梯門機(jī)因帶電而關(guān)門夾持力非常大，導(dǎo)致人手完全不可能抽回，即使是檢修速度，也會(huì)讓人在與上層門地坎或下層門頭的剪切中失去手臂。

問題在于：短接了東側(cè)轎門的電氣安全裝置，在電梯啟動(dòng)運(yùn)行前是否會(huì)監(jiān)測(cè)出轎門監(jiān)控信號(hào)的異常？

遺憾的是，筆者在多年的檢驗(yàn)工作中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)證部分品牌的電梯轎門監(jiān)控信號(hào)時(shí)，采用的是增量編碼器而非絕對(duì)值編碼器，且轎門監(jiān)控信號(hào)并非由編碼器和開關(guān)門到位信號(hào)共同參與，斷電并送電后不會(huì)開關(guān)門一次來監(jiān)測(cè)信號(hào)點(diǎn)的異常，而是直接“記憶”并提取斷電之前的信號(hào)狀態(tài)，這就會(huì)造成信號(hào)正確而實(shí)際異常的狀況發(fā)生。所以，這一漏洞也是可能被忽略并伴生在上述假定電梯上的。

GB 7588—2003中0.3.7有以下規(guī)定：“在某些情況下，使用人員可能做出某種魯莽動(dòng)作，本標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮同時(shí)發(fā)生兩種魯莽動(dòng)作的可能性和（或）違反電梯使用說明的情況?！?/p>

筆者認(rèn)為，扒門和伸手自救屬于連續(xù)且自然的動(dòng)作，應(yīng)該只能算作一種魯莽動(dòng)作，而維修人員所做出的短接動(dòng)作不應(yīng)該屬于0.3.7中“使用人員”的范疇，故這種風(fēng)險(xiǎn)是應(yīng)該加以控制的。

所以GB 7588中有0.3.8要求：“如果在維修期間，一個(gè)使用人員通常不易接近的安全裝置被有意置為無效狀態(tài)，此時(shí)電梯的安全運(yùn)行無保障，則應(yīng)遵照維修規(guī)程采取補(bǔ)充措施去保證使用人員的安全?！?/p>

這說明本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可使用規(guī)章制度來保證電梯的安全運(yùn)行，在本文假定的維修人員短接門鎖的情況下，導(dǎo)致電梯開門狀態(tài)下返平層運(yùn)行，這個(gè)行為導(dǎo)致的狀態(tài)是使用人員（無論是司機(jī)、乘客還是貨物的陪伴者）都無法改變的，因此要有必要的規(guī)章制度來避免此類行為可能給電梯運(yùn)行帶來的危險(xiǎn)。但在實(shí)際情形下，機(jī)械自身的保護(hù)大于電氣的保護(hù)，規(guī)章制度的保護(hù)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)降低無疑是最不可靠的。

2.2 具有再平層功能的電梯在實(shí)際應(yīng)用中可能的風(fēng)險(xiǎn)

所謂“再平層功能”，是指電梯運(yùn)行到站開門后，程序忽略門鎖通斷狀態(tài)，自動(dòng)慢速上下運(yùn)行調(diào)整平層精度的功能。在不具有再平層功能的貨梯上使用人力叉車運(yùn)載重物放至貨梯后，鋼絲繩在重物的影響下明顯伸長，轎廂下沉，轎廂地坎將與層站地坎形成“臺(tái)階”，這顯然會(huì)妨礙叉車的進(jìn)出且無法再進(jìn)行其他重物的繼續(xù)堆放，只能運(yùn)送當(dāng)前貨物至其他層站，再行移出，這極大地降低了貨梯的運(yùn)行效率。同理，高層客梯尤其是高檔酒店、寫字樓等處使用的電梯，其特點(diǎn)是使用時(shí)間段集中，且人流密集，大量人員涌入電梯后，本就極長的鋼絲繩在人員重量和鋼絲繩自重的影響下也將顯著伸長，此時(shí)假如轎內(nèi)某人員因各種原因需要離開轎廂（例如電梯已超載），很有可能被“臺(tái)階”絆倒。所以這一功能在近幾年安裝的新電梯中非常常見，被廣泛用于載重量大的貨梯以及高速高樓層的高檔客梯上。

同樣，一個(gè)功能的增加往往伴隨著一些風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，因?yàn)樵倨綄舆\(yùn)行在開門狀態(tài)下完全無視了門鎖的通斷情況，僅依賴兩個(gè)條件：一是轎廂在平層感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，二是轎門監(jiān)控信號(hào)或者開關(guān)門到位信號(hào)正確動(dòng)作。在此列舉一個(gè)極端的使用情況：很多工業(yè)園內(nèi)使用的雙開門貨梯，出于各種原因，往往會(huì)封閉其中一側(cè)層門，假設(shè)在電梯二層西出入口處用磚塊或柵欄門進(jìn)行了封堵，電梯運(yùn)行到二層時(shí)突發(fā)停電，轎內(nèi)人員出于自救，可能會(huì)嘗試扒開東側(cè)轎門，如果此時(shí)供電恢復(fù)，程序?qū)⒖刂莆鱾?cè)轎門開門并進(jìn)行再平層運(yùn)行，而東側(cè)的人員可能來不及將手抽回而發(fā)生擦傷或受到擠壓[1]。

3 風(fēng)險(xiǎn)的控制

為降低上述風(fēng)險(xiǎn)，以下提出一些改進(jìn)意見：

（1）針對(duì)采用編碼器信號(hào)作為轎門監(jiān)控信號(hào)的，應(yīng)優(yōu)先選用絕對(duì)值編碼器。它完全能忽略干擾之類的問題，一旦編碼器停止轉(zhuǎn)動(dòng)并固定在一個(gè)位置上，即使其在旋轉(zhuǎn)過程中受到部分因素的影響，最后還是能直接輸出停止時(shí)的位置，所以其用于電梯開關(guān)門行程長度信號(hào)有很大的優(yōu)勢(shì)，并不會(huì)因?yàn)閿嚯娀蛘呷藶殚_門導(dǎo)致位置丟失或錯(cuò)亂，在恢復(fù)供電后可以馬上判斷出門的開啟情況，有效避免意外發(fā)生。

（2）但目前大多使用編碼器信號(hào)的電梯都采用增量編碼器，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命極長，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，可廣泛應(yīng)用于中長距離通信；缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。所以，針對(duì)增量編碼器，首先應(yīng)加入計(jì)數(shù)器，然后在門機(jī)控制板的程序上設(shè)定位置檢測(cè)的高優(yōu)先級(jí)，使得電梯恢復(fù)供電后不論門鎖是否接通，優(yōu)先進(jìn)行完整的慢速（以防夾人傷害）開關(guān)門過程一次，如果因阻擋而無法完成，則電梯不啟動(dòng)運(yùn)行。

（3）若采用雙穩(wěn)開關(guān)等方式作為信號(hào)，應(yīng)優(yōu)先保證監(jiān)控信號(hào)的通路是電梯的各種方式運(yùn)行（包括檢修和再平層運(yùn)行）的必要條件，同時(shí)采用其他信號(hào)作為比較，例如廣泛使用的開關(guān)門到位信號(hào)，即使門鎖被跨接，主板只需要比較信號(hào)的異同即可[2]，如表1所示。

表1 信號(hào)對(duì)比判定表

（4）不使用開門限制裝置，而以轎門機(jī)械鎖代之。

（5）將開門限制裝置的間隙調(diào)整到10 mm 以內(nèi)。

4 結(jié)語

綜上所述，筆者認(rèn)為，只有采用了相對(duì)有效的方法才能最大化保證電梯的安全，也許以上方法并不盡善盡美，希望有相關(guān)業(yè)內(nèi)專家指出不足或提出更好的解決方案。