自動扶梯防墜落玻璃安全幕墻安裝要求及檢驗注意事項分析

馮 偉 黃建宇

（1．天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院 天津 300192）

（2． 國家市場監(jiān)管重點實驗室（特種設(shè)備數(shù)字孿生共性技術(shù)） 天津 300192）

自動扶梯是目前常見的運輸工具，乘客在乘坐過程中，看似很安全，周圍有扶手裝置起到安全圍欄的作用，但是通過新聞媒介也會看到一些從自動扶梯墜落的事故發(fā)生，使許多人產(chǎn)生恐慌心理。2015 年5 月19 日，東莞1 名2 歲小男孩在商場獨自玩耍時，在扶手入口處被扶手帶向上拖行隨即甩到自動扶梯外側(cè)，從1 樓跌落至負1 樓[1]。2016 年11 月11 日14 時，在上海青浦區(qū)某廣場，1 名老人抱著1 名嬰兒，在自動扶梯入口處，由于身體不穩(wěn)，在剛進入梯級階段身體發(fā)生傾斜，懷里的嬰兒滑落至自動扶梯外側(cè)中空區(qū)域，從3 樓直接掉到1 層地面，經(jīng)搶救無效死亡[1]。

針對此類事件，自動扶梯相對較多的一些商場和車站等場所根據(jù)現(xiàn)場實際情況，沿自動扶梯外延全程加裝防止乘客跌落或者物品掉落的防墜落措施，比較常見的有玻璃安全幕墻[1]、防墜格柵等，這些措施可以增加乘客乘梯過程中的安全性，避免跌落至自動扶梯外部中空區(qū)域，尤其是下行過程。

但是，通過前期調(diào)研計算或者現(xiàn)場安裝時發(fā)現(xiàn)，安裝自動扶梯防墜落裝置雖然降低了墜落風險但又會產(chǎn)生新的風險。比較常見的新風險有桁架初始強度無法滿足加裝防墜落裝置，防墜落裝置與扶手帶距離過小，還包括裝置的固定等。不過，目前國內(nèi)并沒有相關(guān)法律法規(guī)和標準對玻璃安全幕墻等防墜落裝置的安裝和檢驗提出要求，因此本文著重在玻璃安全幕墻的安裝要求和檢驗注意事項上加以分析并提出建議，為相關(guān)從業(yè)人員提供一定的參考。

1 現(xiàn)行法規(guī)標準中對自動扶梯防墜落措施的要求

目前國內(nèi)應用于自動扶梯防墜落的措施主要包括：1）設(shè)置在自動扶梯出入口位置的危險區(qū)域防護裝置，該裝置會高出扶手帶10 cm 以上，目的就是防止人尤其是小朋友由于誤接觸扶手帶而引起的卷起墜落至自動扶梯外側(cè)的情況發(fā)生，起到一定的防墜落效果；2）在自動扶梯外蓋板高度1 m 處設(shè)置類似梯形箱的防攀爬裝置，防止人手抓扶手帶順著外蓋板向上攀爬以致墜落的情況發(fā)生；3）沿自動扶梯中空側(cè)全程安裝防墜落裝置，比如常見的玻璃安全幕墻、防墜落欄桿或者格柵等，該裝置可以有效防止由于人未站穩(wěn)，身子傾斜導致墜落的情況發(fā)生，降低墜落的風險。

1.1 危險區(qū)域防護護欄

TSG T7005—2012《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》[2]（下面簡稱檢規(guī)）中對危險區(qū)域防護的要求體現(xiàn)在3.2（2）條，見表1，此要求的目的就是防止人從自動扶梯出入口位置跌落至扶梯下方。

表1 檢規(guī)對危險區(qū)域防護的要求

而在GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》（下面簡稱GB 16899—2011）中的附錄A 第A.2.7 條同樣對危險區(qū)域防護護欄的具體尺寸做出了相應的規(guī)定，如圖1 所示，需要注意的主要有4 個位置：1）護欄高度需要高出扶手帶至少100 mm；2）該裝置距離扶手帶水平距離80 ～120 mm；3）該裝置距離扶手帶下沿垂直距離為25 ～100 mm；4）該裝置距離護壁板的距離不得大于120 mm[3]。

圖1 GB 16899—2011 中的出入口危險區(qū)域防護裝置要求

然而GB 16899—2011 未對危險區(qū)域防護護欄的實際高度作出要求，只是要求在自動扶梯出入口處高出扶手帶至少100 mm 即可，目前市面上自動扶梯扶手高度比較常見的規(guī)格是0.9 m、1.0 m、1.1 m 等尺寸，如果商場等場所只設(shè)計該裝置高出扶手帶100 mm，那么最低高度只有1 m，而在GB 50352—2019《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標準》中對公共樓宇中庭最小高度的要求是1.2 m，那么危險區(qū)域防護護欄的高度不滿足公共樓宇中庭最小高度的要求，同樣存在很大的安全隱患。

1.2 防攀爬裝置

對于人為手抓扶手帶沿自動扶梯外蓋板向上爬的這種行為，為了避免此種行為而產(chǎn)生的跌落風險，在GB 16899—2011 中第5.5.2.2 條要求：“扶手裝置應沒有任何部位可供人員正常站立。如果存在人員跌落的風險，應采取適當措施阻止人員爬上扶手裝置外側(cè)?！盵3]同時，在自動扶梯檢規(guī)中也有相應的檢驗要求，見表2[2]，該防攀爬裝置可以參考圖2 進行設(shè)計。

圖2 防攀爬裝置

表2 檢規(guī)對防攀爬裝置的要求

1.3 開放空間全程防護裝置

挪威在自動扶梯防墜落方面開創(chuàng)先河，這個國家對自動扶梯開放區(qū)域的防護非?？粗兀缭?010 年，就頒布法律法規(guī)要求在自動扶梯開放空間側(cè)加裝全程防墜落裝置，具體要求為高出地面3 m 需要加裝防墜落裝置。而蒂森電梯公司作為挪威最大的電梯公司，在2006 年發(fā)明了自動扶梯玻璃幕墻的裝置來防止乘客墜落,該裝置要求高出扶手帶至少300 mm。日本對于存在高空墜落風險的自動扶梯中空位置強制要求在自動扶梯外圍全程加裝防墜物裝置。[1]

●1.3.1 玻璃安全幕墻

如果自動扶梯安裝在中空位置，任何一側(cè)存在高空墜落的風險，可以在自動扶梯扶手外側(cè)安裝圖3 所示的玻璃安全幕墻防墜落裝置。該裝置可以避免當乘客進入自動扶梯時由于不穩(wěn)身體側(cè)傾導致其本人或者手中嬰兒或者物品掉落至自動扶梯下方的危險，可以將墜落物擋回扶手裝置內(nèi)側(cè)安全區(qū)域。

圖3 自動扶梯防墜落玻璃安全幕墻

●1.3.2 防墜物格柵

有的商場在自動扶梯臨空側(cè)扶手裝置下方全程加裝防墜物格柵，見圖4，當乘客手中物品不小心從手中滑落時，該裝置可以將物品攔截在格柵上，防止物品墜落至自動扶梯下方，避免砸到下方路過的其他人員。

圖4 防墜物格柵

●1.3.3 金屬欄桿

同樣在自動扶梯存在墜落風險側(cè)可以全程加裝高出扶手帶一定高度的金屬材質(zhì)的防護欄桿，見圖5，該欄桿也可以起到防止墜落的作用。

圖5 防墜落欄桿

2 玻璃安全幕墻的安裝要求

2.1 金屬桁架撓度與強度計算

金屬桁架作為整個自動扶梯的承載機構(gòu)，在設(shè)計和選型初期應對其撓度與強度進行計算，這對整個自動扶梯能否安全運行至關(guān)重要。在GB 16899—2011 中對桁架的撓度和強度有相關(guān)要求。其中定義自動扶梯載荷分為2 部分，分別為自動扶梯自重和額定乘客載荷。自動扶梯自重載荷包括金屬桁架、梯級、扶手裝置、裝潢等部件的均勻分布載荷，以及驅(qū)動主機、控制柜等部件的集中分布載荷。對于將玻璃安全幕墻直接安裝在桁架上的情況，需要將玻璃安全幕墻的重量計算到自重中去，確保自動扶梯在自重及額定乘客載荷下的撓度及強度滿足要求，保證自動扶梯桁架結(jié)構(gòu)的安全性。而額定乘客載荷按照每個梯級2 名乘客并在梯級上均勻分布按5 000 N/m2計算。玻璃安全幕墻確定好金屬桁架支撐位置后，需對金屬桁架結(jié)構(gòu)的撓度與強度進行計算分析，具體如下：

1）自動扶梯金屬桁架的撓度要求：自動扶梯按用途可分為普通型和公共交通型，普通型自動扶梯和公共交通型自動扶梯根據(jù)滿載乘客載荷計算的最大撓度，分別應小于等于自動扶梯金屬桁架兩端支撐位置距離的1/750 和1/1000。這二者的最大區(qū)別在于公共交通型自動扶梯主要應用于客流量大的場所如地鐵、火車站等，負載集中，要求更加嚴格。根據(jù)式（1），可以求得金屬桁架最大變形量為：

式中：

Fmax——最大變形量；

L——桁架最大水平跨距。

2）自動扶梯金屬桁架的強度要求：通過金屬桁架材料的屈服強度與分析得出的金屬桁架在自重與5 000 N/m2的額定乘客載荷下的最大應力值的比值計算，該比值應符合金屬桁架的安全系數(shù)要求。金屬桁架安全系數(shù)可通過式（2）求得：

式中：

Zs——安全系數(shù)；

σb——金屬桁架的屈服強度；

σmax——最大Mises (第四強度理論的等效應力)應力值。

2.2 框架安裝

自動扶梯的防護玻璃安全幕墻比較常見的安裝方式有2 種，第1 種是直接加裝在自動扶梯的桁架外蓋板上方，但是通過這種途徑安裝玻璃安全幕墻的需要有制造廠家的授權(quán)才可以施工，否則不予以許可。第2 種方式是安裝1 個與自動扶梯金屬桁架完全平行的獨立框架，見圖6，并將玻璃安全幕墻安裝在獨立框架上，這種方法是相對安全可靠的，但是成本會有所提高[4]。

圖6 玻璃安全幕墻獨立框架

在設(shè)計初期應注意的是，根據(jù)玻璃安全幕墻的實際要求，在將玻璃安全幕墻框架組合安裝后，應能實現(xiàn)框架多角度調(diào)整，以滿足玻璃安全幕墻在平面度、垂直度方面靈活調(diào)整的目的。

目前自動扶梯已安裝的玻璃安全幕墻有部分已發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如玻璃破碎造成墜落的情況，這其中有部分是由于玻璃本身的材質(zhì)問題，但是也有安裝的玻璃框架的原因，而玻璃安全幕墻的框架有時會成為造成幕墻失效的主要原因，比如框架本身設(shè)計不合理，安裝的框架無法承擔其自身重量和玻璃的重量，導致強度不夠造成框架變形，最終導致玻璃安全幕墻破碎。為了防止這種情況的發(fā)生，在設(shè)計中需要引入抗疲勞試驗，這樣可以避免框架超負荷工作下的不安全性。

2.3 玻璃的選擇與安裝

●2.3.1 玻璃的選擇

對比玻璃安全幕墻、防墜物格柵和金屬欄桿這3種常見的防墜落裝置，從價格、安裝工藝和防護等級綜合考慮，玻璃安全幕墻的造價成本低，安裝簡單并且安全等級相對較高。因此，玻璃安全幕墻是大部分商場及車站首選方案。但是，由于自動扶梯玻璃安全幕墻的玻璃材料沒有強制要求使用鋼化玻璃，并且對玻璃的型號也沒有硬性要求，因此，存在很大的破裂風險；另外，對于玻璃護欄的安裝工藝要求也高，否則在沖擊很大的情況下，會導致玻璃連帶護欄一同墜落至自動扶梯下方，這樣會對從自動扶梯下方經(jīng)過的人員產(chǎn)生危險。因此，針對上述可能產(chǎn)生的風險，對玻璃安全幕墻的玻璃選型至關(guān)重要。

當玻璃安全幕墻作為防墜落措施時，可以提高玻璃的安全等級，來降低在使用中發(fā)生玻璃破裂的可能性。

1）選擇合適的玻璃安全等級。玻璃本身材質(zhì)脆，受到外力極易發(fā)生破裂，造成不可預估的傷害，因此，為降低玻璃幕墻的破裂給自動扶梯下方經(jīng)過的人員帶來的傷害，安裝的玻璃安全幕墻應采用安全玻璃。對于室內(nèi)安全玻璃的規(guī)定，在JGJ 113—2015《建筑玻璃應用技術(shù)規(guī)程》中第7.2.3 條有詳細描述：“人群集中的公共場所和運動場所中裝配的室內(nèi)隔斷玻璃應符合下列規(guī)定：有框玻璃應使用符合表3 的規(guī)定，且公稱厚度不小于5 mm 的鋼化玻璃或公稱厚度不小于6.38 mm的夾層玻璃；無框玻璃應使用符合表3的規(guī)定，且公稱厚度不小于10 mm 的鋼化玻璃[5]?！?/p>

表3 安全玻璃的最大許用面積

2）對于自動扶梯出入口處經(jīng)常會被乘客觸及的玻璃安全幕墻，由于可能會受到橫向沖擊力的作用，比如碰撞等行為，對于安裝不精細的玻璃安全幕墻，極易發(fā)生墜落風險，因此應對安裝工程中的玻璃安全幕墻的護欄的牢固程度及玻璃的安全等級充分驗證。該位置的玻璃安全幕墻可以通過橫向載荷擺錘試驗模擬可能產(chǎn)生的工況，加以驗證其安全性，沖擊試驗方法在GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的附錄J 擺錘沖擊試驗中有具體規(guī)定。

●2.3.2 玻璃的安裝

為了使玻璃安全幕墻安全系數(shù)提高，可以采用新型的安裝固定型式，就是增加二次保護的措施，來降低玻璃安全幕墻發(fā)生墜落的風險?？梢酝ㄟ^如圖7 所示的方法將玻璃固定在玻璃框架與立柱之間，再將二次保護的防墜塊用卡接塊卡入卡接槽的方式加以固定，這樣可以通過四角定位塊與玻璃立柱將玻璃固定，又通過防墜塊實現(xiàn)二次保護的目的，提高玻璃安全幕墻的安全系數(shù)。另外，為了減少部件間的震動摩擦，可以在立柱靠近玻璃一側(cè)放置硅膠墊片，這樣可以減少噪聲并提高乘梯舒適性。

圖7 玻璃安全幕墻二次保護裝置

3 檢驗注意事項及建議

3.1 注意事項

從防墜落裝置整體出發(fā)，在實際檢驗當中，會遇到很多由于安裝了防墜落裝置而產(chǎn)生的不符合檢驗標準的問題，比如安裝的防墜落裝置與扶手帶距離小于80 mm，很容易發(fā)生擠手的風險；防墜落裝置整體高度不夠，且與樓層板形成夾角，容易發(fā)生剪切的風險；防墜落裝置整體結(jié)構(gòu)固定不牢固，容易發(fā)生墜落的新風險。

因此，加裝的防墜落裝置需要評定風險系數(shù)，從實際目的出發(fā)，判斷在加裝了防墜落裝置后，是否實際降低了防墜落風險，而不會產(chǎn)生新的墜落風險。加裝防墜落裝置時還需要考慮以下因素：1）至自動扶梯扶手帶任意部位的水平距離不小于100 mm，并且至扶手帶任意部位的垂直距離不小于25 mm。2）至扶手帶外側(cè)的距離不應大于150 mm。3）該裝置需高出扶手帶上表面不少于300 mm，一般為300 ～500 mm。4）防墜落裝置在任何一點上均應承受300 N 的力作用在5 cm2上而不出現(xiàn)永久變形，該裝置的上橫梁和頂部應能承受一個890 N 的垂直作用力。當使用玻璃或者塑料時，安全系數(shù)應不小于4。5）該裝置應連續(xù)且無間隙，有可能接觸的部位應為圓形或者斜面。

另外，已經(jīng)投入使用的自動扶梯，在檢驗時，如果發(fā)現(xiàn)該自動扶梯存在墜落風險，可以告知使用單位該風險的存在，讓使用單位判斷是否需安裝防墜落裝置。如果使用單位采用直接加裝在自動扶梯扶手裝置外側(cè)，則需要制造廠家授權(quán)并需滿足設(shè)計要求；如果加裝的防墜落措施是玻璃安全幕墻等型式，建議在合適位置沿自動扶梯桁架全程加設(shè)單獨玻璃安全幕墻框架安裝防墜落裝置。

對于還未出廠的自動扶梯，在前期設(shè)計階段，把防墜落裝置的重量考慮進去，在出廠就使自動扶梯具備防墜落功能，并告知使用單位現(xiàn)場需要加設(shè)防墜落裝置，由使用單位自行進行風險評估并進行完善。

3.2 建議

目前由于我國關(guān)于自動扶梯開放空間防墜落裝置法律法規(guī)方面的缺失，導致墜落事件越來越常見，造成的損失令人痛惜，因此在未來檢驗規(guī)則和制造標準的修訂時，可以從風險評估的角度進一步完善防墜落方面的要求，有效降低因為墜落而產(chǎn)生的風險。具體方法可以參照國外先進理念，提高乘客使用自動扶梯時的安全系數(shù)。另外，對于在用自動扶梯存在墜落風險的情況，建議增加此類裝置防止墜落的情況發(fā)生。

4 結(jié)束語

解決自動扶梯的墜落現(xiàn)狀，一方面從健全法律法規(guī)出發(fā)，使得我國目前在防墜落方面的缺失得以完善，另一方面也需要使用單位進一步評估自身自動扶梯安全系數(shù)，對于需要提高安全系數(shù)的現(xiàn)場，可以通過加裝玻璃安全幕墻等手段，有效提高防墜落的效果。另外本文為從業(yè)人員提供了提高玻璃安全幕墻裝置安全系數(shù)需要注意的事項，使乘客更安全的乘梯。