自動扶梯附加制動器原理及檢驗要點

梁敏健 湯景升

（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519000）

自動扶梯附加制動器原理及檢驗要點

梁敏健 湯景升

（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519000）

附加制動器是自動扶梯和自動人行道非常重要的安全裝置，特別是對于公共交通型自動扶梯，附加制動器的日常維護保養以及定期檢測對保障乘客的公共安全有重要作用。本文介紹了幾種不同型式附加制動器的原理與特點，并結合檢測案例對GB 16899—2011中容易造成困惑的標準條款進行了解析，可以加深從業人員對附加制動器原理、特點以及其標準要求的理解，有助于日常保養維護和現場檢驗。

自動扶梯 超速 逆轉 附加制動器

1 附加制動器的重要性

附加制動器是自動扶梯和自動人行道中非常重要的安全保護裝置，有人把它比喻成垂直電梯中的“安全鉗”，是扼守自動扶梯和自動人行道失控的最后一道防線，可見其重要性。國家標準GB 16899—2011以及檢驗規則TSG T7005—2012都對其有嚴格的要求和規定。

然而在數量眾多的在用自動扶梯或自動人行道中，具有附加制動器的比例不高，現場檢驗人員對附加制動器接觸不是很多，對常見附加制動器結構、原理不是很熟悉，在實際檢驗中容易困惑，給扶梯檢驗工作帶來不便甚至留下安全隱患。筆者研究了多個一線品牌自動扶梯的附加制動器，進行了大量的實際檢測。針對幾種不同型式的附加制動器的原理及特點，并結合實際檢測案例對附加制動器檢測中容易造成困惑或者誤解的地方進行一一解析。

2 常見扶梯附加制動器的原理及特點

自動扶梯附加制動器一般由檢測裝置（速度監測傳感器或電氣開關）、觸發裝置（電磁鐵）、制動塊（棘爪、楔塊）、摩擦片和制動輪（盤）組成。扶梯運行時，當傳感器或電氣開關檢測到故障（超速或逆轉），扶梯控制系統切斷電磁鐵電流，電磁鐵釋放，觸發棘爪或制動塊，使得安裝在梯級鏈輪上的制動盤與摩擦片相互摩擦，直至扶梯完全制停。附加制動器的具體型式根據每個廠家的設計而不同，以下介紹三種不同型式的附加制動器。

2.1 棘輪棘爪式附加制動器

圖1為廣州日立的一種棘輪棘爪式附加制動器結構示意圖，圖2是該附加制動器與梯級鏈輪配合安裝時結構示意圖，其中，10是棘輪、20是制動盤、30是制動壓盤、50是梯級鏈輪。如圖2所示，該附加制動器由棘輪、制動盤和制動壓盤等組成。

圖1 棘輪棘爪式附加制動器示意圖

圖2 附加制動器與梯級鏈輪配合安裝結構示意圖

制動盤設置于棘輪和制動壓盤之間，且通過螺栓直接與梯級驅動鏈輪相互固定連接。制動壓盤通過預緊螺栓與棘輪相連接，預緊螺栓上套有蝶形彈簧，為制動盤與制動壓盤和棘輪之間提供靜摩擦力。當扶梯正常運行時，梯級鏈輪帶動制動盤同步轉動，同時，制動壓盤和棘輪在靜摩擦力的作用下與制動盤同步轉動。當附加制動器觸發裝置動作時（一般是電磁閥釋放，棘爪收緊制動棘輪，如圖3所示），棘輪和制動壓盤迅速停止轉動，但梯級鏈輪和制動盤在巨大的慣性作用下要繼續轉動，因此制動盤克服它與棘輪以及制動壓盤之間的靜摩擦，轉為滑動摩擦力，繼續減速轉動直至停止，完成制動過程[1]。

棘輪棘爪式附加制動器是目前較為常用的型式。常用棘輪棘爪式附加制動器動作后，扶梯無法再次啟動，需要短接安全回路，上行起動，以便棘爪縮回才可運行；其次附加制動器動作時會產生巨大沖擊，令梯級上的乘客產生劇烈晃動，容易造成人員傷害；而且巨大沖擊會影響自動扶梯主驅動軸相對于梯級軌跡的位置精度，一般在動作后需要重新調整。

圖3 棘爪棘輪制動示意圖

2.2 可自動調節制動性能的盤式附加制動器

常用的棘輪棘爪附加制動器的制動性能很大程度上取決于摩擦輪與摩擦片之間的預緊力，調整較為麻煩，對不同提升高度和載荷的適應能力差。近年來，某公司發明了一種新型可以自動調節制動性能的附加制動器，圖4是其結構圖，圖5是制動距離閉環控制示意圖。當扶梯正常運行時，電磁鐵通電克服彈簧力，推動滑塊，通過連桿作用使得摩擦片與制動輪完全分離，此時制動輪與驅動輪同步轉動。當扶梯檢測出故障（如超速1.4倍或逆轉），控制器將降低或切斷通過電磁閥的電流，使得滑塊在彈簧作用下移動，通過連桿帶動摩擦組件（摩擦片及安裝盤）壓緊制動輪，實現制動過程。同時，還通過傳感器實時監測扶梯制動距離，與預設的標準值進行比較，驅動控制器通過調整輸出電流控制電磁鐵的輸出力，從而調整制動力。該類附加制動器的優點是增加了反饋機構，形成閉環控制系統，在制動過程可以自動調節制動力，制動平穩可靠[2]。

圖4 自動調節制動性能附加制動器示意圖

圖5 制動距離閉環控制示意圖

2.3 鼓式制動器

圖6是一種鼓式附加制動器。扶梯正常運行時，電磁鐵通電，通過制動臂壓縮彈簧，使得制動片與驅動輪內壁完全分離。在需要制動時，電磁鐵失電，從而使得制動片在彈簧的作用下向兩側張開與驅動輪內壁產生摩擦，使得扶梯制停止。附加制動器動作后，只需給電磁鐵重新通電，彈簧再次被壓縮，制動解除[3]。

圖6 鼓式附加制動器示意圖

3 附加制動器檢測注意要點

3.1 附加制動器的動作方式檢驗

目前，附加制動器基本都采用電磁鐵觸發，正常工作時，電磁鐵保持吸合，當危險發生時，電磁鐵失電釋放，附加制動器動作。但市場上也有電磁鐵得電，附加制動器才動作的產品，該類產品不符合GB 16899—2011中5.12.1.1.1要求：在5.12.1.1.2中列出的自動扶梯和自動人行道電氣設備的任何一種故障，如果在5.12.1.1.3或者附錄B條件下不能排除，則本身不應成為自動扶梯和自動人行道的危險狀態原因。5.12.1.1.2可能出現的故障：a)無電壓；b)電壓降低[4]。得電動作型附加制動器可能會由于城市供電不穩（電壓低于電磁鐵工作電壓），或者電磁鐵接線接觸不良導致失電等原因導致保護功能失效，因此不符合標準要求。

3.2 附加制動器的動作速度檢測

目前，有些廠家的扶梯在超速至名義速度1.2倍前就會動作（如西子奧的斯的XO21NP等），很多人會感到困惑，誤認為超速1.2倍前停止運行是超速保護功能，超速1.4倍前停止運行才是附加制動器動作。GB 16899—2011中5.4.2.2.4規定附加制動器在下列任何一種情況下都應起作用：a)在速度超過名義速度1.4倍前；b)在梯級、踏板或者膠帶改變規定運行方向時[4]。因此，從標準要求來看，1.4倍只是上限，所以1.2倍自然也是符合要求，也就是說在扶梯超速至名義速度1.2倍前，其超速保護裝置動作，同時觸發工作制動器和附加制動器制停扶梯，這也是符合標準的。而有些廠家的扶梯分別設置了兩個超速保護裝置，其中一個動作閾值是1.2倍名義速度，只觸發工作制動器；另一個是1.3倍名義速度同時觸發附加制動器和工作制動器。檢測該類具有兩個不同閾值的超速保護裝置，可以利用目前業界最新推出的自動扶梯綜合檢測儀接入扶梯動力系統，啟動扶梯后驅動扶梯超速至1.2倍，進行定量檢測，驗證其中一個保護裝置是否滿足要求，然后短接或拆除1.2倍超速保護裝置（如圖7所示），把扶梯驅動到1.4倍超速狀態進行定量檢測，驗證其另一個超速保護裝置是否能觸發附加制動器，并制停扶梯。

圖7 超速保護開關

3.3 附加制動器的制動性能檢驗

附加制動器的制動性能檢驗一般采用如下方法：將總制動載荷砝碼均勻分布在扶梯上部2/3梯級上，向下運行扶梯，人為保持工作制動器處于開閘狀態（使工作制動器失效），人為觸發附加制動器，扶梯應能可靠制停，定期檢驗時可做空載制動試驗。有兩點值得注意，一是試驗時要強行保持工作制動器在打開狀態，這樣才能獨立反映附加制動器的制停效果。筆者遇到一個檢驗案例，筆者利用自動扶梯綜合檢測儀對某火車站一臺公共交通型扶梯進行定期檢測，把扶梯驅動到超速狀態，由于超速保護裝置動作，引起工作制動器和附加制動器同時動作，剎車曲線如圖8所示，制動距離大約45cm；但當筆者人為保持工作制動器開閘，再次進行試驗，附加制動器動作后剎車曲線如圖9所示，目測剎車距離超過3m，扶梯幾乎是以慣性溜車方式停下來的。后來經檢查，是附加制動器的機械部分調整不當，導致附加制動器雖然動作，但基本沒有剎車效果。

還有一個值得注意的問題，目前很多扶梯附加制動器除了在超速和逆轉時動作，在電源故障或安全回路失電時也會動作，如果當附加制動器在電源故障或安全回路失電時與工作制動器同時動作，則在其兩者同時作用下的制停距離還要滿足GB 16899—2011中5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4的規定。但有些廠家在附加制動器觸發機構中加入了延時程序或延時電路，當扶梯超速或逆轉，附加制動器與工作制動器立刻同時動作；但當外部供電故障或安全回路故障時，附加制動器比工作制動器延時大約4s后（工作制動器已經把扶梯制停了）才會動作。類似這樣設計的扶梯則不需滿足GB 16899—2011中5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4規定的制停距離要求。

圖8 扶梯實時運行曲線圖

圖9 扶梯實時運行曲線圖

4 結束語

附加制動器是自動扶梯和自動人行道中非常重要的安全保護裝置，熟悉不同型式附加制動器的工作原理及特點，以及對標準中附加制動器有關條款的正確理解將有利于現場檢測工作。

[1] 日立電梯（廣州）自動扶梯有限公司.附加制動器的新型滑動裝置和附加制動器：中國，201320293731.0[P]. 2013-05-24.

[2] 廣州廣日電梯工業有限公司.自調節制動距離的附加制動器以及包含該附加制動器的自動扶梯或自動人行道：中國，201410476217.X[P]. 2014-09-17.

[3] 巨人通力電梯有限公司.一種適用于自動扶梯和自動人行道的附加制動器：中國，201320560106.8[P]. 2013-09-11.

[4] GB 16899—2011 自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范[S].

[5] 陳傳斌.電梯制動器的結構和制動力的理論分析與計算[J].中國特種設備安全，2007，23（12）：23-25.

[6] 張傳基.制動器二次制動模式的分析[J].中國特種設備安全，2015，31（04）：49-52.

The Principle and Key Test Points of Escalator Auxiliary Brakes

Liang Minjian Tang Jingsheng
(Guangdong Province Special Equipment Inspection and Research Institude Zhuhai branch Zhuhai 519000)

Auxiliary brake is an important safety device of escalator and moving walk. Especially for escalator for public transport, daily maintenance and regular check of auxiliary brake play an important role in the protection of the safety of the passengers. This paper introduces the principle and characteristics of several different types of auxiliary brakes, and analyzes some confusing terms in GB 16899—2011 combining with several related test cases, which can help to deepen the understanding of the principle, characteristics and requirements of auxiliary brakes and be conducive to the daily maintenance and test.

Escalator Speed exceeding Reversal Auxiliary brake

X941

B

1673－257X(2015)10-0041-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.10.010

梁敏?。?984～)，男，博士，工程師，從事機電類特種設備檢測技術及儀器的研發工作。

2015-05-29 ）