電梯轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置冗余系統(tǒng)的介紹

蔡景新

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院惠州檢測院，廣東惠州 516001）

1 目前的電梯轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置

現(xiàn)有防止轎廂意外移動(dòng)的產(chǎn)品和技術(shù)不具有監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析功能，不利于電梯（門區(qū)）安全運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控、事后監(jiān)督和事故分析。

更重要的是，任何單一的安全保護(hù)措施，都可能存在失效風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)有技術(shù)的電梯制動(dòng)器是電梯停車后制停轎廂的唯一保障設(shè)施。大量案例說明，因制動(dòng)力不足導(dǎo)致電梯轎廂沖頂或蹲底的事故時(shí)有發(fā)生轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置也是如此，因長期不動(dòng)作、臨時(shí)啟用失效或制停距離超過規(guī)定的距離而可能發(fā)生事故。

現(xiàn)有解決轎廂意外移動(dòng)問題的技術(shù)措施是增設(shè)轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置。主要技術(shù)特征是：（1）設(shè)有專門的制停部件以制停意外移動(dòng)的轎廂；（2）需要通過專門的檢測裝置（如含有電子元件的安全電路、限速器、鋼絲繩或?qū)к壩恢脵z測元件等）監(jiān)測轎廂移動(dòng)發(fā)生并發(fā)出制停指令使制動(dòng)器動(dòng)作。其工作流程是：轎廂意外移動(dòng)→檢測子系統(tǒng)動(dòng)作→制停子系統(tǒng)動(dòng)作→制停轎廂。可見，現(xiàn)有技術(shù)措施是“使移動(dòng)停止”的系統(tǒng)，具有“后處理”的特征。而這種狀態(tài)下，轎廂已經(jīng)開始移動(dòng)，給乘員帶來一定的安全威脅和心理陰影；同時(shí)，也會(huì)對電梯相關(guān)機(jī)構(gòu)和零部件帶來一定的沖擊損害，不利于電梯的安全使用。

2 電梯轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置的冗余系統(tǒng)技術(shù)介紹

電梯停站駐車系統(tǒng)包括作用在電梯懸掛系統(tǒng)（如作用在曳引鋼絲繩的夾繩器）上的駐車制動(dòng)器和觸發(fā)裝置和控制系統(tǒng)。電梯正常運(yùn)行時(shí)駐車制動(dòng)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)，控制系統(tǒng)維持制動(dòng)器的供電和保持對制動(dòng)器間隙的監(jiān)測，制動(dòng)器的摩擦元件與電梯被制動(dòng)部件（如曳引鋼絲繩）之間保持一定的運(yùn)動(dòng)間隙；電梯停站并開門時(shí)，控制系統(tǒng)監(jiān)測到開門信號(hào)后系統(tǒng)執(zhí)行“打斷”指令，觸發(fā)裝置動(dòng)作（失電釋放），制動(dòng)器的摩擦元件夾緊在電梯被制動(dòng)部件上并保持一定的制動(dòng)力，監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測制動(dòng)裝置的位置信號(hào)。

電梯關(guān)門、電梯系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)行指令時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出“復(fù)位信號(hào)”，觸發(fā)裝置得電復(fù)位，制動(dòng)器的摩擦元件釋放，電梯運(yùn)行。

電梯停站駐車系統(tǒng)的控制與監(jiān)測方法：該方法采用PES系統(tǒng)，軟件和硬件均為嵌入式系統(tǒng)，方便功能裁剪和拓展。系統(tǒng)共分為監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理模塊。電梯正常運(yùn)行中，電梯轎門鎖的電氣觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)，這時(shí)，系統(tǒng)維持“接通”狀態(tài)，制動(dòng)器的觸發(fā)裝置通電，摩擦元件保持在“復(fù)位”狀態(tài)，檢測系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測制動(dòng)器動(dòng)作部件的位置變化，保證電梯安全運(yùn)行；當(dāng)檢測模塊監(jiān)測到來自電梯轎門鎖電氣觸點(diǎn)的斷開信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入“打斷”狀態(tài)，制動(dòng)器觸發(fā)裝置失電動(dòng)作，制動(dòng)器的摩擦元件夾緊在電梯的被制動(dòng)部件上，電梯保持駐車狀態(tài)；當(dāng)檢測模塊監(jiān)測到電梯轎門鎖的電氣觸點(diǎn)接通且電梯控制系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)行信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入“接通”狀態(tài)，制動(dòng)器觸發(fā)裝置得電、摩擦元件復(fù)位，電梯進(jìn)入正常運(yùn)行。

時(shí)間原則電梯門區(qū)故障判斷的方法：利用來自門區(qū)的開關(guān)門信號(hào)，所述可編程系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，增加了以時(shí)間原則進(jìn)行電梯門區(qū)故障的判斷方法。

電梯門開、關(guān)門的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)功能：所述可編程系統(tǒng)設(shè)有存儲(chǔ)芯片，能夠?qū)﹂_關(guān)門的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)。

電梯駐車裝置失效的保護(hù)措施：可編程系統(tǒng)設(shè)有監(jiān)測（檢測模塊），與設(shè)置在駐車裝置上的接近開關(guān)連接，通過監(jiān)測到的電量變化檢測其制動(dòng)間隙（位移）變化，如監(jiān)測到制動(dòng)間隙超過的設(shè)定值，則向管理模塊發(fā)出指令。

因此，該技術(shù)意在分析一種類似于汽車駐車制停裝置的電梯駐停系統(tǒng)，是獨(dú)立于電梯制動(dòng)系統(tǒng)的冗余制動(dòng)系統(tǒng)，其作用是當(dāng)電梯轎廂在整個(gè)停層開關(guān)門期間起到駐停作用。系統(tǒng)的控制采用可編程電子信息技術(shù)，具有軟件控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、讀取和處理功能，為電梯運(yùn)行（開關(guān)門階段）的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、固定證據(jù)起到重要作用。

圖1 駐車裝置布置示意圖

3 冗余系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢

（1）與電梯現(xiàn)有的單一的制動(dòng)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)是一種冗余電梯保護(hù)措施，對于單一的電梯制動(dòng)系統(tǒng)的失效能夠起到補(bǔ)救作用；

（2）預(yù)防性電梯意外移動(dòng)保護(hù)措施：停車（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)零轉(zhuǎn)）制動(dòng)，制動(dòng)過程無摩擦，不產(chǎn)生制動(dòng)材料的磨損，故不產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致的環(huán)境影響；

（3）具有制動(dòng)力的檢測功能：采用監(jiān)測制動(dòng)元件與被制動(dòng)部件之間間隙的方法，檢測制動(dòng)力，并具有超標(biāo)時(shí)接通安全回路、停車制動(dòng)或報(bào)警的功能；

（4）控制系統(tǒng)采用可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)（PES），大大簡化了控制系統(tǒng)所需要的硬件布置，系統(tǒng)的制造成本、故障率大大降低；

（5）適應(yīng)范圍廣：制停響應(yīng)和信號(hào)采集來自電梯本身的開門機(jī)系統(tǒng)，與電梯的控制系統(tǒng)無關(guān)（如信號(hào)采集來自于電梯控制系統(tǒng)，則需要通訊協(xié)議，因涉及到梯型梯種或制造廠家的不同，故協(xié)議諸多、共享不易）。因此，該技術(shù)適用于在用電梯加裝附加制動(dòng)器或意外移動(dòng)保護(hù)裝置，符合現(xiàn)行產(chǎn)品法規(guī)的要求；

（6）控制系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是現(xiàn)有技術(shù)所不具備的。能夠?qū)崿F(xiàn)：開關(guān)門頻次、時(shí)長的統(tǒng)計(jì)，是大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集終端之一。通過建立大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和判斷相關(guān)零部件的磨損和失效趨勢，便于管理者及時(shí)更換或報(bào)廢相關(guān)零部件；

（7）控制系統(tǒng)采用基于時(shí)間原則判斷電梯故障的一種方法，通過設(shè)定電梯的全程運(yùn)行時(shí)間，來監(jiān)測其間電梯是否發(fā)生開、關(guān)門的動(dòng)作，并以此判斷電梯是否發(fā)生故障。此方法是判斷電梯故障并報(bào)警的一種新方法。

結(jié)合事例圖對本技術(shù)做進(jìn)一步地說明。其中圖1（a）為駐車裝置裝設(shè)在電梯驅(qū)動(dòng)輪與平衡重之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或者保持一定傾斜角度；圖1（b）為駐車裝置裝設(shè)在電梯驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪之間的懸掛繩上，不限定該布置的傾斜角度；圖1（c）為駐車裝置裝設(shè)在無導(dǎo)向輪時(shí)的電梯驅(qū)動(dòng)輪與平衡重之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或是保持一定的傾斜角度；圖1（d）為駐車裝置裝設(shè)在無導(dǎo)向輪時(shí)的電梯驅(qū)動(dòng)輪與轎廂之間的懸掛繩上，不限定該布置是垂直或是保持一定的傾斜角度；圖2為駐車裝置與驅(qū)動(dòng)懸掛繩的相互關(guān)系舉例示意圖。

圖2 駐車裝置與驅(qū)動(dòng)懸掛繩的相互關(guān)系舉例示意

4 冗余系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）電梯開/關(guān)門動(dòng)作監(jiān)測、停車制動(dòng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域采用可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)（PES）的案例，與其他方法相比，采用軟件控制可大大簡化控制系統(tǒng)的硬件布置，減少系統(tǒng)的制造成本、故障率大大降低。

（2）與電梯現(xiàn)有的單一的制動(dòng)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)是一種冗余電梯保護(hù)措施，對于單一的電梯制動(dòng)系統(tǒng)的失效能夠起到補(bǔ)救作用。

（3）預(yù)防性電梯意外移動(dòng)保護(hù)措施：停車（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)零轉(zhuǎn)）制動(dòng)，制動(dòng)過程無摩擦，不產(chǎn)生制動(dòng)材料的磨損，故不產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致的環(huán)境影響。

（4）具有制動(dòng)力的檢測功能：采用監(jiān)測制動(dòng)元件與被制動(dòng)部件之間間隙的方法，檢測制動(dòng)力，并具有超標(biāo)時(shí)接通安全回路、停車制動(dòng)或報(bào)警的功能。

（5）適應(yīng)范圍廣：制停響應(yīng)和信號(hào)采集來自電梯本身的開門機(jī)系統(tǒng)，與電梯的控制系統(tǒng)無關(guān)（如信號(hào)采集來自于電梯控制系統(tǒng)，則需要通訊協(xié)議，因涉及到梯型梯種或制造廠家的不同，故協(xié)議諸多、共享不易）。因此，該技術(shù)適用于在用電梯加裝附加制動(dòng)器或意外移動(dòng)保護(hù)裝置，符合現(xiàn)行產(chǎn)品法規(guī)的要求。

（6）該技術(shù)的控制系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是現(xiàn)有技術(shù)所不具備的。能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)門頻次、時(shí)長的統(tǒng)計(jì)，是大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集終端之一。通過建立大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和判斷相關(guān)零部件的磨損和失效趨勢，便于管理者及時(shí)更換或報(bào)廢相關(guān)零部件。

（7）該技術(shù)的控制系統(tǒng)采用基于時(shí)間原則判斷電梯故障的一種方法，通過設(shè)定電梯的全程運(yùn)行時(shí)間，來監(jiān)測其間電梯是否發(fā)生開、關(guān)門的動(dòng)作，并以此判斷電梯是否發(fā)生故障。此方法是判斷電梯故障并報(bào)警的一種新方法。

5 小結(jié)

本文作者分析了電梯停車駐車裝置及其控制方法的現(xiàn)有技術(shù)、現(xiàn)有技術(shù)方法的局限以及應(yīng)對措施。主要解決辦法和技術(shù)特點(diǎn)是：（1）在電梯懸掛繩上增加停車駐車裝置，是電梯的另外一套、獨(dú)立的冗余制動(dòng)系統(tǒng)；（2）控制和監(jiān)測系統(tǒng)采用了可編程安全相關(guān)系統(tǒng)PES，采用嵌入式軟件模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和監(jiān)測；（3）具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，是大數(shù)據(jù)技術(shù)意義的數(shù)據(jù)采集和分析終端；（4）一種新的電梯（門區(qū)）故障檢測方法：采用時(shí)間原則進(jìn)行電梯故障判斷和報(bào)警。