電梯導軌檢測的技術創新研究

（湖北特種設備檢驗檢測研究院，湖北 武漢 430000）

當前各大城市中出現了越來越多的高層建筑，電梯作為高層建筑的必要配置，尤其是垂直升降的電梯需求數量在不斷增加。電梯的舒適性、安全性成為電梯生產企業一項基本的技術性能要求。其中，電梯導軌作為電梯的導向裝置，在電梯運行系統中有著十分重要的作用，其產品質量與安裝質量的好壞對電梯運行有著直接的影響。為了保證電梯導軌能夠正常使用，各個導軌生產企業都將制造誤差進行了合理的控制。為了避免電梯導軌出現誤差，在進行電梯安裝驗收過程中，會進行電梯導軌誤差檢測，這也是驗收電梯導軌的重要環節。

通常情況下，大部分電梯導軌廠家會采用吊線尺量的傳統方法進行測量，并且是以垂線來作為直線基準，分成了多段多點的人工測量方式，這種測量方法點數少，同時也容易受測量人員經驗的影響。除了這種方法之外，還可以用激光垂準儀檢測導軌垂直度，這種高精度的鉛直激光束代替重了錘線，會有二維數顯光靶固定在導軌上，當光靶上有激光照射后，就會出現相對于起始處的測量值 X、Y 值，與傳統的吊線尺量方法相比，這種檢測精度有了很大提高，但是有一定的局限性，在條件不符時，也需要用手動測量，難免會出現人工誤差。

該文針對電梯導軌檢測技術進行創新，研究出一種電梯導軌檢測技術，綜合考慮了電梯導軌檢測系統的適用性與完整性，旨在解決傳統技術中電梯導軌檢測效率低下，且檢測精度難以滿足要求的人工誤差問題。

1 電梯導軌

電梯轎廂在運行中的導向作用主要是由電梯導軌來實現的，電梯導軌對整部電梯的運行質量，具有直接的決定性作用。電梯導軌通過導軌壓板和導軌支架安裝在電梯的井道之中。當前最為常見的電梯導軌是T 型導軌。

在電梯運行過程中，電梯導軌作為電梯系統的重要部件，在舒適度和安全方面具有十分重要的影響。從安全方面來講，電力導軌的材質是決定電梯安全的主要因素，一旦材質出現局部過硬或者不均勻，就會導致安鉗制動夾緊時，出現摩擦力不足的問題，從而造成電梯制動失效，甚至會出現轎廂墜落的安全隱患[1]。同時，導軌也需要有足夠的強度來支撐，以適應安全鉗制動時對轎廂產生的沖擊力。從舒適角度來講，實心導軌的連接精度是通過導軌的端部尺寸及陰陽榫的對稱度來決定的，空心導軌及扶梯導軌的連接精度是由導軌的端部尺寸及形位公差來決定的，導軌的連接精度直接影響電梯運行的平穩性及舒適度。導軌導向面粗糙度直接影響到導靴在導向面上能否平滑運行，同時也影響了潤滑油的儲存，從而影響了轎廂的運行質量[2]。同時，導軌上任何一點的彎曲及扭曲都會給轎廂一個側力，影響轎廂上下的直線運動，使轎廂有晃動感，隨著電梯速度提高，轎廂會有振動感，從而影響舒適度。

總而言之，電梯導軌的平面必須是光滑的，不能出現凹凸不平的現象。由于導軌是電梯轎廂上的導靴和安全鉗的穿梭路軌，所以安裝時必須保證其有適當間隙，當電梯中導軌出現超速時，需要承受電梯制停，所以也不能忽視電梯導軌的剛性。

2 電梯導軌拖拽小車一體化智能檢測系統

該裝置包括伺服電機、曳引線纜架和檢測小車；曳引線纜架設有線纜、固定架和活動軸，曳引線纜架與活動軸相連，活動軸在轉軸的帶動下進行旋轉，線纜的端部與所述檢測小車相連，將檢測小車設于待檢測電梯導軌上。在對電梯導軌檢測的過程中，小車不再用自身攜帶的電動機提供動力，而是通過伺服電機的轉軸帶動曳引線纜架的活動軸旋轉，從而為檢測小車提供動力，避免由于檢測小車自身攜帶電動機產生的振動影響測量精度。

2.1 電梯導軌檢測系統功能

電梯導軌拖拽小車一體化智能檢測裝置用于電梯導軌安裝和運行維護中的垂直度、直線度和接頭臺階偏差等多項誤差自動檢測，可以減少人力物力，提高檢測效率和檢測精度，為電梯安全平穩運行提供保障。電梯導軌拖拽小車一體化智能檢測裝置原理如圖1 所示。1）測量過程中，檢測裝置中攜帶的檢測器件進行了自動檢測，同時還可以自行校準。檢測裝置中包括測量小車 、運動動力系統、測量信號接收系統和基站系統，可以實現無線通信、監測顯示、圖像識別以及聲光報警等功能。2）電梯導軌垂直度、直線度和導軌接頭臺階偏差的檢測可以通過檢測裝置實現，在小車上的多個位置點安裝傳感器，通過高精度的傳感器來記錄導軌各個測量部位的參數，由此得出電梯導軌各項參數的誤差[3]。3）測量裝置在測量的過程中，可以使用無線數據傳輸和控制技術來實現測量裝置的啟動和停止。

最后，利用外部拖曳的設計來實現裝置小車的自帶動力，這樣可以減少由于自有動力檢測裝置小車出現振動而出現的檢測誤差，從而有效還原電梯導軌的實際安裝情況。

圖 1 電梯導軌拖拽小車一體化智能檢測裝置原理

2.2 各模塊介紹

2.2.1 可控制曳引機構

可控制曳引機構是該電梯導軌檢測系統的重要組成部分。傳統的測量方式是通過自身攜帶的電動機來為導軌檢測提供動力，這樣容易出現振動，影響測量精度，同時還給測量平臺增加了一定的重量。該設計中電梯導軌拖曳小車一體化智能檢測裝置，采用的是線纜曳引的方式對測量平臺的運動進行有效控制，而可控制曳引機構由控制電路、伺服電機、曳引線纜以及滑輪組組成，控制電路接收到由地面基站發出的控制信號后，驅動伺服電機運轉，通過線纜牽引測量平臺沿導軌運動完成測量動作，實現測量平臺運動速度的可控性，這樣可以對多種誤差進行測量校正。

2.2.2 測量平臺

測量平臺屬于自適應調整結構設計，通過彈簧夾緊，調整夾緊度來滿足不同工作條件的要求，小車上布置有磁鐵元件，通過磁力與導軌吸附。測量平臺由測量小車及其搭載的多種傳感器構成，測量小車由電磁磁輪定位在電梯導軌的3 個待測平面，電磁磁輪可由電路控制調整吸附力的大小，以滿足不同工作條件的要求和方便拆裝，在工作表面較光滑時，可以加大電流以增大吸附力，防止測量平臺脫軌，小車上搭載一套基于單片機的嵌入式控制系統，頂面與導向面共計3 個待檢測平面，分別產生3 路信號，每個待測平面布置2 只傾角傳感器和1 只加速度傳感器，在行進過程中接收地面基站發出的測量指令后，控制傳感器完成測量動作，多個傾角傳感器實時測量所在平面的傾角，以此完成直線度和垂直度的檢測，加速度傳感器測量小車的橫向振動，以此計算接頭處的臺階偏差及接縫等誤差。

2.2.3 基站系統

該系統采用微型計算機控制整個測試系統的測量工作，需要編寫控制軟件、信號處理軟件和測量小車單片機嵌入式軟件系統。基站系統主要由1 臺微型計算機以及1套信號收發裝置構成，微型計算機上安裝該項目中開發的控制軟件及信號處理軟件。導軌檢測工作人員通過微型計算機上的控制軟件向測量平臺發出指令，并實時監測測量平臺的狀態，防止出現沖頂、脫落的情況，信號處理軟件處理傳感器測出電梯導軌3 個待測平面的誤差，并以曲線的形式顯示在屏幕上，然后通過表格的形式存儲在硬盤中，以備復查。控制軟件安裝在地面基站系統的微型計算機上，用于控制與監測整個測量系統的狀態。控制軟件界面主要包括測量小車監控界面、曳引系統監控界面2 個主要界面，控制軟件后臺需要與用于信號收發的單片機系統通信，該項目擬基于微軟的MFC 完成控制軟件的編寫。信號處理軟件用于處理測量平臺回傳的信號，顯示界面主要顯示電梯導軌多項誤差的曲線，后臺的數據處理方法擬采用小波變換的方法，通過對原始數據的小波進行變換處理，得到電梯導軌的接頭處的臺階、接縫等誤差。

3 結語

電梯導軌軌距及垂直度是保證電梯安全、舒適運行的重要性能指標。該文提到的電梯導軌拖拽小車一體化智能檢測裝置，可以實現自動測量導軌垂直度等誤差的功能。該檢測系統利用曳引式的運行方式，不僅減少了測量平臺的重量，還加入了保護裝置來保護電梯設備的安全性。同時通過傳感器獲取運行過程中的傳感器信號，反映電梯導軌表面的參數，改進了檢測小車的精度、直線度、垂直度和接頭臺階誤差算法，提高了電梯導軌的檢測精度，減少了人工測量帶來的誤差。