多級驅(qū)動(dòng)扶手帶系統(tǒng)公共交通型自動(dòng)扶梯在地鐵中的應(yīng)用

摘要：介紹了多級驅(qū)動(dòng)扶手帶系統(tǒng)自動(dòng)扶梯在北京地鐵中的應(yīng)用情況，分析了該型扶梯在地鐵大客流、高載荷運(yùn)行條件下的應(yīng)用優(yōu)勢和劣勢，為公共交通型扶梯的選型提供了參考。

關(guān)鍵詞：公共交通型自動(dòng)扶梯;多級驅(qū)動(dòng);高載荷;技術(shù)特點(diǎn)

1 多級驅(qū)動(dòng)扶手帶系統(tǒng)自動(dòng)扶梯在地鐵中的應(yīng)用情況簡介

自動(dòng)扶梯作為現(xiàn)代軌道交通車站的重要配套設(shè)施，能有效提高乘客乘坐軌道交通的舒適度。目前北京地鐵應(yīng)用的自動(dòng)扶梯有3種扶手帶驅(qū)動(dòng)形式：中間驅(qū)動(dòng)、端部驅(qū)動(dòng)和多級驅(qū)動(dòng)。

（1）中間驅(qū)動(dòng)：扶手帶驅(qū)動(dòng)軸在上部水平段，與扶梯主驅(qū)動(dòng)軸通過一根鏈條連接，兩側(cè)摩擦輪驅(qū)動(dòng)扶手帶。北京地鐵提升高度10 m以下的扶梯大多采用此種驅(qū)動(dòng)方式。

（2）端部驅(qū)動(dòng)：扶手帶驅(qū)動(dòng)輪和上端部回轉(zhuǎn)輪合二為一，外側(cè)鏈輪通過鏈條分別與主驅(qū)動(dòng)軸左右兩側(cè)鏈輪相連接，同時(shí)具有驅(qū)動(dòng)和回轉(zhuǎn)功能。北京地鐵提升高度10 m以上的扶梯均采用此種驅(qū)動(dòng)方式。

（3）多級驅(qū)動(dòng)：有兩根驅(qū)動(dòng)軸依次安裝在直線段，一級驅(qū)動(dòng)軸通過鏈條與主驅(qū)動(dòng)軸相連，二級驅(qū)動(dòng)軸通過鏈條與一級驅(qū)動(dòng)軸相連。每根驅(qū)動(dòng)軸左右兩側(cè)各帶一組4個(gè)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)扶手帶。扶手帶的驅(qū)動(dòng)力通過扶手傳動(dòng)鏈條從上部桁架內(nèi)的主驅(qū)動(dòng)軸鏈輪傳輸?shù)椒鍪烛?qū)動(dòng)裝置主軸上，再通過扶手驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)扶手驅(qū)動(dòng)輪使扶手帶運(yùn)行。北京地鐵10號線的部分扶梯采用此種驅(qū)動(dòng)方式。

自動(dòng)扶梯多級驅(qū)動(dòng)示意圖如圖1所示。

2 多級驅(qū)動(dòng)在自動(dòng)扶梯中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 ? ?提供更大的扶手帶驅(qū)動(dòng)力

多級驅(qū)動(dòng)扶手帶系統(tǒng)左右兩側(cè)各有兩組直線壓帶的驅(qū)動(dòng)輪組，相比中間驅(qū)動(dòng)和端部驅(qū)動(dòng)方式，可以提供更大的驅(qū)動(dòng)力，扶手帶無需預(yù)拉伸，有效保證梯級同步性，在采用多級驅(qū)動(dòng)扶手帶系統(tǒng)的自動(dòng)扶梯中很少出現(xiàn)“丟轉(zhuǎn)”的故障現(xiàn)象。

2.2 ? ?系統(tǒng)冗余度更高

扶手帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩級傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)，提供了更高的系統(tǒng)冗余度。當(dāng)?shù)诙夠?qū)動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，扶手帶系統(tǒng)仍可通過第一級驅(qū)動(dòng)的較大驅(qū)動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)通過扶手帶測速裝置提供安全監(jiān)控功能。

2.3 ? ?受力情況更好

與中間驅(qū)動(dòng)和端部驅(qū)動(dòng)的弧形摩擦型式相比，多級驅(qū)動(dòng)的直線驅(qū)動(dòng)型式的扶手帶運(yùn)行線路簡單，其僅在上下回轉(zhuǎn)段被彎曲，彎曲時(shí)所受拉伸張力極小，彎曲次數(shù)也少，從而大大減小了運(yùn)行過程中的彎曲疲勞損傷。另外，由于作用于扶手導(dǎo)軌載荷較小，使導(dǎo)軌壽命得以延長。

另外，此種扶梯還有一種優(yōu)勢，扶手帶回轉(zhuǎn)輪可調(diào)整。兩端回轉(zhuǎn)輪靠內(nèi)部的4個(gè)小輪支撐，小輪中心是一個(gè)偏心螺栓，兩側(cè)有彈簧拉桿，通過調(diào)節(jié)偏心螺栓和彈簧拉桿，使回轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)軌面偏差保持在0.5～2 mm，保持扶手帶在端部平穩(wěn)回轉(zhuǎn)。

3 多級驅(qū)動(dòng)在自動(dòng)扶梯應(yīng)用中存在的問題

3.1 ? ?結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了維修保養(yǎng)難度

采用中間驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)，扶手帶驅(qū)動(dòng)軸和主軸通過鏈條連接，扶手帶驅(qū)動(dòng)軸兩端驅(qū)動(dòng)輪，扶手帶通過驅(qū)動(dòng)輪下方的壓緊鏈輪與驅(qū)動(dòng)輪緊貼。日常保養(yǎng)只需給驅(qū)動(dòng)鏈加油，大修時(shí)更換的部件也不多。

采用多級驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)，有一級驅(qū)動(dòng)鏈、二級驅(qū)動(dòng)鏈和兩側(cè)的扶手帶驅(qū)動(dòng)鏈共4根鏈條，相比中間驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)加潤滑油只需拆卸1～2塊梯級，多級驅(qū)動(dòng)的扶梯需要拆卸兩側(cè)毛刷、毛刷座、裙板壓條和3～6塊梯級，僅加油的工作量就增加了許多。

另外，雖然扶梯配有自動(dòng)加油系統(tǒng)，但加油系統(tǒng)末端與油泵距離過遠(yuǎn)，中間分油器等接頭過多，整體可靠度不高，日常維保的加油以手動(dòng)為主。

兩級驅(qū)動(dòng)鏈和兩側(cè)的扶手帶驅(qū)動(dòng)鏈各有一套張緊系統(tǒng)，兩級驅(qū)動(dòng)鏈的張緊系統(tǒng)各有3個(gè)鏈輪、3個(gè)6207的小軸承。兩側(cè)4組共16個(gè)扶手帶驅(qū)動(dòng)輪，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪有2個(gè)6205的小軸承，一共32個(gè)驅(qū)動(dòng)輪軸承。以上這些數(shù)量的鏈條、鏈輪和軸承，遠(yuǎn)多于采用中間驅(qū)動(dòng)和端部驅(qū)動(dòng)方式自動(dòng)扶梯的部件，給維保帶來了不便。即便扶梯大修的時(shí)候，此復(fù)雜的扶手帶系統(tǒng)的更換、修理、調(diào)整的工期比其他扶梯要多出1～2天。

3.2 ? ?調(diào)整余量小

扶手帶磨損需要更換時(shí)，新扶手帶往往存在一定的長度誤差，中間驅(qū)動(dòng)或端部驅(qū)動(dòng)的扶手帶采用的下直線段張緊輪，通過上下調(diào)節(jié)張緊輪，能夠?qū)㈤L度誤差偏大的扶手帶調(diào)整到位。

多級直線驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)沒有張緊裝置，通過下壓下分支扶手帶返程尼龍導(dǎo)軌的方式調(diào)整扶手帶張緊度，將下部扶手帶張緊尼龍導(dǎo)軌連同扶手帶壓到底，同時(shí)檢查在扶手轉(zhuǎn)角欄桿處無法拖動(dòng)扶手帶，在張緊尼龍導(dǎo)軌末端附近做上標(biāo)記，然后逐漸放松張緊的尼龍導(dǎo)軌，使其上升到距標(biāo)記處（10±3）mm處，然后緊固連接件確認(rèn)扶手帶張緊，在上下扶手轉(zhuǎn)角欄桿處，確認(rèn)單人分別向下或向上拉動(dòng)扶手帶順暢，沒有很大阻力，否則再調(diào)整扶手帶張緊度。

此種調(diào)整方式調(diào)整幅度小，一旦新扶手帶長度誤差偏大，扶手帶就無法安裝，影響設(shè)備運(yùn)行。

3.3 ? ?部件強(qiáng)度不高

此種扶梯扶手帶一級驅(qū)動(dòng)鏈條采用10A-2雙排滾子鏈，二級驅(qū)動(dòng)鏈條采用10A-1單排滾子鏈，兩側(cè)扶手帶驅(qū)動(dòng)鏈采用08A單排滾子鏈。10A的內(nèi)鏈板寬度為9.4 mm，08A鏈條內(nèi)鏈板寬度為7.85 mm，其結(jié)構(gòu)單薄，在地鐵大客流、大荷載的運(yùn)行條件下，鏈條強(qiáng)度不夠，故障率較高。

我們曾對一年的扶手帶鏈條故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這一年內(nèi)因扶手帶一級、二級驅(qū)動(dòng)鏈和兩側(cè)扶手帶驅(qū)動(dòng)鏈斷裂、抻長而無法調(diào)整的原因，更換鏈條的扶梯達(dá)31臺，幾乎占了10號線此型號扶梯的一半。

3.4 ? ?驅(qū)動(dòng)方式問題

多級驅(qū)動(dòng)方式的每一組驅(qū)動(dòng)輪只有4個(gè)受力點(diǎn)，如果托輥輪擠壓不緊，則摩擦力不夠，但如果壓緊托輥輪提供足夠的摩擦力，又會(huì)導(dǎo)致輪子受到很大的力，加大磨損力度，減少使用壽命。在實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)壓緊托輥輪調(diào)整過緊而造成扶梯靜止問題，扶手帶被壓緊部位出現(xiàn)凹痕，在扶手帶系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，加大了抖動(dòng)，扶手帶握感下降，降低了乘梯舒適度。

3.5 ? ?扶手帶速度監(jiān)控裝置可靠性不高

在左右回路側(cè)扶手帶上各裝有一套扶手帶測速安全裝置，檢測扶手帶的速度，當(dāng)扶手帶速度超出允許偏差2%時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號;超出至設(shè)定值時(shí)（可設(shè)定為-5%～5%，并持續(xù)5 s以上），控制器動(dòng)作停止扶梯運(yùn)行以免發(fā)生危險(xiǎn)。

扶手帶測速裝置的感應(yīng)開關(guān)依靠電磁感應(yīng)原理，在測速齒片接近開關(guān)底部時(shí)，發(fā)出磁電信號，PLC通過讀取持續(xù)的磁電脈沖信號監(jiān)控扶手帶速度。但是地鐵運(yùn)行環(huán)境中灰塵、油污較多，經(jīng)常會(huì)有灰塵、油污聚集在感應(yīng)開關(guān)底部，影響感應(yīng)信號的準(zhǔn)確性，造成故障誤報(bào)情況。

4 結(jié)語

無論是中間驅(qū)動(dòng)、端部驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)，還是多級驅(qū)動(dòng)的扶手帶系統(tǒng)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，我們需要根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇最適合的產(chǎn)品，既可確保設(shè)備使用安全可靠，降低設(shè)備安裝使用成本，又能給之后的設(shè)備維修保養(yǎng)帶來便利。

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收稿日期：2020-02-07

作者簡介：姜冰洋（1984—），男，北京人，工程師，從事電梯工程相關(guān)研究工作。