一種全新的自動扶梯防非操縱逆轉設計

張志高

東芝電梯（中國）有限公司 遼寧沈陽 110168

目前自動扶梯在公共場合中已經廣泛使用，自動扶梯給我們的生活帶來了極大的便利，但與此同時自動扶梯的安全性也受到了極大的關注，扶梯安全事故時有發生，造成自動扶梯事故的原因錯綜復雜，其中自動扶梯發生逆轉導致的事故尤為嚴重。本文將對自動扶梯逆轉的原因進行分析，并提出一種全新的逆轉檢測方法，行之有效的檢測自動扶梯逆轉的故障，當自動扶梯發生逆轉時有效的檢測出故障，停止自動扶梯保證乘梯人的人身安全。

1 自動扶梯發生逆轉的原因

1.1 電氣系統的風險

客戶端電源錯相、斷相等造成了電動機反轉，導致上行運轉的自動扶梯出現逆轉；客戶端電源電壓下降或突然失壓且自動扶梯載荷較大致使驅動力不足，導致上行運轉的自動扶梯出現逆轉；低壓元件發生粘連、短路、斷路等故障，或安全電路（PESSRAE）、制動器回路等發生故障，使之失效，失去該有的保護、控制、制停等作用，導致自動扶梯逆轉[1]。

1.2 機械系統的風險

驅動裝置與梯級鏈輪之間的驅動鏈斷鏈造成了自動扶梯逆轉；驅動梯級的鏈條發生斷鏈造成自動扶梯逆轉；自動扶梯發生嚴重超載，造成電動機力矩不足而導致自動扶梯逆轉；驅動裝置與梯級鏈輪之間的驅動使用的皮帶發生打滑而造成自動扶梯逆轉；自動扶梯在運行中突然發生故障導致急停，而工作制動器不能提供足夠的制動力矩而導致自動扶梯逆轉。

2 自動扶梯非操縱逆轉檢出裝置的設計

為了避免自動扶梯非操縱逆轉造成的事故，在GB16899-2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》和TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》中將非操縱逆轉的故障列入了重要的檢驗項目。本文將提出一種新穎的非操縱逆轉的檢出方法，使自動扶梯控制系統行之有效的檢測出逆轉故障。本文提出了一種以傳感器檢測梯級軸為手段的自動扶梯非操縱逆轉檢出方法，該方法能直接有效的檢測出自動扶梯的非操縱逆轉，在自動扶梯發生逆轉前有效的停止扶梯防止事故的發生。本文設計的自動扶梯非操縱逆轉裝置主要包括運轉中的逆轉檢出和運轉停止后的逆轉檢出[2]。

2.1 自動扶梯運轉中的非操縱逆轉檢出

如圖1所示，在梯級回路上設置了兩個傳感器，傳感器將對梯級后輪軸進行檢測。首先，根據兩個傳感器檢測梯級后軸信號的時間差，判斷扶梯的運轉方向；然后，與自動扶梯控制系統中獲得的運轉方向輸入信號進行比較，當比較方向不同時判斷為逆轉，自動扶梯停止運行。

在圖1中，傳感器1與傳感器2并排設置，傳感器1、2之間需要隔開一定距離，便于傳感器檢測梯級后軸的信號形成時間差，主控制CPU將通過信號的時間差做出判斷。為了防止誤檢出需要在啟動扶梯后設置相應的補償時間（補償時間根據扶梯的額定運行速度而定），在扶梯啟動后的補償時間內不檢測自動扶梯的逆轉，補償時間后開始開啟自動扶梯的非操縱逆轉檢測功能。主控制CPU根據傳感器1、傳感器2檢測的信號判斷扶梯的運行方向，當傳感器1與傳感器2檢測信號持續空白狀態若干時間之后（視自動扶梯額定速度而定），當主控制CPU先獲得傳感器1檢測信號時判斷梯級向上側旋轉，相反主控制CPU獲得傳感器2檢測信號時判斷為梯級向下側旋轉。主控制CPU根據傳感器判斷梯級的旋轉方向后將與控制系統獲得的運行信號（扶梯啟動時的輸入方向信號）比較，比較結果為同方向時判定為自動扶梯正常運行，比較結果為反方向時判定為自動扶梯發生非操縱逆轉故障，主控制CPU發出指令切斷主控制回路接觸器，扶梯停止運行。

圖1 非操縱逆轉檢出原理圖

2.2 自動扶梯上行運轉正常停止時的非操縱逆轉檢出

本文對自動扶梯非操縱逆轉發生的場合進行了全面的考慮，因此增加了自動扶梯上行運轉停止時的非操縱逆轉檢出。經分析認為自動扶梯上行運轉正常停止后的若干時間內有發生非操縱逆轉的可能，本文給出了針對該問題的解決方法。

自動扶梯停止后有效檢出時間設置說明：運轉方向不改變時的扶梯安全加速度為0.1m/s2。當發生逆轉時速度為0.167m/s，在該速度狀態下運行0.85m(梯級間距400mm×2＋傳感器1、傳感器2偏差值為50mm) 的距離所要時間為5.1秒。自動扶梯加速至0.167m/s所要時間為16.7秒，因此合計時間為21.8秒，考慮余量可以將該段時間設置為25秒[3]。

在上述有效檢出時間內，我們通過傳感器1、傳感器2的檢測信號判斷扶梯是否發生非操縱逆轉。當扶梯停止后若主控制CPU得到傳感器2的檢測信號并在若干時間（視自動扶梯額定速度而定）以內主控制CPU連續得到傳感器兩次檢測出信號，將判斷為扶梯發生非操縱逆轉。

3 結語

我們已經對本文提及的自動扶梯非操縱逆轉檢出的方法進行了試驗驗證，此次的設計無論是從理論上還是實際操作上都已經通過了測試，可以高效、及時準確的檢測出自動扶梯的非操縱逆轉故障。并實現了多角度監測了自動扶梯的非操縱逆轉故障。與現階段各電梯廠對自動扶梯非操縱逆轉的檢測方法相比存在著更穩定、更高效、更方便檢查維修等優點，在使用效果上有極大的進步，它的安全性和可靠性也得到了大大的提高。