一種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處防剪切保護裝置

畢海榕

（煙臺市特種設備檢驗研究院，山東 煙臺 265500）

0 引言

發生在湖北的“7.26荊州電梯事故”，商場內1名帶小孩的女子因踩翻了松動的扶梯蓋板，當蓋板有被破壞非正常進入時扶梯仍能正常巡行，導致身體與設備相對剪切，被卷入電梯內不幸遇難。事故的慘烈視頻在全國范圍內產生了很大的影響，使人們在乘坐扶梯時戰戰兢兢。于是人們思考了3個問題：乘客為什么會落入扶梯機站內？在乘客在非正常狀態下落入機站內時，扶梯為什么沒有監測到？當乘客進入運行中的機站內扶梯為什么沒有停止運行？上述3個問題導致事故發生，扶梯剪切造成人員死亡。筆者從事電梯行業多年，明確地意識到此類扶梯存在極大的缺陷，應該從根本上避免上述3個問題的發生，并需要增加1種能夠檢測到非正常狀態進入人員的安全保護裝置，以保證扶梯安全，確保當有物體或者人員非正常狀態進入扶梯機站內，扶梯能夠立即停止運行。從根本上避免“電梯吃人”的事故再次發生，保證人民生命財產安全。

1 扶梯進出口蓋板

這里的扶梯的進出口蓋板是檢修蓋板和樓層板的總稱，蓋板一般由具有一定強度的金屬板組成，連接扶梯梯階與樓層地面，蓋住旋轉結構保護人員進出扶梯時安全。在《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—自動扶梯與自動人行道》（以下簡稱扶梯檢規）中要求：應當采取適當的措施（如安裝樓層板防傾覆裝置、螺栓固定等），防止樓層板因人員踩踏或者自重的作用而發生傾覆、翻轉[1]；監控檢修蓋板和樓層板的電氣安全裝置的設置應當符合下列要求之一。1） 移除任何1塊檢修蓋板或者樓層板時，電氣安全裝置動作。2） 如果機械結構能夠保證只能先移除某一塊檢修蓋板或者樓層板時，至少在移除該塊檢修蓋板或者樓層板后，電氣安全裝置動作。

由《扶梯檢規》可以發現檢規對扶梯蓋板有2個要求：1）保證其強度和可靠性。2）有驗證蓋板缺失的開關或措施。保證蓋板的強度需要從設計與制造出發，保證設計的蓋板強度和使用壽命能夠滿足要求，并且設計蓋板防傾翻與錯位移動的裝置；在制造過程中需要保證的可靠性和制造工藝的穩定性，并且每塊蓋板都要經過嚴格的質量管控。該文將圍繞第2點進行分析，并制定預防措施，能夠有1種裝置自動驗證蓋板缺失之后扶梯的運動狀態。同時，針對上述發生的事故進行分析，分析蓋板失效的具體原因。并根據原因原因制定改進預防措施，從根本上杜絕此類事故的再次發生，保證在任意1塊蓋板失效后人員或者物體非正常進入站內時，扶梯能夠立即停止運行。

2 扶梯進出口蓋板失效原因分析

對扶梯的蓋板失效進行分析，逐條梳理可能產生實效的原因，其中包括蓋板的意外缺失、蓋板在乘客踩踏過程中發生傾覆與翻轉、蓋板在非正常開啟后電氣驗證開關失效等方面[2]。下面從設計、制造、維護保養和使用注意等方面對造成上述失效的原因進行深入的分析。

2.1 扶梯進出口蓋板強度不夠

扶梯蓋板在扶梯的整個安全部件中占有重要的地位，每位乘坐扶梯的乘客都要從蓋板上通過，因此扶梯蓋板所承受的沖擊力是不間斷的，所承受的質量也是非常巨大的[3]。如果制造蓋板的金屬材料強度不夠，會存在以下風險。首先，在經過長時間的使用后，蓋板發生變形導致蓋板兩側不能固定在站內的支撐梁的邊緣時將會導致蓋板向站內滑動。其次，蓋板金屬結構內部存在缺陷，如氣孔或者裂紋或者焊接時燒穿等缺陷會導致蓋板在長時間使用中到達蓋板的疲勞極限，又遇到乘客在蓋板上打鬧、蹦跳等導致蓋板受到沖擊，很容易發生蓋板斷裂現象。

2.2 蓋板設計不合理

針對蓋板設計不合理主要有以下3個方面：1）設計時對蓋板的強度計算和應力集中計算不充分。2） 設計的蓋板過長或者過寬，有效面積內的承載強度不足以支撐通過蓋板的強度。3）蓋板未設計足夠強度的加強筋或者兩端固定裝置設計不合理等問題都有可能導致蓋板失效。容易導致松動和翹起，安全防護措施考慮不足。蓋板尺寸與圖紙不符。有關制造單位對出廠產品零部件質量把關不嚴格，沒有相應的產品質量管控，質量得不到保證，產品不能滿足設計要求。

2.3 防傾覆和翻轉裝置失效或缺失

按照《扶梯檢規》，新生產制造的扶梯都要設置防傾覆和防翻轉的裝置，該裝置能夠保證在乘客踩到每塊蓋板時都能穩定支撐，其他幾塊蓋板連接成1個整體，避免蓋板的一側因受力不均而導致傾翻。但是目前市場上仍然存在許多的老舊電梯并沒有設計此裝置，就會導致扶梯在使用較長時間后，乘客踩在2個蓋板中間，各蓋板間隙較大，乘客的腳部陷入蓋板中。

2.4 蓋板開關位置設計不合理

現在運行的電梯大部分都是在第1個蓋板下側，該類設計的目的是在正常情況下打開第1塊蓋板后才能打開后續的其他蓋板，并且后續的每個蓋板都有1個裝置與前側蓋板相關聯，在正常情況下只有打開第1塊蓋板，其他蓋板才能打開，蓋板驗證開關只安裝在第1塊蓋板下側。但是，在很多蓋板失效的事故中，發生失效的蓋板都不是第1塊，對乘客造成傷害最大的蓋板是距離扶梯旋轉機構上側的防護蓋板，但是此處蓋板的失效并沒有開關驗證。即使在缺失的狀態下人員或物品進入機站時電梯也無法停止。

3 扶梯發生剪切事故問題淺析

能夠發生扶梯剪切事故應該具備3個條件。1）蓋板缺失或者翻轉傾斜。2）蓋板缺失后扶梯未能夠檢測到人員的非正常進入。3）在蓋板失去保護功能后人員調入機站后電梯不能立即停止[4]。通過吸取“7.26荊州電梯事故”的慘痛教訓后，各個電梯制造廠及標準規范對蓋板強度和蓋板開啟驗證開關進行了改進及規范。

目前，市場上大部分的電梯由于生產時間較早，使用頻率較高，蓋板的電氣保護開關設置得并不合理，因此扶梯發生剪切事故的風險仍然存在。在日常對扶梯進行檢查的過程中發現，蓋板檢修開關只能驗證第1塊蓋板是否開啟，在沒有其他裝置驗證其他位置的蓋板失效后，人員或者物體進入機站的保護開關，該文主要介紹1個安全保護裝置，能夠檢測到機站內任何位置有人員或者物體進入，并在非正常狀態下進入時能夠立即切斷扶梯的運行。

4 改進預防措施

該措施是1種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處的防剪切保護裝置，尤其涉及在進出口蓋板發生意外斷裂或缺失狀態，自動扶梯或者自動人行道的驅動站或轉向站內機械結構對人員的剪切保護。它解決了自動扶梯或者自動人行道因某些原因導致進出口處的蓋板缺失或者斷裂，而自動扶梯或自動人行道并不立即停止，導致在此處的人員被運行的機構卷入，從而造成電梯“吃人”的事故發生[5]。能夠從根本上解決因蓋板損壞或者缺失后電梯繼續運行導致電梯剪切人員的危險行為。該保護裝置能夠自動檢測驅動站及轉向站內是否在電梯正常運行的狀態下有其他物體或者人員進入，如果檢測到，自動扶梯或自動人行道會立即停止運行。保護非正常狀態進入的物體或人免受機械結構的剪切。避免電梯“吃人”事件發生。從根本上解決了扶梯剪切傷人事件。基于該原理，筆者研制了1個保護裝置，該裝置能夠檢測到非正常進入機站的人員或者物體，一旦檢測到就會立即使扶梯停止運行。該裝置筆者已經申請了專利。

4.1 技術領域

該項措施涉及1種自動扶梯與自動人行道（以下簡稱電梯）進出口蓋板處防剪切安全保護裝置，用于防止由于蓋板缺失、損壞塌陷、失效翻轉導致人員落入被梯級或踏板剪切的安全事故。

4.2 該措施具體內容

該項措施針對自動扶梯或自動人行道因蓋板損壞或者缺失導致物體或者人員非正常進入驅動站或者轉向站內（以下簡稱站內），而電梯正常運行，導致旋轉部件對物體或者人員發生剪切事故，尤其針對未設置蓋板開關的老舊電梯。設計了1種在電梯運行時非正常進入驅動站或轉向站內時能夠使電梯立即停止的安全保護裝置。

該項措施的技術方案如下：1種自動扶梯與自動人行道進出口蓋板處防剪切保護裝置，包括進出口的蓋板、電梯光幕、電線、繼電器、驅動站及轉向站可進人空間、梯階、驅動及回轉機構。所述電梯光幕安裝在進出口的蓋板下側的驅動站及轉向站可進人空間內，能夠檢測驅動站及轉向站上側入口處是否有物體或者人員通過，在檢測到光幕被阻擋時斷開繼電器，切斷電梯的安全電路。繼電器串聯在電梯的安全電路中，當光幕未檢測到阻擋時繼電器吸合，此時安全回路暢通；當光幕檢測到阻擋信號時，繼電器斷開，此時安全回路斷開，電梯停止運行。當工作人員檢修時，將電梯打開到檢修狀態，此時檢修裝置短接繼電器，當電梯在檢修狀態時，人員進入驅動站及轉向站時能夠檢修運行。

與現有的蓋板缺失開關相比，該蓋板防剪切保護裝置直接檢測到整個驅動站及轉向站的空間內，從根本上避免了因蓋板缺失或損壞時非正常進入站內造成旋轉機構傷人事故。對老舊電梯加裝方便，成本低，未改變原有的控制系統，不屬于電梯改造。該安全裝置單獨接通24 V電源，運行安全、可靠，檢測靈敏。

4.3 具體實施方式

下文所舉實例只用于解釋該措施，并非用于限定該措施的范圍。

電梯正常運行狀態：當電梯正常運行時，電梯的進出口蓋板處于完好狀態，電梯光幕此時能夠順利接受紅外線，繼電器處于吸合狀態。此時，繼電器開關閉合，整個安全回路暢通，電梯正常運行。

電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內的狀態：當電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內時，電梯的進出口蓋板臨近旋轉部件上側出現損壞或缺失后，物體或人員意外進入站內，此時電梯光幕能夠檢測出紅外線被阻擋，部門紅外線未能接收，導致繼電器處于斷開狀態。此時，繼電器開關斷開，整個安全回路斷開，電梯立即停止。

電梯檢修運行時狀態：當電梯檢修運行時，檢修開關閉合，短接繼電器開關，此時電梯能夠正常運行，電梯光幕和繼電器被短接，電梯能夠在作業人員的操作下檢修運行。

4.4 電氣原理圖

扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖如圖1所示。

正常運行時：光幕未檢測到異物時，開關3處于吸合狀態，一旦檢測到有異物時，觸發電梯光幕的紅外線接收，導致開關3斷開，整個回路斷開，使電梯停止運行，整個電路的回路是1-3-2。

檢修運行時：檢修開關4處于閉合狀態，此時開關3被短接，此時檢修人員能夠通過進入機站內進行檢修操作，整個電路的回路是1-4-2。

圖1 扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置電氣原理圖

4.5 機械原理圖

扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖如圖2所示[6]。

扶梯正常運行狀態：當電梯正常運行時，圖2中的電梯的進出口蓋板處于完好狀態，電梯光幕此時能夠順利的接受紅外線，繼電器處于吸合狀態。此時，圖1中的繼電器開關閉合，整個安全回路暢通，電梯正常運行。

電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內的狀態：當電梯正常運行時通過蓋板非正常進入站內時，圖2中的電梯的進出口蓋板臨近旋轉部件上側出現損壞或缺失后，物體或人員意外進入站內，此時電梯光幕此時能夠檢測出紅外線被阻擋，部門紅外線未能接收，導致繼電器處于斷開狀態。此時，圖1中的繼電器開關斷開，整個安全回路斷開，電梯立即停止。

5 結語

該文的改進預防措施解決了以下問題：自動扶梯或者自動人行道由于某些原因，進出口處的蓋板缺失或者斷裂，乘客誤入機站內，而自動扶梯或自動人行道仍然繼續運行，并不能檢測到蓋板缺失，人員非正常進入，在此處的人員被運行的機構卷入，乘客的身體在扶梯的運轉下受到傷害，從而發生電梯“吃人”的事故。該文從根本上解決了蓋板損壞或者缺失后，扶梯繼續運行，電梯剪切人員的處于危險的問題。該保護裝置能夠自動檢測驅動站及轉向站上蓋板的損壞或缺失情況后，乘客非正常程序進入正常運行的扶梯，當感應裝置檢測到乘客誤入時，自動扶梯或自動人行道會立即停止運行，杜絕扶梯對人員的傷害。能夠有效地保護非正常狀態進入的物體或人免收機械結構的剪切。使群眾安全放心地使用電梯是每位電梯從業者的追求，消除群眾對電梯的恐懼，保證人民的生命和財產安全。

圖2 扶梯進出口蓋板防剪切保護裝置原理圖