施工升降机半自动安全防护层门设计

(重庆建工住宅建设有限公司，重庆 400015)

施工升降机半自动安全防护层门设计

张 意，李传勇

(重庆建工住宅建设有限公司，重庆 400015)

近年来，随着施工升降机的广泛应用，施工升降机防护层门的安全问题也越来越得到重视，结构设计的不合理及人为疏忽等原因导致的安全事故频频发生。为了从源头上减少事故的发生，该文提出一种新型半自动安全防护层门设计方案，能实现防护门的自动开关，具有结构简单、自动化程度高、安全性好、经济性好等特点。

施工升降机；半自动；安全防护层门；电梯；发送端；接收端；栏网防护

引言

在高层施工过程中，施工升降机是目前应用最为广泛的垂直运输机械设备之一。由于使用中基本都是高空作业，具有较高的危险性，尤其是施工升降机安全防护层门设置、使用不当[1]产生的高处坠落事故时有发生。有的业内人士将原来的铁链防护方式改为钢管拉拔式防护，进而又改为各种推拉式防护层门，现在也有将防护层门改为自动式、电气化防护层门[2]，但实际操作都不理想，需要进一步设计创新，从源头上遏制事故的发生。本文提出一种半自动防护层门设计方案，将传统的机械部件与电气控制相结合，并采用无线传感技术，减少了人为操作，实现电梯防护层门的半自动化开关，极大地提高了电梯防护层门的安全性。

1 安全门结构与原理

1.1 基本结构

考虑到安全防护门的安装、拆卸、使用、安全性、经济性，我们提出了如图1所示的安全防护门标准化结构方案，设计成可拆卸式的标准化组件。使用中，C型钢导轨与两侧脚手架通过螺栓紧密联接，导轨底部有两个联接脚件，用于联接底部导轨和两侧垂直导轨，共同保证实际工作过程导轨的垂直度和防护层门滑动的平稳性；在电动葫芦的牵引下，栏网防护层门通过滚轮滚针轴承在C型钢导轨内实现上下平滑滑动，同时减少磨损；升降电机布置在横梁上，通过吊钩垂直提升或下降防护层门；无线接收和发送模块分别在防护层门和施工电梯轿舱上，磁感应接收器位于电梯轿舱，用于感应轿舱和安全防护层门的相对位置；继电器连接升降电机，控制电机的升降。

图1 自动防护层门装配示意图

1.2 工作原理

当施工电梯停靠在指定位置时，施工电梯轿舱外的磁感应接收器将信号传递给控制器，控制器通过无线接收模块发送“提升”指令到继电器，继电器控制升降电机“提升”防护层门至上限位置，触到限位开关自动停止；当施工电梯离开时，轿舱外的磁感应接收器将信号传递给控制器，控制器通过无线接收模块发送“下降”指令到继电器，继电器控制升降电机“下降”防护层门至下限位置，触到限位开关自动停止；其他情况，防护层门一直处于常闭状态。

2 关键机械零部件设计

图2 栏网防护层门设计

结合最新颁布的施工升降机安全规程(GB10055-2007)和JGJ215-2010建筑施工升降机安装、使用、拆卸安全技术规程，设计防护层门如图2所示。该防护层门质量轻便，可定制性强，栏网选用优质低碳钢丝编织焊接而成，能防腐、防老化、抗晒、耐候，色彩鲜亮，网面平整，强力张紧，不易受外力撞击变形，现场施工安装灵活性强，防护层门质量在25kg以下，在升降电机的负载范围内。

C型钢导轨：根据脚手架钢管尺寸（Φ=48mm）选择接近型号：C80；根据防护层门尺寸（1720mm），及限位行程开关和与预留脚手架固定安装距离，确定C型钢导轨长度4000mm。

滚轮滚针轴承：根据选定的C型钢导轨型号对应的截面尺寸及实际工作、装配要求，确定滚轮滚针轴承型号KR62。

升降电机：由于栏网防护层门自重低于25kg，选择升降电机型号PA200，工作方式为单钩牵引，牵引速度为m/s，最大负载可达100kg，最大升降行程12m。

3 电气及控制方案设计

3.1 硬件方案设计

根据施工升降机半自动安全防护层门工作原理的要求，一方面接收端是位于楼层内接收无线控制信号控制电机带动防护层门的开关运动，另一方面控制端是位于施工升降梯内部发送无线控制信号，所以半自动安全防护层门系统的硬件总体方案如图3所示。

图3 半自动安全防护层门系统的硬件总体方案

系统总体上分为控制端和接收端，其中控制端主要由电源电路，R315发射芯片，以及HX2262编码芯片组成，同时为了保证防护层门的可靠工作，及当自动发送端发生故障后，手动控制端依然可对防护层门进行控制，因而控制端又包含手动控制端和自动控制端，二者在电路上的区别仅仅在于单片机STC89C52控制的自动端能够感应升降梯开门和关门的传感信号，从而得以自动地运行，而手动控制端则是由操作人员由开关手动控制，并且手动端的优先级较高。

接收端主要由电源电路，HV53C无线接收芯片，单片机STC89C52解码芯片，以及继电器和电动机系统组成，接收端包括弱电部分和强电部分，其中弱电为控制端，强电为电机系统，二者由继电器进行隔离。

3.2 软件设计

软件设计包含两个部分，接收端和控制端，对于接收端而言，当系统上电时，初始化会使各层防护层门关闭，直到触碰到极限开关停止，进入等待状态，当楼层外部升降梯到达该层，会触碰到该层与接收端相连的传感器（限位开关），此时限位开关为低电平，可以保证控制信号对其它各层不起作用，只对该层起作用，若此时升降梯开门，会触碰到安装在升降梯门上部的传感器（限位开关），自动控制端会发出开门信号，则此时接收端收到命令会控制防护层门开启直到上限位置停止，此时如果升降梯电梯门关闭，其上的限位开关复位后使得发送端单片机发送关门信号，此时防护层门可以自动关闭直到触碰到下限位开关停止。升降梯离开该层后，该层与接收端相连的传感器复位，同时该传感信息也保证该层在升降梯离开后，防护层门处于关闭状态。

对于手动控制端，同样只能在电梯到达该层的时候起作用，同时在手动端也提供了开门、关门两个信号，可以在自动端发生故障时，以及根据实际需要进行防护层门的操作。不论是手动端还是自动端，以及无论对于该层进行何种操作，这些操作都只有在电梯到达该层时起作用，一旦电梯离开该层，该层都脱离控制，并且防护层门自动关闭。这样可以确保施工的安全性。

图4和图5分别是自动发送端软件和接收端软件流程图。

图4 自动发送端软件流程图

图5 接收端软件流程图

4 实验调试

图6 实验调试

由于实验条件限制，仅测试手动端开关门实验。接通电源后，在控制端，手动按“上”，则升降电机提升栏网防护层门至触到上限位置的限位开关，立即停止提升；手动按“下”，则升降电机下降栏网防护层门至触到下限位置的限位开关，立即停止下降；升降电机采用单钩牵引方式，速度为m/s，从下(上)限位置提升(下降)防护层门至上(下)限位置需要时间为10s左右。工作过程中，限位开关反应灵敏，即触即停，能够满足半自动防护的目的。

5 结论

从实际测试来看，安装方便，安全可靠，操作简便，层门开启灵活，并且定制性强，便于批量化生产。既能达到安全自锁的要求，又能满足“施工电梯到则开，施工电梯走则关，其他情况常闭”的工况要求。通过加密的无线传感控制技术，能从源头上控制人为疏忽等原因造成的事故发生，保证施工人员人身安全。

[1]杨宏伟.施工电梯防护层门的改进措施[M].企业科技与发展，2012，4(16):3.

[2]柴伟良.浅谈施工电梯层门安全防护现状及技术创新[M].建筑安全，2009，24(5):2.

责任编辑：孙苏

Design of Semi-automatic Protective Door of Construction Elevator

With the population of construction elevator in recent years,the safety of protective doors of construction elevators has become highlighted, for safety accidents have frequently taken place due to unreasonable structure design and human negligence.To avoid the root of safety accidents,a novel design of semi-automatic protective door is proposed.The door can be automatically closed and opened.It has the features of simple structure, better automation,safety and economical efficiency.

construction elevator,semi-automatic protective door;elevator;sending end;receiving end;hurdle network protection

TU97 文献表示码:A

1671-9107（2013）03-0034-03

基金论文：该文为重庆市城乡建委科技计划项目（城科字2011第524号）论文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.03.034

2013-02-26

张意（1981-），男，江苏沛县人，研究生，工程师，主要从事建筑施工科技质量管理工作。