关于轿厢意外移动保护系统检测电路的探讨*

佘 昆，代清友

（广东省特种设备检测研究院，广东佛山 528251）

关于轿厢意外移动保护系统检测电路的探讨*

佘 昆，代清友

（广东省特种设备检测研究院，广东佛山 528251）

首先简要介绍轿厢意外移动保护装置（UCMP）的定义以及相关标准的技术要求，接着通过分析一种常见的UCMP检测电路，指出该电路存在的缺陷，最后提出观点，即：UCMP检测电路为含电子元件的安全电路时，传感器（感应开关）应是安全电路的一部分，并应满足安全电路风险评价要求。

电梯；轿厢意外移动；UCMP；检测电路

0 引言

轿厢意外移动指在开锁区域内且开门状态下，轿厢无指令离开层站的移动。轿厢意外移动是电梯的一种极其危险状态，它可能给进出轿厢过程中的乘客带来严重的剪切伤害。欧洲电梯安全规范EN81-1：1998第三号修改件（A3:2009）增加了防止电梯轿厢意外移动保护装置的要求[1]，EN81正在进行的新修订版prEN81-20对UCMP相关条款进行了修订[2]。

近年我国由于轿厢意外移动造成的伤亡事故时有发生，引起社会广泛关注的是2013年5月15日发生在深圳的“5·15长虹大厦电梯事故”，亦是由于电梯层、轿门开着情况下，轿厢意外移动，造成一人剪切死亡。此后，我国应急启动电梯安全标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范第1号修改单》（以下简称“1号修改单”）制定工作，UCMP是1号修改单增加的三项技术要求之一，并占据了1号修改单主要篇幅。

1号修改单于2014年5月通过专家审定并进入送审阶段，目前国内众多电梯制造公司已开始根据1号修改内容进行相关设计和试验，提高现有电梯产品安全要求以满足1号修改单的技术要求。

1 标准中对电梯UCMP检测电路的技术要求

1.1 电梯UCMP系统介绍

完整的轿厢意外移动保护装置包括以下几部分：检测装置、控制电路（执行机构）、制停部件以及任何监测装置（如果有）。例如：用作用于曳引轮的具有机械冗余及自监控的制动器作为制停部件的UCMP系统组成如图1所示。

本文重点探讨UCMP的检测电路，其他部分不在此赘述。

图1 电梯UCMP系统组成图例

1.2 标准对UCMP检测电路的主要技术要求

1号修改单主要采用prEN81-20，由于1号修改单中没有采用prEN81-20中有关可编程电子安全电路部分内容，本部分主要介绍prEN81-20:

2014中的关于UCMP检测电路的技术要求。

（1）标准5.6.7.1条规定：在层门未被锁住且轿门未关闭的情况下，由于轿厢安全运行所依赖的驱动主机或驱动控制系统的任何单一元件失效引起轿厢离开层站的意外移动，电梯应具有防止该移动或使移动停止的装置。不具有符合标准要求的开门情况下的平层、再平层和预备操作的电梯，并且其制停部件是符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驱动主机制动器，不需要检测轿厢的意外移动（符合5.6.7.3和5.6.7.3.4的驱动主机制动器指作用于曳引轮，具有冗余且具有自监控功能的制动器）。

（2）标准5.6.7.2条规定：UCMP应能够检测到轿厢的意外移动，并应制停轿厢且使其保持停止状态。

（3）标准5.6.7.7条规定：最迟在轿厢离开开锁区域时，应由符合5.11.2的电气安全装置检测到轿厢的意外移动。

5.11.2 的电气安全装置有三种类型：1）安全触点；2）含电子元件的安全电路；3）可编程电子安全相关系统（PESSRAL）。第2）和第3）种电气安全装置属于安全部件，需要按标准要求进行型式试验。

标准附录A表A.1电气安全装置列表中规定，5.6.7.7中检测轿厢意外移动的电气安全装置若为PESSRAL时，其SIL等级(安全完整性等级)不低于SIL2。

1.3 含电子元件的安全电路的安全要求

笔者目前了解到的UCMP检测电路多为含电子元件的安全电路。所以在此将标准中关于含电子元件的安全电路的要求做一简单介绍（以下条款号为GB7588-2003中的条款[3]）。

（1）14.1.2.3.1规定：安全电路应满足14.1.1有关出现故障时的要求。条款14.1.1的要求是：以下列出的任何单一电梯电气设备故障，在附录H所述条件下，其本身不应成为导致电梯危险故障的原因：1）无电压；2）电压降低；3）导线(体)中断；4）对地或对金属构件的绝缘损坏；5）电气元件的短路或断路以及参数或功能的改变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等；6）接触器或继电器的可动衔铁不吸合或吸合不完全；7）接触器或继电器的可动衔铁不释放；8）触点不断开；9）触点不闭合；10）错相。

（2）14.1.2.3.2规定：进一步，下列要求也应满足。

14.1.2.3.2.1：如果某个故障(第一故障)与随后的另一个故障(第二故障)组合导致危险情况，那么最迟应在第一故障元件参与的下一个操作程序中使电梯停止。只要第一故障仍存在，电梯的所有进一步操作都应是不可能的。在第一故障发生后而在电梯按上述操作程序停止前，发生第二故障的可能性不予考虑。

14.1.2.3.2.2：如果两个故障组合不会导致危险情况，而它们与第三故障组合就会导致危险情况时，那么最迟应在前两个故障元件中任何一个参与的下一个操作程序中使电梯停止。

含电子元件的安全电路的上述第（2）条的安全要求可归纳如下：安全电路应具有自监测功能[4][5]，对安全电路自身元器件可能发生的“可能导致电梯出现危险”的故障，应能检测到，并使电梯停止运行，以使电梯进入安全状态。

2 一种电梯UCMP检测电路及其存在的问题

2.1 一种常见的电梯UCMP检测电路

图2是一种UCMP系统的轿厢意外移动检测电路，同时也是电梯提前开门和微动平层电路，它属于含电子元件的电梯安全电路。该电路设计用于带自监控的制动器作为制停元件的UCMP系统。图2中KA、KB、KC为安全继电器，FML1、FML2为井道中光电感应开关，Y1为电梯运行控制器的输出信号，SO1、SO2为电路输出端。

图2 一种UCMP检测电路图

图3是该电路对应的井道中光电感应开关和遮光板的安装示意图。光电感应开关WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2固定在轿架上，WFLS为上微动开关，WFLX为下微动开关，FML为平层信号开关直接入电梯控制系统，FML1、FML2为意外移动检测开关，除接入UCMP检测电路外，同时接入电梯控制系统。FML/FML1/FML2是一个光电开关中的三个输出点；WFLS及WFLX与FML/FML1/FML2的距离均为h1。遮光板安装在导轨支架上，每个层装一个，长度为h2。当遮光板同时对准WFLS、WFLX及FML/FML1/FML2时，轿厢位于正常平层位置（轿厢地坎与层门地坎垂直距离小于10 mm）。

图4是该种电路的应用示意图，其中BZC为抱闸控制接触器，MC为电梯运行接触器，AC为安全回路接触器常开触点，MSC为层门接触器常开触点，JMC为轿门接触器常开触点。

该电路作为提前开门保护电路的工作原理是（以轿厢上行为例）：电梯上行，当遮光板插入FML/FML1/FML2感应开关时，FML导通，电梯控制系统检测到FML信号后，Y1输出导通，若此时FML1、FML2导通，KA、KB接通，KC断开，SO1、SO2接通，从而短接MSC和JMC，电梯控制系统输出开门信号，实现提前开门。

图3 检测开关安装示意图

图4 UCMP检测电路应用示意图

该电路作为微动平层保护电路的工作原理是（以轿厢下移为例）：电梯位于平层位置时，遮光同时插入WFLS、WFLX、FML/FML1/FML2，四个感应开关输出导通。当由于钢丝绳伸长等原因造成轿厢下沉超过设定距离时，WFLS离开遮光板，WFLS输出断开，由于此时FML/FML1/FML2仍然导通，SO1、SO2导通，MSC和JMC仍被短接，电梯控制系统输出向上微动信号，实现轿厢向上微动平层。

该电路作为轿厢意外移动检测电路的工作原理是（以轿厢向下意外移动为例）：在层门开着情况下，由于控制系统故障、电机供电故障等导致轿厢意外向下移动，当轿厢移动距离超过h2/2时，FML1、FML2离开遮光板，FML1、FML2输出断开，KA、KB断开，SO1、SO2输出断开，此时由于层门处于打开状态，MSC断开，所以BZC和MC失电，电机停止运行，制动器线圈失电，制动器动作，制停轿厢。

2.2 电路缺陷分析

由2.1中的电路工作原理分析可看出，FML1、FML2的作用是作为提前开门和微动平层电路输出SO1、SO2导通的必要条件，将电梯提前开门和微动平层运行限定在不大于遮光板长度二分之一的平层区域；同时作为UCMP检测电路的位置检测信号，当轿厢离开此位置时，检测电路输出端SO1、SO2断开，切断制动器和电机供电，实现轿厢制停。

FML1、FML2只用一个也能实现上述功能，此处用两个开关的目的是实现冗余，因为假如只用一个开关，当开关发生短路故障（输出一直导通）时，UCMP检测电路功能将失效，即当轿厢因意外移动而使开关离开遮光板时，开关无法断开，从而无法检测到轿厢意外移动。

冗余电路要实现冗余保护功能，前提是对冗余电路要有自检测，亦即当FML1发生短路故障时，电路应能检测到此故障并使电梯停止运行，否则当FML2也发生短路故障时，两个故障的组合导致不能检测轿厢意外移动，导致电梯处于危险状态。

在该安全电路中，电路本身没有对FML1、FML2的短路故障进行自检测，而是将FML1、FML2信号接入电梯控制系统，由电梯控制系统对该信号的每次通断进行监视，当电梯进出平层区域一次而该信号没有发生变化时，判定该开关发生故障。

3 结束语

通过冗余设计来保证安全电路功能时，必须对冗余部分可能发生的故障进行自检测。UCMP检测电路中，安装在井道中作为轿厢位置检测的感应开关应检测电路的主要组成部分，进行安全电路评价时，感应开关的可能故障应考虑，并由安全电路本身实现对感应开关可能发生故障的检测，而不是交由电梯控制系统来完成。

［1］EN81-1：1998+A3：2009.Safety Rules for the Construc⁃tion and Installation of Elevator［S］.

［2］prEN81-20：2014.Safety rules for the construction and installation of lifts-Lifts for the transport of persons and goods-Part 20： Passenger and goods passenger lifts［S］.

［3］GB 7588-2003.电梯制造与安装安全规范［S］.

［4］彭仁东.论电梯安全电路的检验［J］.中国特种设备安全，2008，25（2）：35-39.

［5］冯宏景.电梯安全电路研究［A］.特种设备安全国际论坛文集-特种设备法规与标准［C］.北京：中国标准出版社，2005：467-474.

Discussing about Detected Circuits in the System of Protection against Unintended Car Movement

SHE Kun，DAI Qing-you
（Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research，Foshan528251，China）

The definition and relative standards requirement for Unintended Car Movement Protection(UCMP)are introduced in this paper，an typical detection circuit for UCMP is analyzed，the design flaws for this circuit are pointed out，some design criterions are proposed:the sensor shall be designed as one part of the safety circuit for UCMP detection circuit and shall be met the risk evaluation requirement of safety circuit when UCMP detection circuit is electrical component safety circuit.

elevator；lifts；UCMP；detected circuits

TU857

A

1009－9492(2014)08－0127－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.035

佘 昆，男，1977年生，广东广州人，硕士研究生。研究领域：电梯检验检测。已发表论文10篇。

(编辑：王智圣)

*国家质检总局公益性行业科研专项项目（编号：2012104016）

2014－07－27