一种将自动扶梯驱动链断链保护装置改造为附加制动器的方法

戚政武 林晓明 梁敏健

（广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002）

一种将自动扶梯驱动链断链保护装置改造为附加制动器的方法

戚政武 林晓明 梁敏健

（广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002）

根据标准要求，采用单排驱动链的自动扶梯，须设置附加制动器。本文讨论了对于早期生产的某品牌自动扶梯，如何利用其本身的驱动链断链检测及其保护装置，将其改造成为符合要求的附加制动器，并对其结构图和电气原理图进行了介绍和分析，最后还提及了在改造之后如何进行检验其功能的方法。

自动扶梯 驱动链 附加制动器

1 背景

随着城市化进程的日益发展，城市里的绝大多数公共场所，如地铁站、公交站、商场、过街天桥等都配备了自动扶梯。为人们提供方便的同时,自动扶梯的安全问题也引起了公众的关注。近年来，关于自动扶梯在运行时突然发生骤停和逆转的事故时有发生。

附加制动器作为自动扶梯的一种重要安全装置，当自动扶梯的驱动链条出现意外脱落或断裂时，附加制动器能够进行紧急制动，使自动扶梯有效地减速制停，起到防止骤停和逆转以及保护乘客人身安全的作用[1]。

对于自动扶梯是否需要安装附加制动器，在检规TSG T7005—2012《电梯监督检验和定期检验规则—自动扶梯与自动人行道》中要求当自动扶梯的工作制动器和梯级驱动装置之间不是用轴、齿轮、多排链条或者多根单排链条连接时，必须设置附加制动器[2]。

同时，自动扶梯制造标准GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道制造与安装安全规范》中对附加制动器有下列要求：

1）和梯级链用轴、齿轮、多排链条或多根单排链条进行连接；

2）应是机械式，靠摩擦原理并利用机械结构来制动；

3）应使带载向下运行的自动扶梯以不大于1m/s2的减速度制停；

4）动作时应同时切断自动扶梯的控制电路；

5）应在自动扶梯速度超过1.4倍之前或者发生逆转时都能够动作[3]。

由此可见，标准与检规都对自动扶梯是否需要安装附加制动器以及对附加制动器本身有着严格的要求。

近日，在对某品牌的自动扶梯进行定期检验时，检验人员发现该自动扶梯的使用年限较久，生产日期是1996年，其驱动链是单排链（见图1）。根据检规要求，当自动扶梯的工作制动器和梯级链之间不是用多排链条或多根单排链条连接时必须设置附加制动器，因此该自动扶梯不符合要求，须进行整改。

图1 单排驱动链

该问题的产生有其历史原因，当时制造标准并未作相关要求；在2002版《自动扶梯监督检验规程》当中，该项目也被标注为带星号项目，在定期检验时亦不作要求。因此长期以来，检验人员对这种自动扶梯采用单排驱动链的情况没有提出整改要求，导致一直存在安全隐患。

在新检规TSG T7005—2012颁布之后，该项目成为了定期检验中的一个重要项目，同时也没有了星号标注。也就是说，在定期检验时必须对附加制动器进行检查，对不符合的几种情形也必须要求增设附加制动器。因此，根据该条款内容，自动扶梯采用单排链作为主驱动链的必须增加附加制动器，相关单位必须对这类自动扶梯进行整改。

2 改造方案

对于该类型自动扶梯来说，直接在桁架内加装一套附加制动器是最好的整改方式，完全能够满足标准法规的要求。但由于该自动扶梯的桁架位置空间不足，难以在驱动转向部位（上机房）增加一整套现成的附加制动器；同时，使用单位又无法接受将整个自动扶梯从建筑物上拆除，然后从旁边着手整改的方案，因为这样将导致半个商场须停业。因此，解决这个棘手问题的关键在于：如何利用现有的空间增加一套符合附加制动器要求的装置。

首先来看附加制动器的要求：附加制动器与梯级链之间应用轴、齿轮或多排链条连接，且应为机械式、利用摩擦原理进行制动。由此可见，它应能直接制停驱动轮，并且制停的方式应该是直接的，不能通过间接的方式来实现，如皮带等方式。

其次，在制动力的作用下，要求附加制动器能够使带有制动载荷向下运行的自动扶梯有效地减速停止，也就是说附加制动器能可靠制停自动扶梯的驱动轮，而不是仅仅施加作用力到驱动轮相关的部件（如驱动轮轴），还应产生足够的作用力使其完全停止。

最后，附加制动器在动作开始时应强制切断控制电路，并在下列任何一种情况下都起作用：超速、速度超过名义速度1.4倍之前、逆行（梯级改变规定的运行方向时）。这里有断开安全回路的要求，也就是说，增加的装置须有电气方面的考虑，并且能够检测出自动扶梯的速度。通常来说，附加制动器的测速系统应该是与安全相关的可编程电子系统，应达到SIL2的要求，应对此进行型式试验并进行验证。

综上所述，增加一套装置，使其符合上述几点，则可以满足相关标准法规的要求。对于该自动扶梯来说，可以利用现有的自动扶梯桁架空间，以及现成的驱动链断链保护系统，增加一套装置，实现附加制动器的功能。

3 动作原理

现场考察可发现，该类型的自动扶梯在正常条件下，其制停完全依赖设置在驱动主机上的制动器，附加制动器则不起制动作用。只有当主驱动链条断裂（或松弛）后，梯级驱动部分失去了主制动器提供的制动力，这时主驱动链条断裂保护开关便动作，保护装置起作用并制停自动扶梯[4]。

根据上述原理，该装置的安装方式为：电磁阀安装在驱动主机上面，活动铁芯通过水平连杆推动一个摆臂装置。摆臂另一端固定在桁架上，能小幅摆动。垂直连杆的有一个缺口，摆臂在此缺口处卡住垂直连杆。连杆下面是原来的驱动链断链保护装置，能直接作用在梯级驱动轮上，通过摩擦力来制停自动扶梯。

这样安装的原因是，为了利用驱动站的有限空间来加装这样一套装置，必须综合考虑各项要求。例如，可以将电磁阀安装在自动扶梯的主机上面，以节省不多的站立空间。同时，该装置的动作对象利用原来的驱动链断链保护装置，因此在该处的安装方式显得方便而紧凑。最后，无须拆除自动扶梯周围的建筑物及装饰材料，极大地节省了使用单位的改造成本。

安装示意图如图2所示：

图2 安装示意图

该装置的动作原理为：自动扶梯原来的速度检测装置在梯级回路上部和下部分别装有一个光电开关以及梯级轮旁的接近开关，这样能分别实现运行方向和速度的监测。光电开关和接近开关的信号分别送入PLC的输入端，检测回路的运转方向和速度。

当检测到自动扶梯的速度到达额定速度的1.4倍时，或者梯级、踏板或胶带改变其规定运行方向时，PLC输入点任意得到一信号，PLC给出指令触发电磁阀动作，给电磁阀供电的接触器的线圈失电，电磁阀失电，此时电磁阀活动铁芯将弹出，推动水平连杆并带动一个摆臂装置做小幅摆动，使被其卡住的垂直连杆掉下，触发原有的驱动链断链动作装置将梯级驱动轮卡住，通过轮齿和轮轴之间的机械摩擦过程，将自动扶梯可靠制停；同时，PLC的输出端工作制动器供电接触器线圈失电，断开安全回路并使自动扶梯的工作制动器同时动作，自动扶梯可以完全被制停[5]。

实物图见图3。

图3 实物图

4 电气原理图

通过自动扶梯原来的速度检测装置来测量梯级的速度，速度的信号传到PLC上面，PLC再根据速度的变化来控制电磁阀。当检测到自动扶梯的速度到达额定速度的1.4倍时，便给出指令触发电磁阀动作。

电气原理图如图4所示。

图4 电气示意图

在调速电子板的输入端，测速装置的信号接入X0点。

在调速电子板的输出端，安全回路串入Y3、COM3点，电磁阀的信号触发点为Y4、COM4。

当测速信号达到额定速度的1.4倍时，调速电子板里面的程序将发出指令，使Y4点输出动作信号，使电磁阀动作，制停自动扶梯。同时，Y3输出切断安全回路的信号，使安全回路继电器断开，工作制动器下闸。

5 检验方法

增加了此套装置之后，因为属于自动扶梯的改造，须报当地监管部门和检验机构进行监督检验。

5.1 利用制动载荷的检验方法

1）首先，必须完成改造检验中的所有正常检验项目，如资料查阅、安全尺寸测量、安全装置试验等。

2）检查电气原理图，确保没有问题。然后进行手动动作试验，确认安全开关的动作能断开自动扶梯的安全回路。最后，进行附加制动器的载荷试验。

附加制动器的制动性能检验一般采用如下方法：将总制动载荷砝码均匀分布在扶梯上部2/3梯级上，向下运行扶梯，人为保持工作制动器处于开闸状态，使工作制动器失效，并手动触发附加制动器，自动扶梯应能可靠制停（定期检验时可做空载制动试验）。这里值得注意的是，试验时要强行保持工作制动器在打开状态，这样才能独立反映附加制动器的制停效果[6]。

3）用手动方法松开抱闸，将工作制动器置于无效状态，使自动扶梯的梯级因砝码自重而下滑，当到达额定速度的1.4倍时，附加制动器应能动作。此时电磁阀触发，推动连杆动作，卡在摆臂上面的垂直连杆掉下，自动扶梯原来自带的驱动链断链保护装置把梯级驱动轮卡住，制停自动扶梯。

同时，由于垂直的连杆掉下打到安全开关动作，自动扶梯的安全回路将被切断，这一点可以通过控制柜的接触器跳开来进行判断是否符合要求。

4）如果发现附加制动器不能动作，说明试验失败，则立即松手让工作制动器的抱闸动作，将持续下滑的梯级刹车制停。

5.2 利用自动扶梯综合检测仪进行制停距离的检验

利用自动扶梯综合检测仪进行检验，可以空载进行试验。该检测仪是基于一种检测方法（工况模拟法）而研制的检测仪器[7]，相当于在自动扶梯电动机与控制柜之间串接入一个装置，其输入端接到控制柜连接电动机的三相电输出端，其输出端接到电动机的3个或者6个接线端子上面。该装置没有改变自动扶梯的控制系统。在自动扶梯进入正常运行之后，对自动扶梯不用进行任何其他操作，只需要操作该装置，便可以使其进入加速或者减速逆转的危险工况，然后在此工况下验证附加制动器是否能有效动作并使自动扶梯停止运行[8]。

选择“制动距离”项目，然后用钥匙启动自动扶梯，待其正常运行、到达名义速度时，在手持操作器屏幕上按压启动试验按钮，使得自动扶梯制停，工作制动器动作，测出其制动减速度，检查是否满足国家标准GB 16899—2011的要求（不应大于1m/s2）。

6 结束语

对于早期生产的单排链自动扶梯来说，利用其本身的驱动链断链检测装置，将其改造成为符合要求的附加制动器，是一种经济适用的改造方案，易于被使用单位和维保单位所接受，同时也满足了标准要求，保障了自动扶梯的运行安全和乘客的使用安全。

[1] 刘红娟，徐晶．自动扶梯附加制动器的改良设计[J]．佳木斯教育学院学报，2012(9)：396-397.

[2] TSG T7005—2012 电梯监督检验和定期检验规则-自动扶梯与自动人行道[S].

[3] GB 16899—2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].

[4] 李文鹏，赵丁．自动扶梯附加制动器触发开关的安装位置[J]．中国特种设备安全，2011，27(12)：19-21.

[5] 张银辉．对某型号自动扶梯附加制动器的改进[J]．安全，2016，37(02)：16-18.

[6] 梁敏健，汤景升．自动扶梯附加制动器原理及检验要点[J]．中国特种设备安全，2015，31(10)：41-44.

[7] 戚政武．DB44/T 1137—2013 《自动扶梯和自动人行道的超速与非操纵逆转保护功能试验方法》标准解读[J]. 中国标准导报，2015(01)：30-33.

[8] 戚政武，梁敏健，林晓明．自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置检测技术及仪器研制[J]．中国特种设备安全，2014，30(12)：1-5+13.

[国家质检总局科技计划项目：2016QK219]

A Method of Modifying the Driving Chain’s Protecting Device Against Breaking to an Auxiliary Brake

Qi Zhengwu Lin Xiaoming Liang Minjian
(Zhuhai Branch, Guangdong Institue of Special Equipment Inspection and Research Zhuhai 519002)

According to the standards, those escalators with single driving chain must have the auxiliary brakes. For the type of escalators which were produced earlier time, this paper discusses how to use its own driving chain’s breaking testing and protecting device, and how to modify it to an auxiliary brake that meets the standards and regulations. Then its structure chart and electrical diagram are also discussed. At last, the method of testing its function after the modification is proposed.

Escalator Driving chain Auxiliary brake

X941

B

1673-257X(2016)11-0033-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.008

戚政武(1964～)，男，本科，院长，高级工程师，从事特种设备检验与管理及检验仪器开发与利用工作。

2016-05-30）