老旧自动扶梯安全运行提升探索——以自动扶梯单排链改造为例

文 /宋 玉 梁 骁 薛季爱

一、老式自动扶梯面对的新挑战

自动扶梯是带有循环运动梯路向上或倾斜向下运送乘客的固定电力驱动设备。这种能大量、连续运输乘客的开放式运输机构，具有结构紧凑、安全可靠、舒适美观和安装维修简便等特点。自2012年起，GB 16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》和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》开始实施。这两项标准都对自动扶梯提出了附加制动器的要求：在下列任何一种情况下，自动扶梯或者倾斜自动人行道应当设置一个或者多个机械式（利用摩擦原理）附加制动器：①工作制动器和梯级、踏板或者胶带驱动装置之间不是用轴、齿轮、多排链条和多根单排链条链接的；②工作制动器不是机—电式制动器；③提升高度超过6 m；④公共交通型：附加制动器由触发机构和执行机构两部分组成[1]。触发机构在速度超过名义速度1.4倍之前，或者发生非操作逆转时应能动作。执行机构采用机械式的结构，利用摩擦原理，为梯路提供足够的制动力矩，使其减速停止并保持停止状态。

这些新要求对于老旧自动扶梯是一个挑战。首先是空间问题，自动扶梯的上驱动站已无足够空间加装附加制动器；其次是机械部分问题，对于单排链链接的工作制动器，已不能满足新要求；第三是标准化问题，目前各电梯制造厂家和维保单位没有统一的改造方案和措施来改造自动扶梯。为此，本文展开了以下的研究和探索。

二、自动扶梯案例情况和改造设想

此次研究对象为一台制造日期为1997年进口的日本三菱自动扶梯。从使用单位和维保人员处了解到，该自动扶梯使用性能良好，故障频率不高。另据自动扶梯监督检验和定期检验报告的记录，该自动扶梯使用年限已超过15年，日常保养记录和安全演练记录齐全，未出现过重大修理和改造，但对于附加制动器的新要求，却亮起了红灯。经过三方人员的多次沟通、协商和现场实地考察，发现该自动扶梯主驱动轴的长度还有余量，可将单排链轮换成双排链轮，最终提出将制动器链接的单排链改成双排链的设想，既满足了工作制动器与驱动主轴的链接要求，可以不另外加装附加制动器，避免占用上驱动站的空间，还可满足新标准要求。

三、自动扶梯案例具体的改造过程

从原电梯制造厂家得知，该自动扶梯由桁架、驱动减速机、驱动装置、张紧装置、导轨系统、梯级、扶手带和各种安全装置等组成。其中驱动装置一般由电动机、减速器、制动器、传动链条、传动链轮、牵引链轮、牵引链条和驱动主轴等组成。该装置从驱动主机获得动力，经驱动链驱动梯级和扶手带，从而实现自动扶梯的主运动，并且可在应急时制动，防止乘客倒流，确保乘客安全。自动扶梯上驱动站结构详见图1。

图1 自动扶梯上驱动站结构图

本案例中的自动扶梯传动链条和传动链轮都为单排链条和单链轮，都不符合GB 16899-2011和TSG T7005-2012要求。经研究发现，在该安装传动链轮的主轴上还预留有一段长度空间，这使单排链条改造为双排链条（见图2）成为可能。使用单位和维护保养单位选购了原制造厂商此型号、规格所对应的双排链链轮和对应的双排链条，并保证扶梯的驱动主轴不变，自动扶梯的额定速度基本不变。将原来的单排链轮改装为双排链轮（见图3），且不影响安装空间和链条运动间隙，梯级链在扶梯运行时处于良好工作状态。

图2 改造双排链条

图3 改造双排链轮

经过使用单位、维护保养单位和电梯制造厂家三方探讨实验和计算得出，使用转速表测得电机的转速n，并按照公式V = π×n×d×（60i）-1计算运行速度（V），将测得的速度与名义速度进行计算比较。式中：电动机转速（n），r/min；链轮分度圆直径（d），m；传动比（i）。

经检验计算所得，在额定速度和额定电压下，梯级沿运行方向空载时所测得的速度与名义速度之间的偏差均在±5%，从而满足了TSG T7005-2012中“10.1 速度偏差的要求”，符合检验要求[2]。

四、自动扶梯改造验证

自动扶梯由单排链条改造成双排链条后，需通过几个试验，来验证自动扶梯的安全性能，保证扶梯驱动链至驱动装置上的驱动链轮，与梯级轮同轴，从而驱动梯级链，使梯级链上的梯级在导轨上运行。

首先，需要进行扶手带的运行速度偏差试验来验证主轴不换的情况下，扶手带与梯级速度的同步度；其次，进行制停距离测试（包括满载和空载）；最后，验证一下双排链断链开关，此为非操作逆转保护试验[3]。试验结果：改造后的自动扶梯都满足两个标准的要求。制停距离试验数据见表1，非操作逆转保护开关见图4。

表1 制停距离试验数据mm

图4 非操作逆转保护开关

五、试验结论

本研究中，自动扶梯额定速度为0.50 m/s，改造后，额定速度为0.48 m/s，控制在±5%范围内；扶手带运行速度在0%～2%的范围内，制停距离平均值在0.35 m，符合标准要求；断链开关动作后，自动扶梯能可靠制停。自动扶梯是一种特殊的梯级式运输机械，为确保乘客乘用安全与舒适，扶梯运行时，梯阶踏面始终保持水平状态，且应有梯阶水平段（经过这段水平距离，梯阶才会逐渐上升或下降）。因此，结合以上几个试验，可以验证该自动扶梯符合现行标准TSG T7005-2012要求，运行安全风险降低。另外，将单排驱动链改为双排驱动链，没有改变自动扶梯的主要参数，可以视为重大维修。所改造投入的成本也在可控范围之内。希望此案例能为此类设备的改造提供一些借鉴。

六、后 语

在日常的电梯检验和维保过程中，附加制动器的作用还是非常明显的。当链接驱动主机与梯级链轮的链条断裂或松弛脱落时，可以通过一个机械方式使一个带开口槽的楔块作用在链轮上，通过楔块开口槽与链轮侧面之间的摩擦力实现制动。但，对于使用年数超过10年以上的老旧自动扶梯，由于工作制动器老化原因，导致制动力不足，安全运行风险上升，有时在加载时极易发生溜梯事故。在没有设置附加制动器保护的作用下，该类问题还会被不断放大。为了安全乘坐自动扶梯和适应电梯检验过程中的要求，希望各个电梯制造厂家和维保单位能设计出更多的方式和方法来，确保运行安全。