曳引驱动式电梯剪切事故分析及一种预防的安全装置①

毕海榕

(烟台市特种设备检验研究院机电一中心 山东烟台 265508)

近些年，随着房地产行业的飞速发展，高楼大厦遍地而起，国民居住和工作的场所越来越高，人们与电梯的接触也就越来越多。在我们国家，电梯作为建筑物内的一种垂直运输的交通工具，每天与数亿人的安全息息相关；保证电梯安全运行就是保护亿万人民的生命和财产安全。当然，电梯一旦发生安全事故，将会对普通的使用者造成严重的危害，容易引起社会极大的恐慌。电梯安全事故中以轿厢剪切事故的致死率和事故场面的惨烈程度最为触目惊心，网络上也有许多视频记录着事故发生的悲惨瞬间。通过对近期发生电梯剪切安全事故的原因进行分析，国家对GB7588《电梯制造与安装安全规范》进行了修订，对新制造出厂的电梯增加了防止轿厢意外移动的要求。另据统计，电梯事故中有70%与电梯层门和轿门的故障有关，其中以老旧电梯尤为严重；为保障人民的财产和人身安全，降低人民对电梯的恐慌，提升电梯安全性，质检总局相继发布了《电梯型式试验规则》、《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》等6个安全技术规范第2号修改单（以下简称2号修改单）；增加了电梯门旁路和门回路检测等规定。按照新规范制造安装的电梯应该具备上述要求的安全装置，能有效地降低电梯剪切事故发生的风险。但新规范并未对之前生产的电梯要求加装相应的安全装置，也就是说新规范之前出厂的电梯本身存在着很大的安全隐患。本文将对此方面展开分析研究，并在电梯轿厢上加装一种安全装置，力求从本质上避免电梯在平层位置处发生剪切事故。也就是解决电梯在平层位置时，打开电梯门轿厢不能移动，电梯门可靠关闭后电梯轿厢才能上下运行。

1 电梯轿厢剪切事故综述

图1 轿厢平层安全装置示意图

首先明确何为电梯轿厢剪切事故，简单的解释就是当电梯轿厢移动与建筑物或层门产生相对运动时，对位于轿厢与电建筑物或层门之间的人员造成伤害的现象。事故直观的表现是电梯的门处于打开状态，乘坐人员正通过电梯的打开的层门与轿门之间，此时电梯轿厢发生了运行，造成了人员被剪切。发生事故的原因从两个方面分别分析，一是电梯门是否发生故障，二是电梯轿厢是否是正常运行。下面逐一对电梯轿厢剪切事故产生的原因进行分析。

2 电梯轿厢剪切事故原因分析

电梯门的开关状态与电梯轿厢的运行是发生电梯剪切事故的两个重要因素。正常状态是电梯门完全闭合电梯轿厢才能按指令正常运行；当电梯门处于打开状态，电梯轿厢不能按指令启动运行；或者在轿厢运行中，若电梯门开启，则立即停止运行。但当电梯制动器故障或制动力不足时，将会发生在电梯门打开而电梯轿厢在重力或对重拉力的作用下无指令运行。还有在电梯平衡系数或曳引能力不符合要求，重载或轻载电梯停站开门乘客进出时，轿厢侧突然意外移动也极易导致剪切事故。电梯门关闭验证开关被短接时（维修人员人为短接或线路老化短接）导致电梯控制运行系统，无法检测到电梯门的打开状态，此时若有人在其他楼层选号，电梯轿厢会在开门的状态下按指令运行，导致正出入电梯轿厢人员受到剪切伤害。

2.1 制动器故障

GB7588《电梯制造与安装安全规范》12.4.2.1项中要求：所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果一组部件不起作用，应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。在电梯实际使用中，还有很多老旧电梯是单抱闸，且不易改造为双抱闸。近些年，由于市场竞争，许多电梯制造厂家降低成本，导致电梯制动器在设计制造时就存在缺陷，再加上维护保养不当的情况，制动器经常发生故障，比如铁芯锈蚀严重，制动器提起（或者释放）过程会出现卡阻，造成制动器无法抱闸或抱闸力不足，也存在控制制动器的接触器出现故障[1]、活动机械卡阻、制动器零部件的磨损或腐蚀、主弹簧压力不足或不均、摩擦效果和程度较低、铁芯存在剩磁的现象以及制动器松开闸口的时候，两侧的闸瓦无法做到同时离开，两侧闸瓦的距离不符合标准，无法紧贴在制动轮的周围等故障隐患。电梯的制动器就像汽车的刹车装置一样，当制动器发生故障时电梯则会不受指令的控制，只是在自身重力和外力的作用下上升或者下降。若此时电梯门处于打开的状态，将引发轿厢剪切事故发生。

图2 装置的主要零部件

2.2 制动力不足

因电梯曳引主机漏油，并滴到制动轮上导致制动轮与制动闸瓦间摩擦力减小，从而使制动力不足。或是因老旧电梯长时间使用，维护保养不充分等原因，使制动闸瓦磨损严重部分制动闸瓦处漏处固定铆钉，制动闸瓦与制动轮的接触面积减少而导致制动力不足。同时也有可能是制动器上弹簧压力不足[2]、转动部件卡阻，导致失电后制动器无法合闸或合闸缓慢等原因。当制动力不足以支撑轿厢或对重的重量或者说制动力不足以维持轿厢与对重的平衡不动时，电梯将失控溜梯，从而引发轿厢剪切事故。

2.3 门回路短接

在正常情况下，只有当电梯控制系统检测到层门和轿门全部关闭后，整个安全回路接通，电梯才能执行使用者选层指令运行，但因各种原因导致层门和轿门的安全回路被短接，如维保人员在检修电梯时因工作需要将层门和轿门回路短接，但完成检修后忘记将短接线拆下。或一些老旧电梯因使用年限比较长，门回路的线缆老化导致线路短接；电梯控制系统将认为电梯门锁已处于锁闭状态，有呼梯指令电梯将在开门的情况下运行，若刚好有人员在此时进出电梯，将出现电梯轿厢剪切乘客的现象。

2.4 平衡系数与曳引力不符合要求

许多老旧电梯在安装完成之后，便再没有对电梯做过平衡系数试验，经过多年的使用，有的电梯轿厢进行了装修，有的电梯加装更换了零部件，个别情况私自拆撤对重块等等诸多情况，导致一些老旧电梯的平衡系数不在合理的范围内，在实际检验过程中发现有的平衡系数甚至不足20%～30%。还有一些老旧电梯从安装后十多年未更换钢丝绳与曳引轮，随着绳槽的磨损和绳径不断减小，曳引绳逐渐向槽底接近使曳引绳与绳槽切点夹持力（对V形曳引绳槽）也逐渐降低，致使摩擦力不足，致使电梯曳引能力降低[3]。当老旧电梯恰巧符合上述两个条件，再出现电梯超载现象时，就可能发生剪切事故。如在上下班高峰时，办公楼内大家都想尽早乘坐电梯，人们不断的挤进电梯里，此时轿厢内的重量远大于对重侧的重量，若又遇上电梯曳引力不足的情况，将有可能发生电梯轿厢下滑的现象，若最后一个进入电梯轿厢的人来不及反应没有及时进入或退出轿厢，则会被电梯卡在轿厢与楼板之间，从而发生剪切事故。

3 一种预防电梯轿厢剪切事故的安全装置

在TSG T7001《电梯监督检验和定期检验规则》第2号修改单颁布实施后，按照新标准生产的电梯，在预防电梯轿厢剪切问题上采取了几项预防措施，包括门回路检测功能、层门与轿门旁路装置、轿厢意外移动保护装置等功能。从电气和机械装置两方面降低了电梯发生剪切安全事故的风险。但之前出厂的老旧电梯却并未加装类似保护功能，依然存在电梯发生剪切事故的安全隐患。考虑到经济方面的因素，国家并未要求新标之前出厂的电梯都要加装相应安全装置；在老旧电梯上加装以上安全防护功能也确实存在许多困难点，部分老电梯系统也不支持加装。鉴于以上因素，笔者认为老旧电梯本身确实存在发生剪切事故的安全隐患，应从“本质安全”方面考虑电梯剪切事故的整改预防措施，从根源上彻底避免轿厢与楼板发生剪切事故的问题，同时考虑到老旧电梯庞大的规模和数量，应尽可能考虑到安全和经济成本的关系。以下一种电梯安全装置，可有效解决上述问题。

轿厢平层安全装置是笔者在分析电梯剪切事故产生的原因，结合老旧电梯的特点，发明的一种加装在电梯轿顶上的防止轿厢意外移动的安全装置（见图1）。目前曳引驱动电梯市场上，还未出现像轿厢平层安全装置这样的安全保护装置，能够从电梯本质安全上实现防止轿厢意外移动的要求。

轿厢平层安全装置主要由轿门开合检测装置（见图2），电磁铁，圆柱型铁芯，固定架，导轨安装槽型板等构成。其主要工作原理如下：

（1）电梯平层轿厢门打开后，轿门上的开合检测开关检测到轿门开启信号，并将信号传到轿厢平层安全装置的电磁铁控制开关，使电磁铁失电，铁芯在弹簧力的作用下弹出并嵌入到安装在导轨上槽型板的槽型孔内，实现轿门打开轿厢被双重机械锁定保护的功能；

（2）当电梯准备离开平层区运行时，轿门关闭，轿门开合检测开关检测到轿门闭合信号，将关门信息再传到轿厢平层安全装置电磁铁控制开关，使电磁铁得电，电磁铁此时通过磁力克服铁芯上的弹簧力将铁芯吸附，使铁芯从导轨槽型板上的槽型孔中抽出，电梯可以正常运行。在铁芯上设置手动操作装置，以便特殊情况下手动复位此安全装置。

此轿厢平层安全装置最大的特点：从根本上解决了电梯轿厢发生剪切事故的问题。实现了电梯在平层开门的状态下，将轿厢机械地锁闭在导轨上，只有在轿门关闭时轿厢才能正常运行的安全保护功能，大大提高了电梯的本质安全性能。该安全装置制造成本低，未改变电梯的原有控制系统，能够在所有曳引驱动电梯的梯型上加装使用，尤其是适用在老旧电梯上，并且不受老旧电梯的系统限制和电梯梯型的约束。该装置加装方便，经济成本低，易于操作，具有良好的经济效益和安全效益。

4 结语

电梯轿厢剪切事故的危害程度极大，一旦发生事故会直接危及电梯使用人员的身体和生命安全，在社会上造成很大的影响，因此有必要杜绝此类事故的发生。目前我国拥有700多万台电梯，电梯品牌和种类繁多，电梯质量也良莠不齐，在电梯安全方面，尤其是在老旧电梯的安全性问题上还有许多工作要做。轿厢平层安全装置从本质安全上对电梯增加了一种安全保障，能有效提高电梯本质安全性能，体现以预防为主的安全宗旨，从根本上避免电梯轿厢剪切事故的发生。