一种自动扶梯与自动人行道进出口盖板处防剪切保护装置

毕海榕

（烟台市特种设备检验研究院，山东 烟台 265500）

0 引言

发生在湖北的“7.26荆州电梯事故”，商场内1名带小孩的女子因踩翻了松动的扶梯盖板，当盖板有被破坏非正常进入时扶梯仍能正常巡行，导致身体与设备相对剪切，被卷入电梯内不幸遇难。事故的惨烈视频在全国范围内产生了很大的影响，使人们在乘坐扶梯时战战兢兢。于是人们思考了3个问题：乘客为什么会落入扶梯机站内？在乘客在非正常状态下落入机站内时，扶梯为什么没有监测到？当乘客进入运行中的机站内扶梯为什么没有停止运行？上述3个问题导致事故发生，扶梯剪切造成人员死亡。笔者从事电梯行业多年，明确地意识到此类扶梯存在极大的缺陷，应该从根本上避免上述3个问题的发生，并需要增加1种能够检测到非正常状态进入人员的安全保护装置，以保证扶梯安全，确保当有物体或者人员非正常状态进入扶梯机站内，扶梯能够立即停止运行。从根本上避免“电梯吃人”的事故再次发生，保证人民生命财产安全。

1 扶梯进出口盖板

这里的扶梯的进出口盖板是检修盖板和楼层板的总称，盖板一般由具有一定强度的金属板组成，连接扶梯梯阶与楼层地面，盖住旋转结构保护人员进出扶梯时安全。在《电梯监督检验和定期检验规则—自动扶梯与自动人行道》（以下简称扶梯检规）中要求：应当采取适当的措施（如安装楼层板防倾覆装置、螺栓固定等），防止楼层板因人员踩踏或者自重的作用而发生倾覆、翻转[1]；监控检修盖板和楼层板的电气安全装置的设置应当符合下列要求之一。1） 移除任何1块检修盖板或者楼层板时，电气安全装置动作。2） 如果机械结构能够保证只能先移除某一块检修盖板或者楼层板时，至少在移除该块检修盖板或者楼层板后，电气安全装置动作。

由《扶梯检规》可以发现检规对扶梯盖板有2个要求：1）保证其强度和可靠性。2）有验证盖板缺失的开关或措施。保证盖板的强度需要从设计与制造出发，保证设计的盖板强度和使用寿命能够满足要求，并且设计盖板防倾翻与错位移动的装置；在制造过程中需要保证的可靠性和制造工艺的稳定性，并且每块盖板都要经过严格的质量管控。该文将围绕第2点进行分析，并制定预防措施，能够有1种装置自动验证盖板缺失之后扶梯的运动状态。同时，针对上述发生的事故进行分析，分析盖板失效的具体原因。并根据原因原因制定改进预防措施，从根本上杜绝此类事故的再次发生，保证在任意1块盖板失效后人员或者物体非正常进入站内时，扶梯能够立即停止运行。

2 扶梯进出口盖板失效原因分析

对扶梯的盖板失效进行分析，逐条梳理可能产生实效的原因，其中包括盖板的意外缺失、盖板在乘客踩踏过程中发生倾覆与翻转、盖板在非正常开启后电气验证开关失效等方面[2]。下面从设计、制造、维护保养和使用注意等方面对造成上述失效的原因进行深入的分析。

2.1 扶梯进出口盖板强度不够

扶梯盖板在扶梯的整个安全部件中占有重要的地位，每位乘坐扶梯的乘客都要从盖板上通过，因此扶梯盖板所承受的冲击力是不间断的，所承受的质量也是非常巨大的[3]。如果制造盖板的金属材料强度不够，会存在以下风险。首先，在经过长时间的使用后，盖板发生变形导致盖板两侧不能固定在站内的支撑梁的边缘时将会导致盖板向站内滑动。其次，盖板金属结构内部存在缺陷，如气孔或者裂纹或者焊接时烧穿等缺陷会导致盖板在长时间使用中到达盖板的疲劳极限，又遇到乘客在盖板上打闹、蹦跳等导致盖板受到冲击，很容易发生盖板断裂现象。

2.2 盖板设计不合理

针对盖板设计不合理主要有以下3个方面：1）设计时对盖板的强度计算和应力集中计算不充分。2） 设计的盖板过长或者过宽，有效面积内的承载强度不足以支撑通过盖板的强度。3）盖板未设计足够强度的加强筋或者两端固定装置设计不合理等问题都有可能导致盖板失效。容易导致松动和翘起，安全防护措施考虑不足。盖板尺寸与图纸不符。有关制造单位对出厂产品零部件质量把关不严格，没有相应的产品质量管控，质量得不到保证，产品不能满足设计要求。

2.3 防倾覆和翻转装置失效或缺失

按照《扶梯检规》，新生产制造的扶梯都要设置防倾覆和防翻转的装置，该装置能够保证在乘客踩到每块盖板时都能稳定支撑，其他几块盖板连接成1个整体，避免盖板的一侧因受力不均而导致倾翻。但是目前市场上仍然存在许多的老旧电梯并没有设计此装置，就会导致扶梯在使用较长时间后，乘客踩在2个盖板中间，各盖板间隙较大，乘客的脚部陷入盖板中。

2.4 盖板开关位置设计不合理

现在运行的电梯大部分都是在第1个盖板下侧，该类设计的目的是在正常情况下打开第1块盖板后才能打开后续的其他盖板，并且后续的每个盖板都有1个装置与前侧盖板相关联，在正常情况下只有打开第1块盖板，其他盖板才能打开，盖板验证开关只安装在第1块盖板下侧。但是，在很多盖板失效的事故中，发生失效的盖板都不是第1块，对乘客造成伤害最大的盖板是距离扶梯旋转机构上侧的防护盖板，但是此处盖板的失效并没有开关验证。即使在缺失的状态下人员或物品进入机站时电梯也无法停止。

3 扶梯发生剪切事故问题浅析

能够发生扶梯剪切事故应该具备3个条件。1）盖板缺失或者翻转倾斜。2）盖板缺失后扶梯未能够检测到人员的非正常进入。3）在盖板失去保护功能后人员调入机站后电梯不能立即停止[4]。通过吸取“7.26荆州电梯事故”的惨痛教训后，各个电梯制造厂及标准规范对盖板强度和盖板开启验证开关进行了改进及规范。

目前，市场上大部分的电梯由于生产时间较早，使用频率较高，盖板的电气保护开关设置得并不合理，因此扶梯发生剪切事故的风险仍然存在。在日常对扶梯进行检查的过程中发现，盖板检修开关只能验证第1块盖板是否开启，在没有其他装置验证其他位置的盖板失效后，人员或者物体进入机站的保护开关，该文主要介绍1个安全保护装置，能够检测到机站内任何位置有人员或者物体进入，并在非正常状态下进入时能够立即切断扶梯的运行。

4 改进预防措施

该措施是1种自动扶梯与自动人行道进出口盖板处的防剪切保护装置，尤其涉及在进出口盖板发生意外断裂或缺失状态，自动扶梯或者自动人行道的驱动站或转向站内机械结构对人员的剪切保护。它解决了自动扶梯或者自动人行道因某些原因导致进出口处的盖板缺失或者断裂，而自动扶梯或自动人行道并不立即停止，导致在此处的人员被运行的机构卷入，从而造成电梯“吃人”的事故发生[5]。能够从根本上解决因盖板损坏或者缺失后电梯继续运行导致电梯剪切人员的危险行为。该保护装置能够自动检测驱动站及转向站内是否在电梯正常运行的状态下有其他物体或者人员进入，如果检测到，自动扶梯或自动人行道会立即停止运行。保护非正常状态进入的物体或人免受机械结构的剪切。避免电梯“吃人”事件发生。从根本上解决了扶梯剪切伤人事件。基于该原理，笔者研制了1个保护装置，该装置能够检测到非正常进入机站的人员或者物体，一旦检测到就会立即使扶梯停止运行。该装置笔者已经申请了专利。

4.1 技术领域

该项措施涉及1种自动扶梯与自动人行道（以下简称电梯）进出口盖板处防剪切安全保护装置，用于防止由于盖板缺失、损坏塌陷、失效翻转导致人员落入被梯级或踏板剪切的安全事故。

4.2 该措施具体内容

该项措施针对自动扶梯或自动人行道因盖板损坏或者缺失导致物体或者人员非正常进入驱动站或者转向站内（以下简称站内），而电梯正常运行，导致旋转部件对物体或者人员发生剪切事故，尤其针对未设置盖板开关的老旧电梯。设计了1种在电梯运行时非正常进入驱动站或转向站内时能够使电梯立即停止的安全保护装置。

该项措施的技术方案如下：1种自动扶梯与自动人行道进出口盖板处防剪切保护装置，包括进出口的盖板、电梯光幕、电线、继电器、驱动站及转向站可进人空间、梯阶、驱动及回转机构。所述电梯光幕安装在进出口的盖板下侧的驱动站及转向站可进人空间内，能够检测驱动站及转向站上侧入口处是否有物体或者人员通过，在检测到光幕被阻挡时断开继电器，切断电梯的安全电路。继电器串联在电梯的安全电路中，当光幕未检测到阻挡时继电器吸合，此时安全回路畅通；当光幕检测到阻挡信号时，继电器断开，此时安全回路断开，电梯停止运行。当工作人员检修时，将电梯打开到检修状态，此时检修装置短接继电器，当电梯在检修状态时，人员进入驱动站及转向站时能够检修运行。

与现有的盖板缺失开关相比，该盖板防剪切保护装置直接检测到整个驱动站及转向站的空间内，从根本上避免了因盖板缺失或损坏时非正常进入站内造成旋转机构伤人事故。对老旧电梯加装方便，成本低，未改变原有的控制系统，不属于电梯改造。该安全装置单独接通24 V电源，运行安全、可靠，检测灵敏。

4.3 具体实施方式

下文所举实例只用于解释该措施，并非用于限定该措施的范围。

电梯正常运行状态：当电梯正常运行时，电梯的进出口盖板处于完好状态，电梯光幕此时能够顺利接受红外线，继电器处于吸合状态。此时，继电器开关闭合，整个安全回路畅通，电梯正常运行。

电梯正常运行时通过盖板非正常进入站内的状态：当电梯正常运行时通过盖板非正常进入站内时，电梯的进出口盖板临近旋转部件上侧出现损坏或缺失后，物体或人员意外进入站内，此时电梯光幕能够检测出红外线被阻挡，部门红外线未能接收，导致继电器处于断开状态。此时，继电器开关断开，整个安全回路断开，电梯立即停止。

电梯检修运行时状态：当电梯检修运行时，检修开关闭合，短接继电器开关，此时电梯能够正常运行，电梯光幕和继电器被短接，电梯能够在作业人员的操作下检修运行。

4.4 电气原理图

扶梯进出口盖板防剪切保护装置原理图如图1所示。

正常运行时：光幕未检测到异物时，开关3处于吸合状态，一旦检测到有异物时，触发电梯光幕的红外线接收，导致开关3断开，整个回路断开，使电梯停止运行，整个电路的回路是1-3-2。

检修运行时：检修开关4处于闭合状态，此时开关3被短接，此时检修人员能够通过进入机站内进行检修操作，整个电路的回路是1-4-2。

图1 扶梯进出口盖板防剪切保护装置电气原理图

4.5 机械原理图

扶梯进出口盖板防剪切保护装置原理图如图2所示[6]。

扶梯正常运行状态：当电梯正常运行时，图2中的电梯的进出口盖板处于完好状态，电梯光幕此时能够顺利的接受红外线，继电器处于吸合状态。此时，图1中的继电器开关闭合，整个安全回路畅通，电梯正常运行。

电梯正常运行时通过盖板非正常进入站内的状态：当电梯正常运行时通过盖板非正常进入站内时，图2中的电梯的进出口盖板临近旋转部件上侧出现损坏或缺失后，物体或人员意外进入站内，此时电梯光幕此时能够检测出红外线被阻挡，部门红外线未能接收，导致继电器处于断开状态。此时，图1中的继电器开关断开，整个安全回路断开，电梯立即停止。

5 结语

该文的改进预防措施解决了以下问题：自动扶梯或者自动人行道由于某些原因，进出口处的盖板缺失或者断裂，乘客误入机站内，而自动扶梯或自动人行道仍然继续运行，并不能检测到盖板缺失，人员非正常进入，在此处的人员被运行的机构卷入，乘客的身体在扶梯的运转下受到伤害，从而发生电梯“吃人”的事故。该文从根本上解决了盖板损坏或者缺失后，扶梯继续运行，电梯剪切人员的处于危险的问题。该保护装置能够自动检测驱动站及转向站上盖板的损坏或缺失情况后，乘客非正常程序进入正常运行的扶梯，当感应装置检测到乘客误入时，自动扶梯或自动人行道会立即停止运行，杜绝扶梯对人员的伤害。能够有效地保护非正常状态进入的物体或人免收机械结构的剪切。使群众安全放心地使用电梯是每位电梯从业者的追求，消除群众对电梯的恐惧，保证人民的生命和财产安全。

图2 扶梯进出口盖板防剪切保护装置原理图