自动扶梯几起安全事故的共性分析与探讨

付春平

（苏州市职业大学机电工程学院，江苏 苏州 215104）

自动扶梯[1]是涉及生命安全、危险性较大的特种设备，主要是对不同高度位置的乘客进行向下或向上运输，可极大地缓解繁忙的交通压力，而且能为人们出行带来极大的便捷[2]。随着社会经济的发展和人类生活水平的提高，自动扶梯成为一种常用的交通工具，已被广泛应用于商场、机场、地铁、医院、火车站等公共场所，具有频繁运行、负载动态不断变化等复杂性特点，容易引发安全事故[3]。设置有自动扶梯的场所人流量大，一旦自动扶梯出现故障，将严重影响人们的出行，同时会导致这些场所出现混乱的场面。因此，加强自动扶梯的安全防护、定时检测、及时安全性诊断与排查隐患是保障自动扶梯安全运行的关键[3-4]。

目前中国已经成为世界上最大的自动扶梯生产制造国和最大的自动扶梯使用国。然而，随着自动扶梯的广泛使用，自动扶梯的相关安全事故也越来越多，导致乘客在乘坐自动扶梯时产生恐惧感，给人们的日常生活带来极大的影响，导致自动扶梯事故的因素有很多，包括乘客的不良乘梯习惯、自动扶梯产品生产制造缺陷以及维保不当等。如何针对某些相似的安全事故进行对比分析，找出导致事故的根源，从而杜绝事故再次发生，将是一件非常有意义的事情。

1 自动扶梯事故案例

1.1 事故1

2008-06-21T09：50左右，国内某商场一自动扶梯在向上正常运行过程中，有2位男性乘客乘梯即将离开自动扶梯的瞬间，突然发生一声巨响，自动扶梯的梯级在上端梳齿板附近运行受阻，梯级发生堆积，自动扶梯触发安全开关后继续滑行3个梯级左右后停止运行，事故导致4个梯级严重变形，2位男性乘客均受到惊吓，但都没有发生受伤情况，这是一起典型的梯级撞梳齿板事故。

1.2 事故2

2012-12-05T17：10左右，国外一个名称为Bilu的商场内自动扶梯在向下正常运行过程中，有一个年轻妈妈带着一位3岁左右小孩乘梯，母子前后分别站立在不同梯级上，妈妈手牵着小孩不时回头看着孩子，在这位妈妈的脚踏上梳齿板即将离开自动扶梯的那一刻，同样在梳齿板附近发生了梯级运行受阻现象，梯级撞击梳齿板后触发安全开关动作，自动扶梯滑行一段距离后停止，母子均无恙，可谓有惊无险。事后勘察发现仅仅4个梯级发生变形，几块梳齿板发生断齿，这又是一起典型的梯级撞击梳齿板的安全事故。

1.3 事故3

2014-08-04T18：15左右，国内某商场一自动扶梯在向上正常运行过程中，一位中年男性乘客乘梯即将离开自动扶梯的瞬间，突然一声巨响，梯级撞上了梳齿板，导致梳齿板及梯级都产生不同程度的损坏，索性安全开关很快被触发并起作用，自动扶梯停止运行，该男子摔倒后受了点皮外伤，险些坠入机坑，又是一起有惊无险的梯级撞击梳齿板事故。

2 自动扶梯事故案例分析

通过反复观看这3起事故的录像，可以非常清楚地看出都是梯级撞击梳齿板导致的事故停梯。一般情况下，发生梯级撞击梳齿板的事故原因主要有卡入异物、不良的乘梯习惯2种。

如果有异物随同梯级一起运行到梳齿板处后卡在梯级和梳齿板之间的缝隙内，阻碍了梯级的正常运行通过，前方受阻的梯级陆续被后方梯级推动，一旦受阻的力比较大，梯级将发生堆积，梯级和梳齿板等零部件会发生损坏，由于自动扶梯在设计之初都预先设置了相关安全开关，一旦有梯级运行受阻，这些安全开关会被触发，制停自动扶梯。通过仔细查看这3起事故的录像资料，在发生撞击事故的前后均未发现任何异物，现场事后的调查时也未发现任何异物，说明这3起事故均不是由于异物卡入梯级和梳齿板之间导致的。

正常情况下，在自动扶梯的出入口醒目位置都会有提醒乘客如何文明乘梯的标识语，比如不许跑动、手握扶手带、宠物必须被抱着等，即便如此，仍然会有不正常的乘梯现象发生。如果有人在自动扶梯上跑动，在跑步踏入梳齿板时可能会使梳齿板在冲击力作用下发生下沉，也可能会导致梯级发生跳动，跳动的梯级很难顺利通过梳齿板。有时乘客携带的行李等物品过重，超过了自动扶梯所允许的正常范围，这也将导致梳齿板发生下沉，出现梯级撞梳齿板事故。就这3起事故而言，录像中非常清楚地记录了自动扶梯的运行情况，所有乘客均处于正常乘梯状态，并无出现跑动或携带过重物品的现象，这2个原因也将被排除。

以上是典型的导致自动扶梯梯级撞击梳齿板事故的2个原因，现在都被排除，那么必然有其他原因。为了找出问题根源，将这3起事故发生前后的视频截屏后进行分析。

事故1发生前后截屏照片如图1、图2所示。

图1 事故1发生前截屏照片

图2 事故1发生后截屏照片

事故2发生前后截屏照片如图3、图4所示。事故3发生前后截屏照片如图5、图6所示。通过反复查看录像并对比照片可以发现，这3起事故有个显著的共性是乘客的脚踏上乘降板（用于固定梳齿板的支撑板）之后发生的撞击，说明乘降板受力后发生了下陷并导致梳齿板也同步下沉，致使梯级与梳齿板之间的垂直间隙变小，梯级无法从梳齿板正常通过，进而发生撞击，索性3起事故的人员都无大碍，仅仅是损坏几级梯级而已。导致乘降板受力后发生严重下陷的因素是什么？是乘降板的强度不够？是梳齿板与梯级间的间隙不合理？还是某些零部件设计不合理？接下来将从这3个方面加以分析。

图3 事故2发生前截屏照片

图4 事故2发生后截屏照片

图5 事故3发生前截屏照片

图6 事故3发生后截屏照片

对于乘降板的整体强度，自动扶梯的生产制造标准GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》[5]中没有明确要求，即使自动扶梯非常成熟的应用市场及自动扶梯生产制造标准的发源地为欧洲，其欧洲标准EN115也没有对乘降板的强度进行明确要求。中国电梯协会最近发布的T/CEA 301—2019《地铁用自动扶梯技术规范》[6]中对额定结构载荷进行了约定，即用于自动扶梯各结构部件（例如桁架、导轨、导轨支架、驱动元件等）静强度设计计算的载荷按5 000 N/m2取值。此处虽未提及乘降板，但因乘降板属于结构部件，因此也可以说明该标准对乘降板的强度有了量化要求，但是，这也仅仅是针对地铁用公共交通型自动扶梯，标准本身有限定使用条件，并不适用于前文提到的3个商业自动扶梯。也许就是因为标准上没有明确要求，各自动扶梯生产制造厂家在乘降板的强度设计上良莠不齐，由于强度不够，所以受载后下陷变形量必然大，导致发生事故的风险也大。

美国的ASME标准中要求在梳齿支撑板、前沿板和楼层板组合的中心200 mm×300 mm的面积（300 mm的边与自动扶梯运行方向平行）上放置160 kg的重物，这些部件不应与梯级踏面相接触。显然美国的ASME标准对乘降板的强度要求已经非常明确，这一标准的要求适用于所有的自动扶梯。

对于梳齿板与梯级之间的高度间隙，自动扶梯的生产制造标准GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中有明确的量化要求，即梯级和梳齿板齿根部的间隙差h6≤4 mm，梳齿板的齿与梯级齿的啮合深度h8≥4 mm，梯级的齿槽深度h7≥10 mm，具体可以参考标准上的截图（图7）进行理解。仔细分析标准中的这3个尺寸要求，表面看有一定的合理性，但仔细研究后发现有值得商榷的地方。梯级齿面与梳齿板齿根之间的间隙h6要求不大于4 mm，这里仅有单向约束，显然这个间隙可以很小，一旦梳齿板受力之后下沉，必然会导致梯级和梳齿板碰撞，因此这里的间隙值h6应该给出最小值的限定，即应该给出范围，比如2.5 mm≤h6≤4 mm会更加合理。标准对梯级和梳齿板配合时尺寸要求如图7所示。

图7 标准对梯级和梳齿板配合时尺寸要求

同样，对于梳齿板齿顶与梯级齿根之间的间隙（h7—h8）也没有要求，这是标准不太严密的地方，因为在h6、h7、h8都满足要求的情况下不见得梳齿板齿顶与梯级齿根之间的间隙（h7—h8）足够大，过小的间隙同样会导致梯级与梳齿板之间发生碰撞，因此这里也应该加以考虑，至少各自动扶梯生产厂家在产品设计时应充分考虑这里的间隙值不宜过小[7]。

对于自动扶梯产品的相关零部件设计，通过研究发现，目前市面上各家公司的梯级产品大体上差不多，但在细节上仍有差异，有些设计较为巧妙，从设计源头上降低了风险。比如图8为一幅常规的梯级齿形图，梯级齿底的端部完全是直角，而图9为另一款梯级，不难发现，其梯级齿底的端部有斜角过渡。这2款梯级在端部齿底设计上的差异显而易见，同样在梳齿板受力发生下沉后，带有倒角的梯级由于其端部具有导向作用更容易顺利通过梳齿板，降低了与梳齿板直接撞击的风险，而端部不带倒角的梯级，一旦梳齿板受力下沉后，其与梯级齿底之间的间隙差没有了，将直接发生撞击，发生事故。反复研究事故录像，尤其关注乘客刚踏入前沿板时的梯级状态后发现，这3起事故都是在一个完整的梯级刚好运行到梳齿板处时发生的，如果在乘客刚踏入前沿板时，梯级已经进入梳齿板，那么梯级会从梳齿板下面摩擦滑过，不会发生撞击，只有当梯级的边缘与梳齿板相撞时才会发生事故，这也可以解释为什么已经投入使用的自动扶梯可运行很久，每天乘客频繁使用，为什么偶尔才会发生撞击事故的原因，毕竟这里面有很小的概率发生碰撞。从这点来说，对梯级端部的齿底加上倒角设计就更加有意义。

图8 直角过渡的梯级

图9 斜角过渡的梯级

3 结论

通过分析3起自动扶梯梯级撞梳齿板的案例，找出了导致事故发生的几个主要原因，从解决问题的角度，分析了自动扶梯的生产制造标准和产品设计，无论是自动扶梯生产制造标准还是产品设计都有很大的改进空间。对于标准，有必要对自动扶梯乘降板的强度进行约束，增加乘降板的强度要求和测量方法，标准有必要重新定义梯级和梳齿板之间的间隙要求，将单边间隙要求改成一个同时具有上限和下限的要求，同时还要增加梳齿板齿顶与梯级齿根的间隙要求。对于自动扶梯梯级的设计，这点不适合用标准来进行约束，但可以在各主流自动扶梯生产厂家中达成一个共识，即应该增加梯级端部的倒角设计等。相信，如果本文所述观点及相应改进措施若能在相关产品上实现，那么类似的事故完全可以避免。