自动扶梯钥匙开关安全隐患分析及其规避方案

2024-05-16李金泰

中国特种设备安全 2024年4期

李金泰梁骁

（上海市特种设备监督检验技术研究院上海 200062）

随着社会的飞速发展,自动扶梯已经融入人们生活的诸多方面,在上海仅公共交通领域自动扶梯的数量就已超过5 000 台。近年来,自动扶梯的相关技术得到了飞速发展,有研究表明是事故推动自动扶梯相关标准持续更新[1]；同时,新兴技术的出现也推动自动扶梯与节能、机器视觉、计算机辅助设计等技术有机结合,使得自动扶梯更加安全、精美[2-4]。在自动扶梯检验检测方面,研究人员也倾向于利用新技术开发一些便捷高效的专用工具[5-6]。然而,研究人员在对自动扶梯事故、检验检测技术加强研究时,却没有对一些偶有发生、难以发现并具有一定安全隐患的故障现象引起足够的重视。

本文以自动扶梯钥匙开关故障为例,分析该故障出现的原因及其安全隐患,进而提出规避方案。

1 自动扶梯钥匙锁存在的问题及其安全隐患

1.1 存在的问题

设备为某公司2007 年11 月制造的自动扶梯,型号为JS-LB,其钥匙锁为型号Y127930G 的J 型自动扶梯钥匙开关锁。自动扶梯的名义速度为0.5 m/s,倾斜角为35°,提升高度为5.58 m,是一台安装于某家居商场6 楼至7 楼位置,且服役即将超过15 年的老旧自动扶梯。

2022 年6 月14 日,检验员对该自动扶梯开展定期检验,在检查紧急停止开关、检修盖板电气安全装置时发现,当持续按住紧急停止开关,或者检修盖板电气安全装置保持在断开位置时,自动扶梯停止运行,但是当松开紧急停止开关或者复位检修盖板后,自动扶梯在没有使用钥匙开关启动的情况下自动运行。检验员在排除控制柜内元器件短接和触点黏连后,发现自动扶梯下端站钥匙开关一直保持在启动位置,且并无钥匙插入。维保人员用钥匙将开关复位后,自动扶梯自动运行现象消失。

发现该问题后,该自动扶梯立即停止运行。检验员将问题告知使用单位后,维保单位随即更换钥匙开关锁,更换完成后检验单位对钥匙开关锁的功能进行了验证,并重新对该自动扶梯进行了检验,均符合要求后自动扶梯恢复使用。

1.2 存在的安全隐患

当上述情况出现,自动扶梯难以通过紧急停止开关将自动扶梯停止。若自动扶梯存在突发状况,例如有人摔倒,或者有乘客的手部或脚部卡入梯级与围裙板间隙,此时自动扶梯难以停止运行将无法制止突发状况持续发生,有极大的安全隐患。

同时,如果维保人员在对该梯进行维护保养时,若该自动扶梯突然自动运行,将有可能对维保人员造成人身伤害；保洁人员在对自动扶梯的扶手带、梯级进行停梯清洁时,若遇上上述情况也有危险状况发生的可能。

2 自动扶梯钥匙锁存在问题的深入剖析

2.1 自动扶梯钥匙锁的结构原理

型号为Y127930G 的J 型自动扶梯钥匙开关锁主要由锁芯、弹簧、电气装置组成,见图1。其中弹簧主要起到复位钥匙的作用,弹簧尾部挡杆与钥匙保持同步旋转,当钥匙旋转到一定角度时,挡杆与锁架接触,起到限位的作用；钥匙旋转时锁芯触头随之旋转,并逐步压缩电气装置的弹片,直至弹片与启动按钮接触,当启动按钮被完全按下时,自动扶梯随即运行。

图1 Y127930G 型自动扶梯钥匙开关锁结构

2.2 自动扶梯钥匙锁的拆解分析

将该自动扶梯的钥匙拆下并分解之后发现其存在以下问题：

1）钥匙在常年的使用过程中存在磨损情况,其边缘部位已经非常光滑,钥匙与锁芯之间的摩擦阻力比较小,钥匙插入、抽出锁芯非常顺畅,见图2。同理可以得出锁芯钥匙孔同样存在磨损问题。

图2 配套钥匙存在磨损现象

2）锁芯的复位弹簧在长年累月的使用过程中逐渐发生永久性变形,导致自然状态下锁芯触头已无法保持水平,导致钥匙左右旋转到底的角度不一致,即弹簧挡杆与锁架接触的旋转角度不一致,见图3。

图3 锁芯复位弹簧发生永久性变形

3）由于锁芯复位弹簧永久性变形导致的钥匙旋转角度不一致问题使得某侧旋转到底,需要更大的角度,此时锁芯触头会完全压缩电气装置弹片并使得其间的摩擦力增大,导致复位弹簧无法自动复位,继续旋转时锁芯触头会完全越过电气装置弹片顶部圆头,并被卡住无法复位,见图4。

图4 锁芯无法自动复位

4）正常情况下钥匙只有在复位弹簧处于自然状态时才可以拔出,当钥匙左右旋转时是无法拔出的,但是本文所述Y127930G 型自动扶梯钥匙开关锁由于钥匙与锁芯钥匙孔存在的磨损问题导致钥匙与锁芯钥匙孔之间的摩擦力下降,从而导致钥匙可以在任意位置被拔出,并且由于本文所述问题3）,导致开关锁可以在拔出钥匙的情况下保持在启动自动扶梯的位置,见图5。

图5 钥匙可以在任意位置被拔出

5）另据维保单位讲述,部分使用单位存在对自动扶梯启动钥匙进行再次配制的举动,并且由于配制钥匙使用的材料质量并不符合相关要求,导致磨损加剧的情况出现。

3 控制环节中的自动扶梯钥匙锁

自动扶梯钥匙锁是启动自动扶梯的开关,属于自动扶梯控制回路中的一环,因此要避免上述问题还可以将自动扶梯钥匙锁放在控制回路中进行探讨。GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》5.12.2 控制一节中主要有如下要求,见表1。

表1 GB 16899—2011 中控制部分的相关内容

由表1 可知,GB 16899—2011 中5.12.2.4.1 要求手动操作紧急停止开关后,在不使用检修装置的情况下,只有通过5.12.2.1 规定的开关才能重新启动,而5.12.2.1 要求该开关只能由授权人员来操作。由此可见,本文所述“松开紧急停止开关后,自动扶梯在没有使用钥匙开关启动的情况下自动运行”的现象并不符合GB 16899—2011 的规定。考虑到该自动扶梯服役即将超过15 年,且老练的维保工人在开启自动扶梯后,会不自觉地将钥匙锁复位,导致该现象难以被发现,因此可以认为该现象属于设备老化后暴露的容易被忽略的新问题,这种问题并不在相关标准制定之初、相关产品设计之初的考虑范围内,所以从自动扶梯的控制角度去规避该问题具有一定的参考意义。

一般情况下,非专业人员对自动扶梯的操作仅限于在紧急情况下操作紧急停止开关停止扶梯,授权人员则能使用自动扶梯钥匙锁和操作紧急停止开关,且GB 16899—2011 中5.12.2.1 要求,启动开关应位于可触及停止开关范围内,因此从现实情况以及启动开关和紧急停止开关物理关系的角度,都可以认为启动开关和紧急停止开关是配套的关系。因此,从逻辑上启动开关和紧急停止开关应该有相似的要求以及更为紧密的联系。

4 自动扶梯钥匙锁问题的规避方案

4.1 在结构、维保、管理方面的规避方案

上述自动扶梯钥匙锁存在的问题主要是由于长期使用带来的摩擦磨损、复位弹簧发生形变、自动扶梯开启操作不规范所致。因此要避免上述问题,可以从改进自动扶梯钥匙锁自身结构、制定相应维保方案、规范自动扶梯开启操作方面入手。

在自动扶梯钥匙锁自身结构上,由于复位弹簧起着复位和限位的双重作用,但是弹簧的长期使用可能导致弹簧本身发生形变从而影响限位功能,因此可以考虑将复位弹簧的限位功能剥离,采用其他更加可靠的方式进行限位,比如装设金属挡杆,当钥匙旋转一定角度时,锁芯触头便会与金属挡杆接触,如图6 所示。

图6 装设金属挡杆

对于自动扶梯钥匙锁,虽然在TSG T5002—2017《电梯维护保养规则》并没有相应内容,但是当其存在由摩擦磨损、复位弹簧形变引发的钥匙可以在任意位置抽出、钥匙锁无法自动复位问题时,维保单位应及时更换。同时,虽然国内有相关技术标准对自动扶梯主要部件提出了报废技术条件,但是没有针对自动扶梯启动开关等部件的报废条件进行研究,这方面值得深入探讨[7]。

对于规范自动扶梯开启操作问题,应当由使用单位对可以开启自动扶梯的授权人员进行培训,规范钥匙管理和自动扶梯开启动作等。

4.2 在控制环节的规避方案

本文认为逻辑上启动开关和紧急停止开关应该有相似的要求以及更为紧密的联系。GB 16899—2011 中5.12.2.2.3 要求紧急停止开关应为符合5.12.1.2 规定的电气安全装置,对于安全开关在设计上应尽可能地减少由于部件故障而引起的短路危险；对于安全电路则要求5.12.1.1 中的任一故障均不应导致危险状态的产生,且要求检测出故障。但是GB 16899—2011 并未将自动扶梯启动开关视为电气安全装置,本文所述启动开关的故障也不属于5.12.1.1 中的故障。事实上,本文所述启动开关故障类似于启动开关短路,若要求启动开关也为5.12.1.2 规定的电气安全装置,则本文所述故障现象则应在设计和检测方面给予规避。在设计上的规避本文4.1 章节中已提出参考方案,在检测上则应直接对启动开关的状态进行检测。同时考虑到启动开关和停止开关之间的配套关系,该关系与垂直电梯的层门门锁和轿门门锁关系类似,因此可参考旁路装置的要求,即启动开关与停止开关不应同时动作,同时动作时应采取相应措施,如图7 所示。

图7 钥匙开关和停止开关的检测

表1 中检修控制也有类似的配套关系,具体是便携式检修控制装置要求能防止发生意外动作,且配置的停止开关应当手动复位,当使用便携式控制装置时,其他所有启动装置都应不起作用。对比检修控制与自动扶梯的启动和停止开关可知,自动扶梯的启动只要求由授权人员进行,并未考虑意外动作,而自动扶梯的手动停止多是自动复位开关,也并未要求手动复位。若将自动扶梯紧急停止开关设置为手动复位开关,则也能达到与检修控制中类似的效果,从而防止本文所述现象的发生。