劉登科 羅偉立（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519002）

淺析自動(dòng)扶梯超速與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置檢測(cè)的幾種方法

劉登科 羅偉立
（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院珠海檢測(cè)院 珠海 519002）

文章針對(duì)自動(dòng)扶梯的超速與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能的檢測(cè)，介紹了“人為動(dòng)作開(kāi)關(guān)法”、“人為切除信號(hào)法”、“盤(pán)車(chē)法”、“電動(dòng)機(jī)反接法”、“串接空氣開(kāi)關(guān)法”、“工況模擬法”等幾種方法的原理、應(yīng)用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，并從通用性、功能、準(zhǔn)確性和定量性方面進(jìn)行了比較，最后總結(jié)出“工況模擬法”具有通用、準(zhǔn)確、可靠、可定量檢測(cè)的特點(diǎn)。

自動(dòng)扶梯 超速保護(hù) 非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)

自動(dòng)扶梯和人行道（以下統(tǒng)稱(chēng)自動(dòng)扶梯）的超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置是自動(dòng)扶梯運(yùn)行中出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)的最后一道安全防線(xiàn)。在發(fā)生扶梯超速或意外逆轉(zhuǎn)時(shí)，一旦保護(hù)裝置失效，會(huì)造成很?chē)?yán)重的后果。國(guó)內(nèi)外都曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似事故，其中2010年深圳地鐵自動(dòng)扶梯逆轉(zhuǎn)事故和2011年北京地鐵扶梯逆轉(zhuǎn)事故給我們帶來(lái)的深刻教訓(xùn)。我國(guó)GB 16899-2011《自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道制造與安裝安全規(guī)范》中已對(duì)超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置明確提出了要符合可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)（PESSRAE）的要求，但在用的很多自動(dòng)扶梯的超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求不符，且存在一定的設(shè)計(jì)缺陷，因此需要在日常維護(hù)保養(yǎng)和定期檢驗(yàn)中對(duì)自動(dòng)扶梯的超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和驗(yàn)證，才能保證扶梯的安全運(yùn)行。

然而，對(duì)自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能的檢測(cè)一直以來(lái)都是行業(yè)的棘手問(wèn)題，沒(méi)有通用的檢測(cè)方法，檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)時(shí)針對(duì)不同的自動(dòng)扶梯往往要采用不同的檢驗(yàn)方法，對(duì)相同型號(hào)的扶梯，不同的檢驗(yàn)人員也往往會(huì)采用不同的方法。一方面，檢驗(yàn)方法的不通用給現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員造成很大不便。有些檢驗(yàn)方法在某些方面尚存局限和漏洞，會(huì)給自動(dòng)扶梯留下安全隱患。因此，只有正確理解各種檢測(cè)方法的原理、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，才能選擇出最優(yōu)檢測(cè)方法，得出正確檢驗(yàn)結(jié)論。目前幾種常用的檢測(cè)方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)如下。

1 人為動(dòng)作開(kāi)關(guān)法

人為動(dòng)作電氣開(kāi)關(guān)，用鑰匙開(kāi)自動(dòng)扶梯，觀(guān)察扶梯是否能運(yùn)行。這種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快捷，缺點(diǎn)是適用范圍窄，僅僅適合于采用機(jī)械原理設(shè)計(jì)的超速或者逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)，不適用測(cè)速原理設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置；其次是該方法只能實(shí)現(xiàn)定性檢測(cè)，不能定量檢測(cè)。機(jī)械式超速保護(hù)裝置原理（如圖1所示）與垂直電梯的限速器類(lèi)似，憑借自動(dòng)扶梯超速時(shí)，甩塊在離心力的作用下撞擊電氣開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù)功能。

圖1 機(jī)械式超速保護(hù)裝置示意圖

通常在檢驗(yàn)時(shí)，人為的動(dòng)作電氣開(kāi)關(guān)后，用鑰匙開(kāi)啟扶梯，扶梯不能啟動(dòng)，就認(rèn)為扶梯的超速保護(hù)功能合格了。這種方法的局限性是只能驗(yàn)證電氣開(kāi)關(guān)的好壞，以及電氣開(kāi)關(guān)是否能斷開(kāi)安全回路，并不能驗(yàn)證扶梯在速度到達(dá)名義速度1.2倍前，該速度限制裝置能否切斷扶梯的電源。有這樣的可能，超速保護(hù)裝置的電氣開(kāi)關(guān)是完好的，但是由于開(kāi)關(guān)調(diào)整不當(dāng)或超速保護(hù)動(dòng)作整定值校調(diào)不當(dāng)導(dǎo)致扶梯超速時(shí)，保護(hù)裝置不動(dòng)作。筆者遇到過(guò)類(lèi)似情況，如超速保護(hù)裝置的電氣開(kāi)關(guān)功能完好，但是超速保護(hù)裝置的甩塊被油污卡死，不能觸發(fā)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

圖2所示的是比較常見(jiàn)的一種機(jī)械式逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置。

圖2 機(jī)械式逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置示意圖

由一個(gè)帶凹槽的滾輪和一個(gè)電氣開(kāi)關(guān)組成，扶梯運(yùn)行時(shí)，滾輪被大鏈輪軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而電氣開(kāi)關(guān)的連桿被壓向一邊，電氣開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，扶梯反向運(yùn)行時(shí)，電氣開(kāi)關(guān)連桿被壓在另一邊，也是導(dǎo)通的。但是扶梯要從一個(gè)運(yùn)行方向過(guò)渡到另外一個(gè)運(yùn)行方向，必定會(huì)經(jīng)歷連桿完全嵌入滾輪凹槽的時(shí)刻，該時(shí)刻，開(kāi)關(guān)是不導(dǎo)通的，因此，可以實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)保護(hù)。 這種機(jī)械式逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置對(duì)安裝工藝有要求，如果電氣開(kāi)關(guān)安裝位置不好，或者是電氣開(kāi)關(guān)的連桿有問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致失效。原因是，如果電氣開(kāi)關(guān)安裝位置不好，導(dǎo)致扶梯發(fā)生運(yùn)行方向改變時(shí)，電氣開(kāi)關(guān)不會(huì)完全陷入凹槽，從而，使得扶梯從上行到逆轉(zhuǎn)下行整個(gè)過(guò)程中，電氣開(kāi)關(guān)一直都是導(dǎo)通的，逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置失效。因此，采用這種檢驗(yàn)方法的缺點(diǎn)是只能驗(yàn)證電氣開(kāi)關(guān)是否有效，不能發(fā)現(xiàn)由于安裝工藝造成的保護(hù)裝置失效。

2 人為切除信號(hào)法

人為切除信號(hào)法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快捷，缺點(diǎn)是該方法只能針對(duì)利用傳感器測(cè)速原理設(shè)計(jì)的超速和逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置進(jìn)行大概的驗(yàn)證檢測(cè)，不適用于機(jī)械式保護(hù)裝置；其次該方法也不能對(duì)超速保護(hù)裝置進(jìn)行定量檢測(cè)。

圖3 扶梯速度監(jiān)控裝置示意圖

如圖3所示是一種比較常見(jiàn)的自動(dòng)扶梯速度監(jiān)控裝置，電機(jī)的輸出軸上有驅(qū)動(dòng)齒輪，齒輪上安裝2顆螺釘，螺釘旁邊安裝一個(gè)接近傳感器，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行，齒輪旋轉(zhuǎn)，螺釘會(huì)周期性的接近傳感器，當(dāng)螺釘接近傳感器，傳感器會(huì)輸出信號(hào)，電機(jī)軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器產(chǎn)生2個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快，扶梯運(yùn)行的越快，傳感器產(chǎn)生的脈沖頻率就越高，因此能起到監(jiān)控自動(dòng)扶梯速度的作用，當(dāng)自動(dòng)扶梯檢測(cè)到超速或欠速時(shí)，安全開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而達(dá)到超速保護(hù)和逆轉(zhuǎn)保護(hù)的功能。但對(duì)這種結(jié)構(gòu)采用人為切除方法檢驗(yàn)時(shí)，往往有誤判的可能。如圖4所示，自動(dòng)扶梯正常運(yùn)行時(shí)控制系統(tǒng)收到傳感器信號(hào)如圖4（a）所示；扶梯超速時(shí)，傳感器發(fā)出的信號(hào)頻率會(huì)升高，如圖4（b）所示；扶梯停止時(shí)，傳感器不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，如圖4（c）所示；扶梯將要逆轉(zhuǎn)時(shí)（速度會(huì)降低，信號(hào)頻率會(huì)降低），傳感器信號(hào)如圖4（d）所示。

圖4 扶梯各個(gè)工況下PLC接收到的信號(hào)

如果檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)采用人為切除信號(hào)法進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)把傳感器信號(hào)線(xiàn)切除后，發(fā)現(xiàn)扶梯報(bào)警并自動(dòng)停止運(yùn)行，這時(shí)檢驗(yàn)人員通常會(huì)認(rèn)為扶梯的超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能有效。其實(shí)很明顯，這樣的檢測(cè)是存在很大漏洞的。一臺(tái)正常運(yùn)行的扶梯，被人為切除信號(hào)線(xiàn)后PLC或者控制系統(tǒng)收到的信號(hào)如圖4 （b）所示，扶梯控制系統(tǒng)自然會(huì)認(rèn)為當(dāng)前速度為零，這時(shí)即使扶梯會(huì)發(fā)生保護(hù)，停止運(yùn)行，但也不能證明扶梯會(huì)在超速時(shí)或者逆轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生保護(hù)，因?yàn)榉鎏莅l(fā)生超速或逆轉(zhuǎn)時(shí)控制系統(tǒng)接收到的信號(hào)完全不同于切除信號(hào)線(xiàn)后情況（見(jiàn)圖4（c）和圖4（d）與圖4（b）之間的區(qū)別），因此它們之間不存在必然的關(guān)系。采用速度監(jiān)控原理的超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置其功能有效性與控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、閾值設(shè)置、傳感器的抗干擾能力等諸多因素有關(guān)，這些隱患導(dǎo)致的保護(hù)裝置失效是采用切除信號(hào)法不能檢測(cè)出來(lái)的。筆者在實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有些扶梯的PLC中沒(méi)有超速保護(hù)功能，或者PLC中逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能程序設(shè)計(jì)不當(dāng)，采用人為切除信號(hào)法卻發(fā)現(xiàn)不了。

3 盤(pán)車(chē)法

很多檢驗(yàn)人員采用反向盤(pán)車(chē)法來(lái)驗(yàn)證扶梯逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的有效性，優(yōu)點(diǎn)是比較直觀(guān)，缺點(diǎn)是操作麻煩，有些扶梯沒(méi)有盤(pán)車(chē)裝置或空間，而且只適用于機(jī)械式逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置和部分具有方向判別的傳感器式保護(hù)裝置。其次還容易引起誤判，把電機(jī)電源線(xiàn)拆除后，用鑰匙開(kāi)扶梯，扶梯電氣系統(tǒng)很可能因?yàn)闄z測(cè)到電機(jī)開(kāi)路而啟動(dòng)保護(hù)（尤其有變頻器驅(qū)動(dòng)的扶梯，變頻器能檢測(cè)到輸出開(kāi)路），這并非是扶梯的逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能起作用，而檢驗(yàn)員很容易被這樣現(xiàn)象“欺騙”，誤認(rèn)為開(kāi)梯后扶梯的電氣保護(hù)就是逆轉(zhuǎn)保護(hù)起作用了。

4 電動(dòng)機(jī)反接法

如圖5所示，把電動(dòng)機(jī)與控制柜的接線(xiàn)U、V、W順序任意調(diào)換一下，這樣只要往上開(kāi)啟扶梯，扶梯就會(huì)往下運(yùn)行，模擬了扶梯逆轉(zhuǎn)，如果扶梯電氣系統(tǒng)能保護(hù)，則認(rèn)為該扶梯逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能有效。反之，則認(rèn)為扶梯逆轉(zhuǎn)保護(hù)失效。電機(jī)反接法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀(guān)，缺點(diǎn)是對(duì)于那些采用欠速保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能的扶梯（目前大部分傳感器式保護(hù)裝置都是這樣設(shè)計(jì)的），這種方法容易導(dǎo)致誤判。分析原因，把電機(jī)線(xiàn)反接后，一開(kāi)啟扶梯，扶梯就反方向以正常速度運(yùn)行（扶梯逆轉(zhuǎn)），但是這種逆轉(zhuǎn)沒(méi)有經(jīng)過(guò)一個(gè)降速過(guò)程（一臺(tái)扶梯真正發(fā)生意外逆轉(zhuǎn)時(shí)，必然會(huì)經(jīng)歷一個(gè)降速—停止—反向加速運(yùn)行這么一個(gè)過(guò)程），扶梯自然不會(huì)自動(dòng)保護(hù)，因此檢驗(yàn)人員就會(huì)誤認(rèn)為該扶梯逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能不合格。事實(shí)上該扶梯的逆轉(zhuǎn)保護(hù)不是失效，而是使用的檢測(cè)方法不正確而已。

圖5 電動(dòng)機(jī)反接法原理圖

5 串接空氣開(kāi)關(guān)法

如圖6所示，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)把空氣開(kāi)關(guān)串接在電機(jī)和控制柜之間，啟動(dòng)扶梯向上運(yùn)行，待扶梯進(jìn)入正常速度后，切斷空氣開(kāi)關(guān)，扶梯會(huì)失去動(dòng)力，減速直至停止，期間觀(guān)察扶梯控制系統(tǒng)，如果會(huì)自動(dòng)保護(hù)，切斷扶梯動(dòng)力電源，則認(rèn)為逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能有效。該檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)，缺點(diǎn)是只模擬了扶梯的意外減速過(guò)程，但并不能模擬扶梯反向運(yùn)行，當(dāng)被檢測(cè)扶梯的逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置采用欠速保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，采用該方法檢測(cè)是可以的，如果被檢測(cè)的扶梯逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置采用了機(jī)械式原理或者采用信號(hào)相位判斷原理（如旋轉(zhuǎn)編碼器）設(shè)計(jì)時(shí)，則不能用該方法檢測(cè)，否則會(huì)因此檢驗(yàn)誤判。因?yàn)椴捎脵C(jī)械式原理或者信號(hào)相位判斷原理設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，要到扶梯真正逆轉(zhuǎn)以后才能動(dòng)作，而串接空氣開(kāi)關(guān)法只能模擬扶梯意外降速，并不能使得扶梯真正發(fā)生逆轉(zhuǎn)反向運(yùn)行，故不能觸發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，造成檢驗(yàn)結(jié)果誤判。如果該類(lèi)扶梯采用電動(dòng)機(jī)反接法檢測(cè)，會(huì)得出截然不同的檢驗(yàn)結(jié)論。

圖6 串接空氣開(kāi)關(guān)法原理示意圖

6 工況模擬法

工況模擬法是最近兩年興起的一種創(chuàng)新性檢測(cè)方法，是由廣東特檢珠海檢測(cè)院發(fā)明，并制定了地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/T 1137-2013《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的超速與非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能試驗(yàn)方法》，其原理如圖7所示，是在控制柜與電機(jī)之間串接一個(gè)智能儀器，用鑰匙正常啟動(dòng)扶梯，待扶梯進(jìn)入正常速度后，操作儀器，使得扶梯出現(xiàn)意外超速或者意外逆轉(zhuǎn)的工況，觀(guān)察扶梯在相應(yīng)工況下是否會(huì)自動(dòng)保護(hù)，切斷動(dòng)力電源，并通過(guò)測(cè)試傳感器把超速保護(hù)裝置或逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)的扶梯運(yùn)行速度記錄下來(lái)，達(dá)到定量檢測(cè)的目的。該檢測(cè)方法具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是通用性強(qiáng)，檢測(cè)方法與保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理無(wú)關(guān)，無(wú)論是機(jī)械式、傳感器式都可以應(yīng)用；第二，該方法完全從標(biāo)準(zhǔn)GB 16899-2011要求出發(fā)，令扶梯進(jìn)入超速1.2倍或者減速直至發(fā)生逆轉(zhuǎn)的運(yùn)行工況，驗(yàn)證扶梯相應(yīng)的保護(hù)裝置是否會(huì)動(dòng)作，因此檢測(cè)結(jié)果十分準(zhǔn)確可靠，能直觀(guān)和真實(shí)反映出保護(hù)裝置的動(dòng)作細(xì)節(jié)；第三，該方法依靠測(cè)速傳感器和智能儀器的捕獲功能，能定量檢測(cè)保護(hù)裝置的動(dòng)作速度；第四，借助該方法及儀器，能夠?qū)Πl(fā)生事故的扶梯進(jìn)行事故重演，進(jìn)行事故鑒定。

圖7 工況模擬法原理示意圖

7 結(jié)束語(yǔ)

上文分別介紹了6種針對(duì)自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢測(cè)方法，現(xiàn)用表格將其歸納和比較其各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)，見(jiàn)表1。

表1 自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢測(cè)方法

從以上分析可以比較出，工況模擬法是幾種檢測(cè)方法中通用性最好，準(zhǔn)確可靠性最高，唯一能進(jìn)行定量檢測(cè)的方法， 相信該檢測(cè)方法將會(huì)憑借其通用性、準(zhǔn)確性、定量性的特點(diǎn)迅速普及。

1 梁敏健，林曉明.一種用于自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能檢測(cè)的儀器[J].中國(guó)電梯，2012，23（23）：51～57.

2 梁敏健，林曉明.針對(duì)常用幾種檢測(cè)扶梯超速、逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能方法缺點(diǎn)和誤判現(xiàn)象的剖析[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2012，453：50～51.

3 梁敏健，林曉明.基于速度檢測(cè)原理的扶梯超速和逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置失效原因探討[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2012，453：50.

4 羅朝均，張東平.自動(dòng)扶梯（人行道）非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能工作原理及檢測(cè)方法綜述 [J].電梯工業(yè)，2004，4.

Analysis of Inspection Methods for the Protector of Overspeed and Unintentional Reversal of Escalator

Liu dengke Luo weili
(GUANGDONG PROVINCE SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION INSTITUTE · BRANCH OF ZHUHAI ZHUHAI 519002)

To detect the function of protector of overspeed and Unintentional Reversal of Escalator, this paper introduces several inspection methods on principle, application range, advantages and disadvantages, and compares them with each other in terms of versatility, function, accuracy and quantification. Finally, it is summarized that the hazardous case simulation inspection method has strong versatility, high accuracy and quantitative test.

escalator; overspeed protection; protection against risk of unintentional reversal of travel direction

X924.2

B

1673－257X(2014)07－42－04

劉登科（1983～),男，電氣工程師，從事機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)。

2014－01－24）