戚政武 梁敏健 王 葵

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

一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)與圍裙板安全間隙動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

戚政武 梁敏健 王 葵

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

開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)與圍裙板安全間隙動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀。儀器由平板電腦、間隙測(cè)量系統(tǒng)和距離測(cè)量系統(tǒng)組成，在梯級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集梯級(jí)與圍裙板間隙，并且對(duì)隱患位置進(jìn)行定位，提高檢驗(yàn)質(zhì)量和效率。通過(guò)計(jì)量認(rèn)定，儀器具有非常高的間隙測(cè)量精度和隱患定位精度。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，儀器可以完成安全間隙動(dòng)態(tài)測(cè)量；通過(guò)查看距離和間隙值的二維圖，可以有效地找出隱患位置。

自動(dòng)扶梯 安全間隙 動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀 隱患定位

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)地飛速發(fā)展，大型商場(chǎng)、地鐵站、火車站、機(jī)場(chǎng)等大量涌現(xiàn)。自動(dòng)扶梯作為這些公共場(chǎng)所非常重要的交通工具，在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。自動(dòng)扶梯給人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，由于自身的運(yùn)行特點(diǎn)，造成不少安全事故。因此，自動(dòng)扶梯的檢測(cè)越來(lái)越受到民眾的關(guān)注，相關(guān)的檢測(cè)儀器也得到大力的開(kāi)發(fā)[1-3]。

自動(dòng)扶梯運(yùn)行中，梯級(jí)和圍裙板之間的間隙屬于動(dòng)靜分界處，動(dòng)靜分界處是事故多發(fā)的危險(xiǎn)區(qū)[4]。相比較乘坐電梯，人們?cè)诔俗詣?dòng)扶梯的整個(gè)過(guò)程都可能處在動(dòng)靜分界處，自動(dòng)扶梯的梯級(jí)與圍裙板引發(fā)了許多不幸事故。根據(jù)TSG T7005—2012《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道》要求，自動(dòng)扶梯的圍裙板設(shè)置在梯級(jí)、踏板或膠帶的兩側(cè)，任何一側(cè)的水平間隙不應(yīng)大于4mm，并且兩側(cè)對(duì)稱位置處的間隙總和不應(yīng)大于7mm[5]。目前，對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)方法是：自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行時(shí)采用塞尺或鋼直尺人工測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)。該方法主要存在檢測(cè)效率低、誤差大，數(shù)據(jù)接近臨界值時(shí)容易影響判定結(jié)論。

該儀器在梯級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并且對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算判別，準(zhǔn)確標(biāo)明并記錄隱患位置，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)手段不足。

1 儀器檢測(cè)原理

如圖1所示，儀器包括用于檢測(cè)梯級(jí)與圍裙板間隙變化的間隙測(cè)量子系統(tǒng)，用于間隙超標(biāo)位置定位的距離測(cè)量子系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控梯級(jí)運(yùn)動(dòng)位移的距離測(cè)量子系統(tǒng)以及用于數(shù)據(jù)采集、處理和記錄的手持平板電腦。

圖1 檢測(cè)原理圖

檢測(cè)前，在自動(dòng)扶梯入口處圍裙板左右對(duì)稱的位置用記號(hào)筆做兩個(gè)標(biāo)記，并用直尺或者塞尺測(cè)量出兩個(gè)位置梯級(jí)和圍裙板之間的間隙，記為X0和Y0。位移傳感器通過(guò)傳感器安裝基座固定于梯級(jí)上，并且保證位移傳感器的接觸點(diǎn)和初始標(biāo)記點(diǎn)重合，距離測(cè)量子系統(tǒng)安裝于扶梯的入口處。安裝完畢后，開(kāi)啟電源，平板電腦和兩個(gè)子系統(tǒng)建立無(wú)線通信，將X0和Y0輸入平板電腦。自動(dòng)扶梯以檢修速度開(kāi)始運(yùn)行，位移傳感器產(chǎn)生變化值，設(shè)為ΔX和ΔY，間隙下位機(jī)對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并且通過(guò)無(wú)線發(fā)射電路傳輸?shù)狡桨咫娔X上。平板電腦計(jì)算出自動(dòng)扶梯梯級(jí)與兩側(cè)圍裙板間隙的實(shí)時(shí)值X=X0+ΔX，Y=Y0+ΔY，兩側(cè)間隙總和Z=X+Y。距離測(cè)量子系統(tǒng)上的膠輪跟隨梯級(jí)運(yùn)動(dòng)，編碼器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，距離下位機(jī)對(duì)信號(hào)處理計(jì)算，得出當(dāng)前梯級(jí)的運(yùn)行位移S，并且通過(guò)無(wú)線發(fā)射電路傳輸?shù)狡桨咫娔X上。平板電腦以梯級(jí)運(yùn)行距離為橫軸，間隙為縱軸，實(shí)時(shí)繪制間隙X，Y，Z與運(yùn)行位移S的二維圖。間隙測(cè)量子系統(tǒng)運(yùn)行至扶梯出口處，自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行，檢測(cè)結(jié)束。在平板電腦查看間隙實(shí)時(shí)二維圖，找到圖中X,Y>4mm或者Z>7mm的部分，對(duì)隱患部位進(jìn)行定位，指導(dǎo)企業(yè)對(duì)自動(dòng)扶梯進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

2 儀器檢測(cè)應(yīng)用

儀器裝箱如圖2和圖3所示。整個(gè)儀器的零部件放置于一個(gè)防水的塑料手提箱內(nèi)，整個(gè)儀器箱結(jié)構(gòu)緊湊，攜帶方便，非常適合特種設(shè)備人員攜帶操作。

圖2 裝箱圖

圖3 裝箱圖

如圖4所示，在扶梯入口左右對(duì)稱的位置分別用記號(hào)筆做一個(gè)標(biāo)記（作為傳感器運(yùn)動(dòng)的零點(diǎn)位置），并且用直尺或者斜塞尺測(cè)量?jī)蓚€(gè)標(biāo)記處扶梯梯級(jí)和圍裙板的間隙值。將間隙測(cè)量系統(tǒng)放到梯級(jí)上，調(diào)整位移傳感器安裝基座，保證左右兩邊位移傳感器和兩個(gè)標(biāo)記重合，旋緊緊固件將位移傳感器安裝固定于自動(dòng)扶梯梯級(jí)踏板上。

圖4 間隙測(cè)量系統(tǒng)安裝

如圖5所示，在自動(dòng)扶梯入口處，距離測(cè)量裝置通過(guò)支架上的吸盤固定于扶梯上，調(diào)整支架的擺臂，使膠輪緊貼在自動(dòng)扶梯水平段梯級(jí)上。

圖5 距離測(cè)量子系統(tǒng)安裝

啟動(dòng)手持平板電腦、間隙下位機(jī)處理模塊以及距離下位機(jī)處理模塊，系統(tǒng)進(jìn)行三者的通信連接。參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)中輸入待檢測(cè)自動(dòng)扶梯的ID號(hào)及相應(yīng)的待測(cè)數(shù)據(jù)信息并且將測(cè)量的間隙值輸入到系統(tǒng)。

如圖6所示，自動(dòng)扶梯以檢修速度開(kāi)始運(yùn)行，位移測(cè)量子系統(tǒng)的膠輪隨梯級(jí)一起運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，CPU對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器送來(lái)的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形抗干擾，然后再將脈沖信號(hào)送入梯級(jí)速度與運(yùn)行位移測(cè)量電路進(jìn)行計(jì)算，得出精確梯級(jí)運(yùn)行速度和位移，然后在CPU控制下通過(guò)無(wú)線通信電路實(shí)時(shí)發(fā)送到間隙測(cè)量子系統(tǒng)和手持平板電腦。間隙測(cè)量子系統(tǒng)接收到位移測(cè)量子系統(tǒng)的信號(hào)，將位移傳感器的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，然后在CPU的控制下進(jìn)行高分辨的AD轉(zhuǎn)換，經(jīng)CPU計(jì)算得出精確的間隙變化量，然后通過(guò)無(wú)線通信電路實(shí)時(shí)發(fā)送到手持平板顯示器。手持平板電腦實(shí)時(shí)采集間隙測(cè)量子系統(tǒng)和距離測(cè)量子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，將間隙變化量和間隙初始值相加得到實(shí)時(shí)位置的間隙值，并且將間隙值和位移兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示與保存。

間隙測(cè)量子系統(tǒng)到達(dá)另外一個(gè)出口時(shí)，自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行，測(cè)試結(jié)束。查看手持平板電腦中的圖像和數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在的隱患并且進(jìn)行定位，指導(dǎo)企業(yè)完成整改。

圖6 儀器測(cè)試工作

3 儀器的計(jì)量

珠海市質(zhì)計(jì)所對(duì)儀器的定位精度和間隙測(cè)量精度進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

從表1可以看出，儀器的隱患定位精度在10m內(nèi)不超過(guò)10mm。從表2可以看出，間隙測(cè)量精度在壓縮和放松各8mm的行程范圍內(nèi)，誤差不超過(guò)0.06mm，達(dá)到非常高的定位精度。

表1 定位精度測(cè)試結(jié)果

表2 間隙測(cè)量精度測(cè)試結(jié)果

4 對(duì)比檢測(cè)結(jié)果分析

采用檢測(cè)儀器，對(duì)珠海市多臺(tái)自動(dòng)扶梯進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，儀器檢測(cè)結(jié)果與使用斜塞尺檢測(cè)結(jié)果高度一致。本文選取其中一臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，該自動(dòng)扶梯名義速度為0.5m/s，提升高度4.3m，按照儀器的測(cè)量流程，對(duì)扶梯的梯級(jí)與圍裙板間隙進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖7所示。圖7中橫軸為梯級(jí)運(yùn)行距離，縱軸為三個(gè)間隙值，在縱軸的4mm和7mm處有兩條線，作為判斷數(shù)據(jù)是否超標(biāo)的基準(zhǔn)線。

圖7 測(cè)試結(jié)果界面

為了驗(yàn)證該儀器是否符合TSG T7005—2012《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道》對(duì)梯級(jí)與圍裙板間隙的測(cè)量要求。在圖7界面曲線中找出多個(gè)位置的點(diǎn)，分別標(biāo)記出每個(gè)點(diǎn)的距離和間隙值。以測(cè)試的初始位置作為起始點(diǎn)，采用鋼卷尺找到測(cè)量位置，按TSG T7005—2012的檢驗(yàn)要求利用斜塞尺分別測(cè)量該位置的間隙值。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3，斜塞尺測(cè)量結(jié)果和儀器測(cè)量結(jié)果比較，兩者數(shù)據(jù)在0.1mm數(shù)量級(jí)以上高度一致，儀器符合TSG T7005—2012的檢驗(yàn)精度要求。

表3 儀器和塞尺測(cè)量結(jié)果比對(duì)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)扶梯與圍裙板安全間隙動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀。該儀器在梯級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)梯級(jí)與圍裙板間隙進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隱患位置定位，提高檢驗(yàn)效率，為隱患整改提供了便利。第三方計(jì)量機(jī)構(gòu)的計(jì)量數(shù)據(jù)表明，儀器達(dá)到了非常高的測(cè)量精度和隱患定位精度。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn)，證明儀器的檢測(cè)結(jié)果和精度符合檢規(guī)的要求。該儀器可填補(bǔ)市場(chǎng)上相關(guān)領(lǐng)域的空白，提高檢驗(yàn)效率和質(zhì)量，提升特種設(shè)備行業(yè)科技及裝備水平，促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 梁敏健，戚政武，楊寧祥．一種自動(dòng)扶梯運(yùn)行參數(shù)快速精確檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2016，32(04)：29-32．

[2] 梁敏健，湯景升．自動(dòng)扶梯附加制動(dòng)器原理及檢驗(yàn)要點(diǎn)[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2015，31(10)：41-44．

[3] 戚政武，梁敏健，林曉明．自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置檢測(cè)技術(shù)及儀器研制[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30(12)：1-5+13．

[4] 朱昌明，洪致育．自動(dòng)扶梯梯級(jí)兩側(cè)的安全問(wèn)題[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，2000，(06)：28-30．

[5] TSG T7005—2012 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道[S]．

Design and Realization of a Dynamic Measuring Instrument of Security Clearance Between Escalator Cascade and Apron Board

Qi Zhengwu Liang Minjian Wang Kui
(Zhuhai Branch, Guangdong Institue of Special Equipment Inspection and Research Zhuhai 519002)

A dynamic measuring instrument of security clearance between escalator cascade and apron board is developed. The instrument is consisting of tablet PC, clearance measurement system and shift measurement system. When the cascade is driving, the clearance between escalator cascade and apron board is real-time collected and the hidden danger positions are accurately marked. Then, the measuring precision and efficiency are improved. By verification metrology, the instrument has very high accuracy in clearance measurement and locating hidden danger positions. The testing results prove that the instrument can complete the dynamic measurement of security clearance, and effectually find the hidden danger positions by checking the two-dimensional diagram of distance and clearance value.

Escalator Security clearance Dynamic measuring instrument Hidden danger position locating

X941

B

1673-257X(2017)04-0036-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.007

戚政武(1964～)，男，本科，院長(zhǎng)，高級(jí)工程師，從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)方法及儀器的研究開(kāi)發(fā)工作。

2017-03-22）