任志平 張俊杰 杜福祥 王 荔 楊書海 蔡春曉 呂桂元 侯春明

（中建三局集團有限公司成都分公司， 成都 610041）

0 引言

建筑施工中，施工電梯已成為高層或超高層項目不可或缺的垂直運輸設備，國內目前生產使用的施工電梯均采用人工操作方式，在運行過程中存在著一般無可靠超載限制、無可靠樓層呼叫及顯示功能、無自動平層功能、無樓層?？恐悄芊治鱿到y(tǒng)、安全保障能力有限。

針對以上問題，本文對智能電梯的安全保障系統(tǒng)進行研究，提出一種智能操控施工電梯，包括吊籠故障智能檢測系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)。

目前，智能操控施工電梯已成功應用于成都綠地中心468 項目，它具有安全性能更高、有效利用率高、智能化程度高、人工成本低等眾多優(yōu)勢。

1 智能施工電梯安全保障系統(tǒng)研究設計

施工電梯整體運行中采用通道障礙物監(jiān)測、自動門防夾監(jiān)測、層門限位監(jiān)測、超速監(jiān)測、編碼器監(jiān)測、分時段負載監(jiān)測等安全系統(tǒng)，同時配備吊籠故障智能檢測系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)共同保障施工電梯運行安全。

1.1 智能施工電梯通道障礙物監(jiān)測系統(tǒng)

傳統(tǒng)施工電梯由專職駕駛員操作電梯的運行及停止，當障礙物從層門伸出影響電梯運行時，電梯駕駛員憑感覺來判斷，存在一定的安全隱患。

本設計以吊籠出層門側超出籠頂圍欄和籠底設置鋼絲繩，鋼絲繩固定在籠底帶有配重，鋼絲繩碰到障礙物時，配重直接碰到限位，限位信號到PLC，PLC 控制接觸器切斷電機及電機抱閘的動力供應，利用電機抱閘的摩擦力將吊籠制動。從而確保電梯在軌道上安全運行。

智能施工電梯上下運行防碰撞裝置示意圖如圖1 所示：

圖1 智能施工電梯上下運行防碰撞裝置示意圖Fig1 Schematic diagram of anti collision device for intelligent construction elevator running up and down

該裝置在使用過程中，電梯在上下運行，當存在外物伸出樓層，阻擋其運行通道時，外伸物體會使得鋼絲繩的路徑軌跡發(fā)生變化，即拉伸或壓縮鋼絲繩時，自由端鋼絲繩會拉動配重往上移動，從而觸碰電氣限位，使其動作，電梯停止運行。當解除了外物壓縮或拉伸鋼絲繩時，在配重的重量條件下，使得鋼絲繩恢復原來的路徑，同時配重離開電氣限位位置，電梯恢復正常。

該裝置的設計能夠對電梯通道范圍內的干涉物進行預先探測，當有干涉物阻擋電梯時通過該裝置的緩沖結構，完成電梯的自動停止，避免了電梯損壞和人員傷亡，當排出干涉物體時，電梯則可以恢復正常運行，提高了設備運行的安全性。

1.2 自動門防夾監(jiān)測系統(tǒng)

智能施工電梯自動門控制系統(tǒng)中采用了機械防撞檢測、電梯光幕檢測裝置與控制系統(tǒng)共同組成自動門防夾檢測系統(tǒng)，來實現自動門防夾功能。

機械防撞檢測裝置包括固定座、導向桿、螺旋壓縮彈簧、鋁方管和電氣限位開關。結構原理示意圖如圖2 所示：

圖2 機械防撞檢測裝置結構示意圖Fig2 Schematic diagram of mechanical collision avoidance device

設計原理：當在單開門關閉的過程中，有外物阻礙其關閉時，即外物觸碰方管，使得方管沿導向桿軸向往上移動，從而使得電氣限位動作，單開門電機停止運行，單開門停止下行，發(fā)出蜂鳴器警報聲，可以提醒工人在第一時間排除阻礙。當移除障礙物時，方管在壓縮彈簧彈力和方管重力的作用下，往下運動，使得方管與電氣限位分離，單開門電機恢復正常。

通過限位開關和鋁方管出發(fā)機構相配合，提供了障礙物夾入時的緩沖和停機觸發(fā)，裝置配合智能施工電梯中電動吊籠門開啟使用，以確保在無人操作的吊籠門開啟過程中人與物品之間的安全。

光幕是在機械碰撞檢測系統(tǒng)基礎上安裝的防夾檢測裝置，即在吊籠門兩側各安裝一條光幕條，每條光幕有32 個紅外發(fā)射點，共發(fā)射154 束光幕，如檢測到物體，籠門停止關閉，自動打開。

圖3 光幕檢測裝置示意圖及實景圖Fig3 Sketch and real map of light curtain detection device

（3）層門限位監(jiān)測、超速監(jiān)測、編碼器監(jiān)測、分時段負載監(jiān)測等安全系統(tǒng)的設計

①層門限位監(jiān)測：開、關門到位限位失效或開、關門被卡住時智能控制系統(tǒng)自動檢測，同時進行故障提醒，施工電梯無法運行。當故障排除后，施工電梯恢復正常運行。

②超速檢測：超速檢測系統(tǒng)主要由防墜器、電機、PLC 控制系統(tǒng)組成。當設備出現失速時，防墜器沒有可靠制動，且速度達到一定值時，超速保護動作，切斷電機及剎車動力供應，設備緊急制動。限速值大于防墜器的額定動作速度，一般設定為設備額定速度的1.6 倍。

③編碼器檢測：旋轉編碼器位于吊籠籠頂，與智能施工電梯標準節(jié)齒輪相連接，當智能施工電梯上下運行時，旋轉編碼器計數產生脈沖個數，應用高速計數器軟件編程計數，實現自動停層功能。當編碼器計數不準或不計數檢測時智能控制系統(tǒng)自動檢測，同時進行故障提醒，施工電梯無法運行。當故障排除后，施工電梯恢復正常運行。

④分時段負載檢測：過載保護器與控制系統(tǒng)相連，可通過控制系統(tǒng)人機交互界面自行設置某段時間內的升降機負載，在設定時間段內，設備靜止時負載達到設定值時，禁止設備啟動。

圖4 過載保護器及限載設置人機界面Fig4 Overload protector and load limit setting human machine interface

1、智能操控施工電梯在綠地468 項目的應用管理

作為傳統(tǒng)施工升降機的技術性革新，智能操控施工升降機已成功應用于成都綠地中心468 項目，實現了施工電梯智能化、安全、經濟、高效運行。在施工現場投入使用以來，總結了大量的應用管理經驗。

（1）新安裝的施工電梯，需按照相關規(guī)范標準進行整機調試及試驗。主要有齒輪與齒條嚙合間隙調試、滾輪側隙調試、導輪與齒條背間隙調試、運行功能測試、空載試驗、額定載重試驗、超載試驗、墜落試驗等。

（2）現場應用管理。

①試運行階段每臺施工電梯每個吊籠內配備了一名專業(yè)駕駛人員，一是對乘坐的工人進行進一步的交底工作，二是針對現場出現的技術問題及時反饋或及時作出相應處理。

②對于現場的使用管理，項目部專門建立了微信群，以便項目管理人員與設備站、廠家等單位之間溝通交流，及時解決現場出現的技術問題，保證智能施工升降機的操作及運行安全。

③試運行階段針對出現的問題做好記錄臺賬，并制定相應解決措施或方案。

（3）應用效益

①經濟效益

隨著全國施工電梯的使用量越來越多，操作人員資源越來越緊張且人工成本越來越高，智能操控施工電梯的應用，可大幅降低人工成本。以常規(guī)房建類項目安裝4 臺（常規(guī)房建項目大多超過4 臺）普速施工電梯為例來進行經濟效益的分析，綜合制造成本、租賃費用、人工成本及其他費用可得知每年可為項目節(jié)約經濟費用45.96 萬元?，F全國每年在用施工電梯約30 萬臺。若推廣到全國市場應用，則每年可節(jié)約費用達344.7 億元。

②社會效益

相較于傳統(tǒng)施工升降機，智能施工升降機由于采用“自動平層”和“經濟運行調度系統(tǒng)”，可大幅提升施工升降機運行效率，節(jié)能環(huán)保，符合綠色施工的發(fā)展要求，是可持續(xù)發(fā)展思想在建筑工程中的應用體現，是符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的施工新技術，具有較大的推廣應用價值。

圖5 智能操控施工電梯應用實景圖Fig5 Application scene of intelligent control construction elevator

2 結語

智能施工電梯投入使用后，將不斷優(yōu)化全生命周期管理。即將施工電梯實時工況記錄、身份識別等功能接入云端，云端可隨時監(jiān)控設備的運行數據，根據對大量的運行數據分析統(tǒng)計，為每臺定制設備科學的保養(yǎng)周期，對設備維修、保養(yǎng)、拆裝、檢驗等工況進行人員及流程管控，并自動生成永久圖文檔案。

智能施工電梯安全保障系統(tǒng)應用管理的研究不僅僅具有非常重要示范作用，而且還推動了行業(yè)技術的進步與發(fā)展，為現代建筑發(fā)展智能化管理做出了巨大貢獻。