付春平

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

自動扶梯[1]是涉及生命安全、危險性較大的特種設(shè)備，主要是對不同高度位置的乘客進行向下或向上運輸，可極大地緩解繁忙的交通壓力，而且能為人們出行帶來極大的便捷[2]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類生活水平的提高，自動扶梯成為一種常用的交通工具，已被廣泛應(yīng)用于商場、機場、地鐵、醫(yī)院、火車站等公共場所，具有頻繁運行、負(fù)載動態(tài)不斷變化等復(fù)雜性特點，容易引發(fā)安全事故[3]。設(shè)置有自動扶梯的場所人流量大，一旦自動扶梯出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響人們的出行，同時會導(dǎo)致這些場所出現(xiàn)混亂的場面。因此，加強自動扶梯的安全防護、定時檢測、及時安全性診斷與排查隱患是保障自動扶梯安全運行的關(guān)鍵[3-4]。

目前中國已經(jīng)成為世界上最大的自動扶梯生產(chǎn)制造國和最大的自動扶梯使用國。然而，隨著自動扶梯的廣泛使用，自動扶梯的相關(guān)安全事故也越來越多，導(dǎo)致乘客在乘坐自動扶梯時產(chǎn)生恐懼感，給人們的日常生活帶來極大的影響，導(dǎo)致自動扶梯事故的因素有很多，包括乘客的不良乘梯習(xí)慣、自動扶梯產(chǎn)品生產(chǎn)制造缺陷以及維保不當(dāng)?shù)取Ｈ绾吾槍δ承┫嗨频陌踩鹿蔬M行對比分析，找出導(dǎo)致事故的根源，從而杜絕事故再次發(fā)生，將是一件非常有意義的事情。

1 自動扶梯事故案例

1.1 事故1

2008-06-21T09：50左右，國內(nèi)某商場一自動扶梯在向上正常運行過程中，有2位男性乘客乘梯即將離開自動扶梯的瞬間，突然發(fā)生一聲巨響，自動扶梯的梯級在上端梳齒板附近運行受阻，梯級發(fā)生堆積，自動扶梯觸發(fā)安全開關(guān)后繼續(xù)滑行3個梯級左右后停止運行，事故導(dǎo)致4個梯級嚴(yán)重變形，2位男性乘客均受到驚嚇，但都沒有發(fā)生受傷情況，這是一起典型的梯級撞梳齒板事故。

1.2 事故2

2012-12-05T17：10左右，國外一個名稱為Bilu的商場內(nèi)自動扶梯在向下正常運行過程中，有一個年輕媽媽帶著一位3歲左右小孩乘梯，母子前后分別站立在不同梯級上，媽媽手牽著小孩不時回頭看著孩子，在這位媽媽的腳踏上梳齒板即將離開自動扶梯的那一刻，同樣在梳齒板附近發(fā)生了梯級運行受阻現(xiàn)象，梯級撞擊梳齒板后觸發(fā)安全開關(guān)動作，自動扶梯滑行一段距離后停止，母子均無恙，可謂有驚無險。事后勘察發(fā)現(xiàn)僅僅4個梯級發(fā)生變形，幾塊梳齒板發(fā)生斷齒，這又是一起典型的梯級撞擊梳齒板的安全事故。

1.3 事故3

2014-08-04T18：15左右，國內(nèi)某商場一自動扶梯在向上正常運行過程中，一位中年男性乘客乘梯即將離開自動扶梯的瞬間，突然一聲巨響，梯級撞上了梳齒板，導(dǎo)致梳齒板及梯級都產(chǎn)生不同程度的損壞，索性安全開關(guān)很快被觸發(fā)并起作用，自動扶梯停止運行，該男子摔倒后受了點皮外傷，險些墜入機坑，又是一起有驚無險的梯級撞擊梳齒板事故。

2 自動扶梯事故案例分析

通過反復(fù)觀看這3起事故的錄像，可以非常清楚地看出都是梯級撞擊梳齒板導(dǎo)致的事故停梯。一般情況下，發(fā)生梯級撞擊梳齒板的事故原因主要有卡入異物、不良的乘梯習(xí)慣2種。

如果有異物隨同梯級一起運行到梳齒板處后卡在梯級和梳齒板之間的縫隙內(nèi)，阻礙了梯級的正常運行通過，前方受阻的梯級陸續(xù)被后方梯級推動，一旦受阻的力比較大，梯級將發(fā)生堆積，梯級和梳齒板等零部件會發(fā)生損壞，由于自動扶梯在設(shè)計之初都預(yù)先設(shè)置了相關(guān)安全開關(guān)，一旦有梯級運行受阻，這些安全開關(guān)會被觸發(fā)，制停自動扶梯。通過仔細(xì)查看這3起事故的錄像資料，在發(fā)生撞擊事故的前后均未發(fā)現(xiàn)任何異物，現(xiàn)場事后的調(diào)查時也未發(fā)現(xiàn)任何異物，說明這3起事故均不是由于異物卡入梯級和梳齒板之間導(dǎo)致的。

正常情況下，在自動扶梯的出入口醒目位置都會有提醒乘客如何文明乘梯的標(biāo)識語，比如不許跑動、手握扶手帶、寵物必須被抱著等，即便如此，仍然會有不正常的乘梯現(xiàn)象發(fā)生。如果有人在自動扶梯上跑動，在跑步踏入梳齒板時可能會使梳齒板在沖擊力作用下發(fā)生下沉，也可能會導(dǎo)致梯級發(fā)生跳動，跳動的梯級很難順利通過梳齒板。有時乘客攜帶的行李等物品過重，超過了自動扶梯所允許的正常范圍，這也將導(dǎo)致梳齒板發(fā)生下沉，出現(xiàn)梯級撞梳齒板事故。就這3起事故而言，錄像中非常清楚地記錄了自動扶梯的運行情況，所有乘客均處于正常乘梯狀態(tài)，并無出現(xiàn)跑動或攜帶過重物品的現(xiàn)象，這2個原因也將被排除。

以上是典型的導(dǎo)致自動扶梯梯級撞擊梳齒板事故的2個原因，現(xiàn)在都被排除，那么必然有其他原因。為了找出問題根源，將這3起事故發(fā)生前后的視頻截屏后進行分析。

事故1發(fā)生前后截屏照片如圖1、圖2所示。

圖1 事故1發(fā)生前截屏照片

圖2 事故1發(fā)生后截屏照片

事故2發(fā)生前后截屏照片如圖3、圖4所示。事故3發(fā)生前后截屏照片如圖5、圖6所示。通過反復(fù)查看錄像并對比照片可以發(fā)現(xiàn)，這3起事故有個顯著的共性是乘客的腳踏上乘降板（用于固定梳齒板的支撐板）之后發(fā)生的撞擊，說明乘降板受力后發(fā)生了下陷并導(dǎo)致梳齒板也同步下沉，致使梯級與梳齒板之間的垂直間隙變小，梯級無法從梳齒板正常通過，進而發(fā)生撞擊，索性3起事故的人員都無大礙，僅僅是損壞幾級梯級而已。導(dǎo)致乘降板受力后發(fā)生嚴(yán)重下陷的因素是什么？是乘降板的強度不夠？是梳齒板與梯級間的間隙不合理？還是某些零部件設(shè)計不合理？接下來將從這3個方面加以分析。

圖3 事故2發(fā)生前截屏照片

圖4 事故2發(fā)生后截屏照片

圖5 事故3發(fā)生前截屏照片

圖6 事故3發(fā)生后截屏照片

對于乘降板的整體強度，自動扶梯的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》[5]中沒有明確要求，即使自動扶梯非常成熟的應(yīng)用市場及自動扶梯生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)源地為歐洲，其歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN115也沒有對乘降板的強度進行明確要求。中國電梯協(xié)會最近發(fā)布的T/CEA 301—2019《地鐵用自動扶梯技術(shù)規(guī)范》[6]中對額定結(jié)構(gòu)載荷進行了約定，即用于自動扶梯各結(jié)構(gòu)部件（例如桁架、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、驅(qū)動元件等）靜強度設(shè)計計算的載荷按5 000 N/m2取值。此處雖未提及乘降板，但因乘降板屬于結(jié)構(gòu)部件，因此也可以說明該標(biāo)準(zhǔn)對乘降板的強度有了量化要求，但是，這也僅僅是針對地鐵用公共交通型自動扶梯，標(biāo)準(zhǔn)本身有限定使用條件，并不適用于前文提到的3個商業(yè)自動扶梯。也許就是因為標(biāo)準(zhǔn)上沒有明確要求，各自動扶梯生產(chǎn)制造廠家在乘降板的強度設(shè)計上良莠不齊，由于強度不夠，所以受載后下陷變形量必然大，導(dǎo)致發(fā)生事故的風(fēng)險也大。

美國的ASME標(biāo)準(zhǔn)中要求在梳齒支撐板、前沿板和樓層板組合的中心200 mm×300 mm的面積（300 mm的邊與自動扶梯運行方向平行）上放置160 kg的重物，這些部件不應(yīng)與梯級踏面相接觸。顯然美國的ASME標(biāo)準(zhǔn)對乘降板的強度要求已經(jīng)非常明確，這一標(biāo)準(zhǔn)的要求適用于所有的自動扶梯。

對于梳齒板與梯級之間的高度間隙，自動扶梯的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》中有明確的量化要求，即梯級和梳齒板齒根部的間隙差h6≤4 mm，梳齒板的齒與梯級齒的嚙合深度h8≥4 mm，梯級的齒槽深度h7≥10 mm，具體可以參考標(biāo)準(zhǔn)上的截圖（圖7）進行理解。仔細(xì)分析標(biāo)準(zhǔn)中的這3個尺寸要求，表面看有一定的合理性，但仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)有值得商榷的地方。梯級齒面與梳齒板齒根之間的間隙h6要求不大于4 mm，這里僅有單向約束，顯然這個間隙可以很小，一旦梳齒板受力之后下沉，必然會導(dǎo)致梯級和梳齒板碰撞，因此這里的間隙值h6應(yīng)該給出最小值的限定，即應(yīng)該給出范圍，比如2.5 mm≤h6≤4 mm會更加合理。標(biāo)準(zhǔn)對梯級和梳齒板配合時尺寸要求如圖7所示。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)對梯級和梳齒板配合時尺寸要求

同樣，對于梳齒板齒頂與梯級齒根之間的間隙（h7—h8）也沒有要求，這是標(biāo)準(zhǔn)不太嚴(yán)密的地方，因為在h6、h7、h8都滿足要求的情況下不見得梳齒板齒頂與梯級齒根之間的間隙（h7—h8）足夠大，過小的間隙同樣會導(dǎo)致梯級與梳齒板之間發(fā)生碰撞，因此這里也應(yīng)該加以考慮，至少各自動扶梯生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)充分考慮這里的間隙值不宜過小[7]。

對于自動扶梯產(chǎn)品的相關(guān)零部件設(shè)計，通過研究發(fā)現(xiàn)，目前市面上各家公司的梯級產(chǎn)品大體上差不多，但在細(xì)節(jié)上仍有差異，有些設(shè)計較為巧妙，從設(shè)計源頭上降低了風(fēng)險。比如圖8為一幅常規(guī)的梯級齒形圖，梯級齒底的端部完全是直角，而圖9為另一款梯級，不難發(fā)現(xiàn)，其梯級齒底的端部有斜角過渡。這2款梯級在端部齒底設(shè)計上的差異顯而易見，同樣在梳齒板受力發(fā)生下沉后，帶有倒角的梯級由于其端部具有導(dǎo)向作用更容易順利通過梳齒板，降低了與梳齒板直接撞擊的風(fēng)險，而端部不帶倒角的梯級，一旦梳齒板受力下沉后，其與梯級齒底之間的間隙差沒有了，將直接發(fā)生撞擊，發(fā)生事故。反復(fù)研究事故錄像，尤其關(guān)注乘客剛踏入前沿板時的梯級狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，這3起事故都是在一個完整的梯級剛好運行到梳齒板處時發(fā)生的，如果在乘客剛踏入前沿板時，梯級已經(jīng)進入梳齒板，那么梯級會從梳齒板下面摩擦滑過，不會發(fā)生撞擊，只有當(dāng)梯級的邊緣與梳齒板相撞時才會發(fā)生事故，這也可以解釋為什么已經(jīng)投入使用的自動扶梯可運行很久，每天乘客頻繁使用，為什么偶爾才會發(fā)生撞擊事故的原因，畢竟這里面有很小的概率發(fā)生碰撞。從這點來說，對梯級端部的齒底加上倒角設(shè)計就更加有意義。

圖8 直角過渡的梯級

圖9 斜角過渡的梯級

3 結(jié)論

通過分析3起自動扶梯梯級撞梳齒板的案例，找出了導(dǎo)致事故發(fā)生的幾個主要原因，從解決問題的角度，分析了自動扶梯的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品設(shè)計，無論是自動扶梯生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)還是產(chǎn)品設(shè)計都有很大的改進空間。對于標(biāo)準(zhǔn)，有必要對自動扶梯乘降板的強度進行約束，增加乘降板的強度要求和測量方法，標(biāo)準(zhǔn)有必要重新定義梯級和梳齒板之間的間隙要求，將單邊間隙要求改成一個同時具有上限和下限的要求，同時還要增加梳齒板齒頂與梯級齒根的間隙要求。對于自動扶梯梯級的設(shè)計，這點不適合用標(biāo)準(zhǔn)來進行約束，但可以在各主流自動扶梯生產(chǎn)廠家中達(dá)成一個共識，即應(yīng)該增加梯級端部的倒角設(shè)計等。相信，如果本文所述觀點及相應(yīng)改進措施若能在相關(guān)產(chǎn)品上實現(xiàn)，那么類似的事故完全可以避免。