摘 要：附加制動器是自動扶梯中重要的安全保護(hù)裝置，設(shè)置目的是即使主制動器失效，附加制動器也能讓自動扶梯安全制停。在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對附加制動器制停的距離沒有規(guī)定，但附加制動器的制動距離對自動扶梯的安全至關(guān)重要。本文根據(jù)附加制動器設(shè)置條件、附加制動器的工作原理分析了自動扶梯附加制動器動作規(guī)格，提出附加制動器制動距離的計算方法，解決日常檢驗對附加制動器的制動距離判定具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：自動扶梯；附加制動器；制動距離

中圖分類號：TU 857" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

目前，隨著我國各大城市基建項目的發(fā)展，公共交通中自動扶梯的數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢。自動扶梯安裝能夠最大程度地方便人們出行，但設(shè)備故障事件頻發(fā)，因此社會各界深切關(guān)注其安全性能。多年來自動扶梯事故的共同特征是上行自動扶梯出現(xiàn)非操縱逆轉(zhuǎn)，而本應(yīng)起到保護(hù)作用的附加制動器卻未能及時響應(yīng)或有效制停，導(dǎo)致乘客失去平衡并滾落，造成安全事故。因此，對從事自動扶梯相關(guān)工作的專業(yè)人員來說，應(yīng)深入研究自動扶梯附加制動器的工作原理，并仔細(xì)研究其制動效能。

1 附加制動器的設(shè)置條件

工作制動器與梯級、踏板或膠帶驅(qū)動裝置之間不是用軸、齒輪、多排鏈條或多根單排鏈條連接的；工作制動器不是規(guī)定的機(jī)-電式制動器；提升高度大于6m；公共交通型自動扶梯。

2 附加制動器的工作原理

實現(xiàn)自動扶梯附加制動器制停系統(tǒng)，一般會使用可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)，如圖1所示。

在這個配置中，為保障自動扶梯的運行安全，專門設(shè)置了檢測單元。此外，根據(jù)不同需求，還可為其設(shè)置多種非正常停機(jī)觸發(fā)機(jī)制，例如供電系統(tǒng)失電、安全電路失電、工作制動器松閘故障等情形。在系統(tǒng)中，控制單元發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一旦系統(tǒng)檢測到超速或逆轉(zhuǎn)情況，控制單元系統(tǒng)就會迅速啟動附加制動器，保障乘客和設(shè)備的安全。對其他的故障來說，系統(tǒng)則傾向于選擇延遲觸發(fā)，避免不必要的緊急制動影響乘客的乘坐體驗。制停單元是保障自動扶梯安全運行的最后一道防線，它通常采用棘輪與棘爪相結(jié)合的機(jī)械結(jié)構(gòu)，當(dāng)觸發(fā)動作發(fā)生時，原本保持棘爪復(fù)位的電磁鐵會失去作用，此時壓縮彈簧的彈力會將棘爪推向制動盤，與制動盤上的撞塊發(fā)生碰撞。

制動盤的設(shè)計特色是8個均勻設(shè)置的擋塊（圖2）。當(dāng)附加制動器啟動時，棘爪會隨機(jī)與制動盤圓周上的任意點發(fā)生接觸?？紤]到自動扶梯下行時，制動盤會以逆時針方向旋轉(zhuǎn)，若棘爪恰好處于A點，則其制停距離最短。如果棘爪與B點接觸，那么它將在下一個擋塊，即C點處，經(jīng)歷一次沖擊式制停，此時制停距離最長[1]。從上述分析中發(fā)現(xiàn)，制動盤（棘輪）結(jié)構(gòu)中的附加制動器在制停距離上表現(xiàn)出了顯著的隨機(jī)性。特別是當(dāng)A點觸發(fā)時，滿足制停的要求非常困難。為了解決這個問題，嘗試通過調(diào)整制動盤上的碟形彈簧滿足制停的條件。

3 附加制動器動作動作規(guī)格設(shè)置

在日常檢驗中需要注意兩種特殊情況：在自動扶梯的運作速度達(dá)到其額定速度的1.4倍臨界值前；如果梯級、踏板或是膠帶出現(xiàn)與原先設(shè)定的運行方向不一致的變動時需要及時作出反應(yīng)。

附加制動器的動作應(yīng)與速度監(jiān)控、斷鏈監(jiān)控、扶手帶運行監(jiān)控、驅(qū)動鏈運行監(jiān)控等共同進(jìn)行判斷和控制。從自動扶梯安全運行的角度考慮，附加制動器的動作規(guī)格應(yīng)按以下3種情況進(jìn)行設(shè)置。

3.1 附加制動器不動作，主制動器動作的條件

自動扶梯在超過額定速度的1.2倍前應(yīng)自動停車，因此當(dāng)超速至1.15倍額定速度時設(shè)置主制動器動作，當(dāng)安全回路發(fā)生故障時，用鑰匙開關(guān)、急停開關(guān)、控制室的停止按鈕停止，主制動器線圈斷線。

3.2 附加制動器和主制動器同時動作的條件

自動扶梯在超過額定速度的1.4倍前附加制動器必須動作，因此當(dāng)超速至1.3倍額定速度時設(shè)置附加制動器動作。但是當(dāng)自動扶梯超速至1.15倍額定速度時，主制動器已經(jīng)動作，因此除非主制動器破損，否則不會達(dá)到額定速度的1.3倍。

3.3 附加制動器單獨動作，主制動器不動作的條件

當(dāng)驅(qū)動鏈斷裂或主制動器失效時，主制動器不能對自動扶梯產(chǎn)生有效的制動力矩，這時只能采用附加制動器對自動扶梯進(jìn)行制停。

4 附加制動器制動距離

最新的現(xiàn)有檢驗規(guī)程僅僅提出了工作制動器的制停距離的具體要求，而沒有提出附加制動器動作時制停距離的要求，為了確定檢驗中附加制動器制停距離的具體計算方式。分析上述附加制動器動作規(guī)格的3種情況設(shè)置可知，附加制動器不動作和主制動器動作的狀態(tài)是通過制停驅(qū)動主機(jī)來完成自動扶梯最終的制停的，制動距離按主制動器制動進(jìn)行計算即可。對梯級意外逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)來說，梯級在逆轉(zhuǎn)前速度肯定會降為零，而附加制動器在梯級速度降為零前已開始提供制動力矩。由于梯級速度為零，可以忽略乘客載荷及梯級自重等的沖擊，再加上主制動器會同時動作，因此從逆行的瞬間起計算的制動距離大致為零，在這種狀態(tài)下，可以對自動扶梯進(jìn)行有效制停[2]。根據(jù)以上分析，在檢驗過程中附加制動器制動距離的計算主要考慮主、附制動器同時制動以及附加制動器單獨制動的情況即可。

4.1 主、附制動器同時動作時制動距離

按照上述附加制動器動作規(guī)格的設(shè)置，主、附制動器同時制動有電力異常和超速至1.3倍額定速度兩種情況。當(dāng)電力異常（停電）時，自動扶梯處于額定速度，這時的制動距離肯定比超速至1.3倍額定速度的距離短，在這種情況下，當(dāng)超速至1.3倍額定速度時制動距離最長，因此主、附制動器同時動作的制動距離按超速至1.3倍額定速度進(jìn)行計算即可。制停距離的計算過程如公式（1）所示。

4.2 附加制動器單獨動作時制動距離

當(dāng)驅(qū)動鏈斷裂或主制動器失效時附加制動器單獨制動，自動扶梯的停止時間與自動扶梯的速度的關(guān)系如圖3所示。

制動過程：當(dāng)自動扶梯上行時，控制系統(tǒng)向附加制動器發(fā)出制動信號，但制動有一個延遲時間t0，在制動延遲階段，自動扶梯在摩擦力矩及乘客載荷等力矩的作用下進(jìn)行減速，直到附加制動器開始制動，最終用更大的減速度制停。

當(dāng)自動扶梯下行時，控制系統(tǒng)向附加制動器發(fā)出制動信號，制動有一個延遲時間t0，在制動延遲階段，自動扶梯在乘客載荷等力矩作用下進(jìn)行加速，直到附加制動器開始制動，最后減速停止。

附加制動器單獨動作時制停距離的計算過程如公式（2）所示。

4.3 附加制動器制動距離分析

通過不同的乘載率在主、附制動器同時動作和附加制動器單獨動作，分別繪制圖4、圖5，可以直觀看出附加制動器的制動距離。制動距離的大小直接影響自動扶梯制動時的制停減速度，如果制停減速度過大會對設(shè)備或者乘客造成傷害[2]。

從圖4、圖5制動距離曲線可以看出，下行制動距離隨乘載率增加而增加，上行制動距離隨乘載率增加而縮短。當(dāng)附加制動器為雙向制動結(jié)構(gòu)時（可上行、下行制動），空載制動距離幾乎相同。但是，當(dāng)附加制動器為單向制動的棘輪棘爪式結(jié)構(gòu)時，上行過程中附加制動器雖然已動作，但此時還不能提供制動力矩，這時是主制動器單獨對自動扶梯進(jìn)行制動，直到梯級速度為零。從制動距離計算分析可知，自動扶梯最長的制動距離發(fā)生在自動扶梯滿載下行的過程中，最短的制動距離發(fā)生在自動扶梯滿載上行的過程中。

5 結(jié)語

附加制動器對自動扶梯非常重要，雖然現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)、檢驗規(guī)程并無關(guān)于附加制動器的制動距離的規(guī)定，但為了保障乘客的乘梯安全，也要對附加制動器的動作規(guī)格進(jìn)行周密分析與設(shè)置，并對制動距離進(jìn)行計算。而且，為使自動扶梯滿載下行時能有效制停，需要提供足夠的制動力矩。自動扶梯提升高度越高，要求提供的制動力矩就越大；而制動力矩越大，空載時的制動沖擊也越大。因此，在這種情況下，對制動距離和制動加速度進(jìn)行計算非常重要，如果制動沖擊太大的話，那么可以考慮采用多段型的附加制動器，按時間差調(diào)整制動力矩以減少制動沖擊并實現(xiàn)安全制停。

參考文獻(xiàn)

[1]從繼慶，徐洲，唐峰. 自動扶梯附加制動器制動過程數(shù)值仿真方法[J]. 中國電梯，2024，35（1）：5-9.

[2]季廣偉. 淺談自動扶梯附加制動器與制停距離[J]. 中國電梯，2018，29（17）：60-62.