自动扶梯速度偏差与制停距离相关参数的计算及测量方法.pdf

32特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期关要求，准确的计算出自动扶梯在空载或有载时进行制停距离实验时需要的相关参数12，保障自动扶梯在检验检测结果的安全准确，降低自动扶梯对乘客的生命财产安全造成威胁。1制停载荷与制停距离计算方法图 1 为自动扶梯梯级结构相关参数，在图中 1 位置是梯级踏面，2 位置是梯级踢板；z1表示梯级名义宽度：0.58mz11.1m，x1表示每个梯级提升高度：x1 0.24m，y1表示每个梯级纵深宽度：y1 0.24m。图 1自动扶梯梯级结构相关参数假设定义自动扶梯提升高度为 h，自动扶梯梯级数为 n，可见梯级踢板高度 x1，根据以上自动扶梯梯级相关参数，则可以计算出自动扶梯梯级数量公式：（1）在特种设备安全技术规范（TSG T7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道和在国家标准 GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范中 5.4.2.1.3.1 与 5.4.2.1.3.2 对于自动扶梯工作制动器的制动载荷和制停距离，如表 10绪论近些年来，随着我国城市化建设的推进发展，机场、地铁站、商场等公共场所的客流量不断增多，自动扶梯已经成为日常生活中不可或缺的重要组成部分1,2。依据特种设备安全技术规范（TSG T7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道与国家标准 GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范中对自动扶梯的制停载荷、距离和名义速度有了规定要求4-6。自动扶梯梯级实际运行的速度大于名义速度的设计要求最大允许偏差为5%，自动扶梯在不同名义速度情况下，对其制停距离范围有着不同的要求7；10.2 扶手带的运行速度偏差：扶手带的运行速度相对于梯级、踏板或者胶带实际速度的允许偏差为 0 +25%。因此，许多相关研究学者开展了大量的科学研究8，直接测速法依赖于时间、位移的转换，Ogiwara 和 Ukita 提出了由一组光电探测器作为接受器和滤波器测量运动物体速度的方法；在Aizu，Y 的文章中介绍了利用两个光栅实现速度测量的原理和方法9。间接测速法用光学器件检测物体运动方向上的光学信号的变化，哈工大物理系采用 CO2 相干雷达测量运动目标速度测量范围可达上百米，测量精度为 0.01m/s；清华大学殷纯永研制了基于频差双反射膜激光器的高测速干涉仪10。在自动扶梯快速运输乘客和制停距小于最短的安全制停距离，在出现危险或紧急停梯时，由于运动惯性原理会造成乘客摔倒、挤压、踩踏事件；相反，在出现紧急或夹人危险情况制停距离过长会造成更大的伤害。依据国家的法律法规的相自动扶梯速度偏差与制停距离相关参数的计算及测量方法鞠天慧杨宁祥摘要自动扶梯的制停距离和速度偏差在安全技术规范中有明确的要求。本文是针对自动扶梯运行的制动距离及速度偏差实验相关参数问题给出计算方法。根据计算相关实验数据开展自动扶梯在空载时进行制停距离和速度偏差进行检测测量实验，在有载时进行额定载荷的制停距离测量实验，经过对实验数据的分析，依据相关法律法规要求进行判断，消除自动扶梯存在的安全隐患，降低自动扶梯对乘客的生命财产安全造成威胁。关键词自动扶梯速度偏差制停距离测量实验收稿日期：2022-12-1933特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期自动扶梯制动载荷和制停距离的安全对照参数规定13：表 1自动扶梯制动载荷和制停距离的参数表自动扶梯制动载荷的规定自动扶梯的制停距离规定名义宽度 z1（m）梯级上制动载荷（kg）名义速度 v（m/s）制停距离范围/mZ1 0.60600.50.201.00a0.60 Z1 0.80900.650.301.30a0.80 Z1 1.101200.750.401.50aa 不包括端点数值若自动扶梯的实际速度在其名义速度数值之间，使用插值法计算自动扶梯的制停距离，自动扶梯制停距离是从电气制动装置动作时开始计算测量。依据表 1 自动扶梯制动载荷和制停距离的参数表，根据自动扶梯名义宽度z1选择每个梯级上的制动载荷q，Q 表示制停距离载荷，则可以计算自动扶梯制停载荷计算公式：Q=qn（2）综合上述，把自动扶梯梯级数量公式（1）带入自动扶梯制停载荷计算公式（2）中，则自动扶梯做制停距离载荷计算公式如下可得：（3）实验时允许将总制动载荷叠加并且均匀分布在所求得的三分之二的梯级上。2梯级速度偏差和扶手带速度偏差计算对自动扶梯梯级速度和扶手带速度偏差的测量计算方法，首先把测速传感器安装在自动扶梯的出入口的梯级上，使得传感器的转速轮与梯级踏板面良好的接触，启动自动扶梯达到匀速运行之后，开始测量自动扶梯的实际运行速度及速度偏差，停下自动扶梯；然后把测速传感器安装在自动扶梯两边的扶手带上，传感器的转速轮与扶手带紧密接触，开始测量自动扶梯的速度偏差。最后测得结果都在自动扶梯速度偏差测试系统上显示。依据特种设备安全技术规范（TSG T7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道中要求，在额定频率和电压下，梯级沿运行方向空载时所测的梯级速度，梯级速度与名义速度允许偏差 为5%，计算公式如下：（4）公式中，表示梯级与名义速度偏差，表示梯级速度，表示名义速度。根据公式（4）可以计算求得自动扶梯的瞬时速度，相邻瞬时速度之间的时间间隔也为计算机的采样周期，则可以得到梯级的加减速公式为：（5）依据特种设备安全技术规范（TSG T7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道中要求，左右扶手带的运行速度相对于梯级、踏板或胶带实际速度的允许偏差为 0+2%，计算公式如下：（6）公式中，表示左右扶手带的运行速度与梯级速度偏差，表示扶手带速度。3检测方法及试验步骤3.1制停距离及速度偏差检测操作系统在日常法定检验检测和抽查工作中，在空载和重载情况下，对自动扶梯的制停距离及速度偏差是否符合特种设备安全技术规范（TSG T7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道相关安全数据的要求，需要检验检测人员使用测量仪器对其相关参数进行测量试验14。在进行自动扶梯制停距离和速度偏差检测试验时，具体的操作方法如图 2 所示。自动扶梯制停距离和速度偏差的测量检测系统软件设计流程。首先，系统功能进行更新初始化，验证检测测量实验设备通信，自动扶梯的制停距离及速度偏差实验项目功能进行选择。自动扶梯的制停距离或减速度检测实验有两种情况：一种是在空载，二种是重载（额定载荷）。自动扶梯空载制停距离和减速度的测量是启动自动扶梯，对自动扶梯运行速度进行稳定性检测判断，等待其速度达到匀速稳定时，使用触发装置按下自动扶梯的急停按钮，同时自动扶梯开始制停距离和减速度的检测测量，等待自动扶梯稳定停下。在额定载荷下测量自动扶梯制停距离和减速度时，在进行检测测量实验前需要根据待测自动扶梯的提升高度、梯级名义宽度、梯级高度、梯级高度和每个制停载荷参数进行计算出做制停距离实验时需要的制停载荷量，根据法律法规要求，将总制动载荷叠加并且均匀分布在所求得的三分之二的梯级上，保持下端留有足够的制停安全距离。实验检测测量制停距离方法如同空载制停距测量方法。34特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期图 2自动扶梯制停距离及速度偏差检测方法3.2试验测试步骤在进行自动扶梯速度偏差与制停距离的具体实验检测测量时，结合以上自动扶梯的制停距离、速度偏差、扶手带速度偏差的计算方法，再使用自动扶梯制停距离和速度偏差的检测测量仪器，对自动扶梯进行检测测量其需要的安全数据15。为了减小测量结果误差，在对相关的参数进行计算、实验步骤是需要考虑各种影响因素，提高检测测量的实验结果准确性。相关检测实验分为两个部分：（1）自动扶梯速度偏差和扶手带速度偏差，（2）自动扶梯空载或有载（额定载荷）。选择某种品牌型号的自动扶梯进行实验验证，其中自动扶梯的名义宽度为 1.0m，名义速度分别为0.5m/s，0.63m/s，提升高度 l 为 5.75m，梯级高度 h 为27mm，自动扶梯梯级名义宽度为 1000mm，每个梯级上的制动载荷l为120kg。依据国家标准GB16899-2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范中要求，自动扶梯做载荷实验允许将总制动载荷分布在所求得的2/3 的梯级上，进行相关的测量实验。（1）自动扶梯速度偏差和扶手带速度偏差在对自动扶梯的梯级速度偏差和扶手带速度偏差检验测量，选择在其出入口的水平位置安装测量装置。测速传感器是使用同轴连接的胶轮圈和旋转编码器组成，其通过吸盘将传感器分别吸附固定在自动扶梯的护壁板和围裙板上，通过调整摆臂使传感器紧贴自动扶梯水平段梯级或扶手带。自动扶梯梯级扶手带速度偏差测量传感器具体安装位置如图 3。图 3（a）为扶手带速度测量，图 3（b）为级速度测量。（a）扶手带速度测量（b）梯级速度测量图 3自动扶梯梯级扶手带速度偏差测量传感器安装选择对待测的自动扶梯速度偏差和扶手带速度偏差进行检测测量时，首先配置系统测量参数，把自动扶梯的名义速度通过手持操作器输入测量系统中，使用内部程序算法在检测测量时，可以实时显示出自动扶梯速度偏差和扶手带的速度偏差。把两个检测测量测速传感器分别安装吸附固定在自动扶梯出入口方便测量的位置上，按下启动按钮，等待自扶梯运行进入稳定状态，通过手持操作器的显示屏查看自动扶梯运行的速度、速度偏差、扶手带速度偏差数据并进行保存，方便实验后查看。具体梯级扶手带速度偏差测量方式如图 4 所示。图 4梯梯级扶手带速度偏差测量根据通力、三菱、蒂森三个不同厂家型号的自动扶梯为例，采用本文相关计算公式，对其进行速度偏差和扶手带偏差进行测量实验，结果如表 2 根据相关参数计算 5 台自动扶梯速度偏差及扶手带速度偏差结果。表 2根据相关参数计算 5 台自动扶梯速度偏差及扶手带速度偏差结果参数序号名义速度V2（m.s-1）梯级速度V1（m.s-1）左扶手带速度V左.m/s右扶手带速度V右.m/s速度偏差(%)左/右扶手带速度偏差(%)10.50.5060.5120.5091.21.19/0.3020.50.4670.4720.467-6.61.07/0.0030.50.5190.5240.5253.80.96/1.1540.50.5250.5320.52751.33/0.3850.50.4920.5120.497-1.64.07/1.0235特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期根据表2实验测量结果，表中序号为2、5号自动扶梯，其中 2 号梯级速度与名义速度偏差为-6.6%，5 号自动扶梯左扶手带速度偏差 4.07%，依据特种设备安全技术规范（TSGT7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道中梯级速度与名义速度偏差为最大允许偏差 5%，扶手带的运行速度相对于梯级实际速度的允许偏差为 0 +2%要求。判定 2 号自动扶梯速度偏差超过最大的安全范围；5 号自动扶梯左扶手带速度过快，容易造成把乘客向前拖拽跌倒危险。（2）空载或有载（额定载荷）制停距离测量试验根据自动扶梯的提升高度、梯级名义宽度、梯级高度等相关的参数，依据本文的自动扶梯制停距离计算公式，计算出制停距离实验的载荷砝码数量。进行自动扶梯的空载或有载（额定载荷）实验。图 5（a）为空载，图 5（b）为有载（额定载荷）。（a）空载（b）有载（额定载荷）图 5自动扶梯空载或有载（额定载荷）对现场待测的自动扶梯分别做空载制停距离实验和有载制停距离实验。首先，空载制停距离实现，在停止的自动扶梯出入口水平位置安装测速传感器，使其能够良好的接触，启动扶梯使其达到运行平稳时，然后使用测量仪的触发器按下自动扶梯的急停按钮，待自动扶梯停下时，可以查看显示屏上的扶梯实时速度、最大制停距离、最大制动减速度数据。有载实验（额定载荷）实验是在实验前计算出制停距离实验的载荷砝码数量，均匀分布在自动扶梯梯级上端三分之二梯级上，测量实验可以参考空载制停距离实验步骤。具体实验操作如图 6自动扶梯空载或有载（额定载荷）制停距离测量实验所示。图 6自动扶梯空载或有载（额定载荷）制停距离测量实验依据通力、三菱、蒂森三个不同厂家型号的自动扶梯为例，采用本文自动扶梯制停距离相关参数计算公式，对其进行空载制停距离或有载制停距离测量实验，结果如表 3 自动扶梯空载或有载制停距离测量结果数据所示。表 3自动扶梯空载或有载制停距离测量结果数据参数序号名义速度v（m.s-1）梯级速度v（m.s-1）最大安全制停距离梯级制停距离 l（m）最大制动减速 m/s2空载有载（额定载荷）空载有载（额定载荷）10.50.4810.201.0m0.5620.8290.2920.25120.50.5200.201.0m0.5730.7620.2350.26430.50.7020.201.0m0.7931.2820.2260.19540.50.690.201.0m0.8251.3910.2060.17250.50.5140.201.0m0.6120.9050.2190.258根据表 3 测量检测数据结果，其中 1、2、5 号自动扶梯制停距离在安全范围内，3 号和 4 号自动扶梯在有载制停实验时超出最大安全制停距离 1.0m。依据特种设备安全技术规范（TSGT7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道中相关参数要求，3、4 号自动扶梯在空载下制停距离符合安全规范的要求，但在有载（额定载荷）下制停距离超出安全规范的要求，最大制动减速度偏小，制停距离过长，在出现逆转、夹人等危险紧急情况下造成的伤害会更大。4结束语本文根据自动扶梯的有关法律法规要求，分析总结出自动扶梯制停载荷梯级速度偏差和扶手带速度偏差计算方法，计算各项相关实验参数，开展对自动扶梯的制停距离、速度偏差和扶手带速度偏差各项检测测量实验，经过操作实验实际测量获得其相关的数据。然后，依据特种设备安全技术规范（TSGT7005-2012）电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道中相关参数要求，对数据进行分析总结。在自（下转第 52 页）52特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期总局办公厅关于开展大型游乐设施乘客束缚装置安全隐患专项排查治理的通知（市监特201842 号）。42号文对游乐设施束缚装置整改提出了要求，对海盗船、摇头飞椅等游乐设施的束缚装置，要求操作人员手动或自动释放，束缚装置是不允许乘客能够自行打开的8。海盗船和摇头飞椅这类设备上，通常有两套独立的束缚装置：挡杆+安全带9。那么就会有一个疑问，如果安全带乘客不能自行打开，而挡杆乘客可以自行打开，是否满足 42 号文的要求？作者认为是满足要求的。类似海盗船和摇头飞椅上，如果加装有乘客不能自行打开的安全带，对于挡杆来说，可以不再做此类要求。3结束语“束缚”即为限制，游乐设施的束缚装置的作用是把乘客限制在座椅上，确保设备运行过程中乘客的安全。现有大型游乐设施上的束缚装置，安全带已经是标配，运动缓慢的设备用安全带，运动激烈的设备：安全带+安全压杠。挡杆无法起到“束缚”作用，但还可以起到“扶手”、“护栏”的作用，和座椅靠背、侧扶手形成一个安全的闭合空间，把乘客限制在这个空间内，保护乘客的安全，在一些设备上是必须的、不可或缺的。参考文献1 邓志华福建省大型游乐设施现状及分析 J机电工程技术，2021，50（11）：3113162 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会大型游乐设施安全规范：GB84082018S北京：中国标准出版社，20183 王亚坤，赵九峰，苗瑞芳，等大型游乐设施乘客束缚装置工作原理与选型 J机械研究与应用，2021，34（6）：2072104 张宇光，李传磊，沈杰，等游乐设施安全压杠锁紧装置的失效原因和对策 J机电工程技术，2020，49（9）：2062075 张新东关于游乐设施人体束缚装置的思考 J中国特种设备安全，2017，33（5）：913，186 王丽，富阳历年游乐设施事故分析研究 J中国设备工程，2021，（5）：2552567 陈永阳大型游乐设施乘客束缚装置功能失效原因探讨 J质量技术监督研究，2019，（3）：58608 燕薪全，刘伟大型游乐设施乘客束缚装置安全隐患分析 J劳动保护，2022，（10）：68709 赵九峰海盗船加速度计算及乘客束缚装置选型校验 J机械工程与自动化，2021，（2）：175176，179基金项目：河南省科技攻关计划项目：游乐设施乘客束缚装置安全技术研究（212102410009）作者张国卿赵九峰张强河南省特种设备安全检测研究院河南郑州邮编450000动扶梯空载或有载时，其制停距离、速度偏差、扶手带速度偏差超出规定安全范围，排除对自动扶梯运行时的影响及存在的安全隐患，能够更好地保障乘客出行安全。参考文献1 詹炜.自动扶梯制停距离测量的探讨 J.现代物业（上旬刊），2012，11（08）：138-139.2 吴常坤.自动扶梯空载下行制停距离范围分析 J.中国特种设备安全，2016，32（10）：27-29+51.3 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