轿厢意外移动保护装置制停部件的设计分析

阮力

摘 要 文章通过对轿厢意外事故的成因分析，结合检规和相关国家标准对轿厢意外移动保护装置的要求，分析了冗余制动器、钢丝绳夹持器以及双向安全钳作为其制停部件的可行性，旨在提高轿厢意外移动保护装置的安全性和可靠性，从而防止轿厢意外移动事故的发生。

关键词 电梯;轿厢意外移动;UCMP;制动器;安全钳

引言

电梯质量安全事关人民群众生命财产安全和经济社会发展稳定，截止2019年底，全国电梯数量已达到709.75万台，随着老旧电梯数量的逐年增长，电梯安全事故时有发生，尤其是近年来轿厢意外移动引发的事故在人们心中造成了一定的恐慌，社会影响极大。对此国家相继发布并实施了GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》[2]第1号修改单和TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则――曳引与强制驱动电梯》[1]第2号修改单，增加了轿厢意外移动保护装置（Unintended Car Movement Protection，以下简称UCMP）的要求。本文将针对UCMP的制停部件进行研究分析。

1轿厢意外移动事故的原因分析

轿厢意外移动是指在开锁区域内且开门状态下，轿厢无指令离开层站的移动，不包含装卸载引起的移动。造成轿厢意外移动的原因大致分为几类：一是制动器故障或失效。制动弹簧失效、机械转动部件卡阻、电磁线圈不失电或者延时失电等都会造成制动器失效，此外制动器闸瓦磨损严重、制动闸瓦有油污、制动闸瓦碳化严重导致摩擦系数下降也会造成制动力不足，从而导致轿厢在平层进出乘客时发生轿厢意外移动事故。二是曳引力不足。曳引主机的轮槽或者曳引钢丝绳的严重磨损，使得曳引钢丝绳和轮槽接触的包角发生变化，导致曳引力减小，从而导致轿厢意外移动事故的发生。三是平衡系数过小。部分使用单位对电梯自行装修装潢造成轿厢自重远大于设计值，从平衡系数计算公式k=（W-P）/Q可知（其中W为包括对重框架和对重块在内的总对重重量/kg，P为电梯空载时轿厢自重/kg，Q为电梯额定载重重量/kg），装修装潢后的电梯平衡系数要远小于设计值甚至变为负数，在其他情况不变的情况下投入使用，这样造成轿厢意外移动事故甚至冲顶事故的风险极大。在设计UCMP时，应规避上述几类风险，或者出现上述情况时轿厢能够安全停止，起到有效保护乘客的作用。

2国家标准对UCMP制停部件的要求

GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》[2]第1号修改单中规定，UCMP应能够检测到轿厢的意外移动，并应制停轿厢且使其保持停止状态，因此，UCMP的制停部件应为机——电式的保护装置（摩擦型）。在设计UCMP的制停部件时，应综合考虑下列因素：①制停距离;②平均减速度;③检测、触发电路、制停部件和控制电路的响应时间;④移动的总距离（加速距离和制停距离之和）。响应时间t与轿厢速度曲线图如GB 7588-2003第1号修改单第F8.3.1条款中图F2所示，然后根据电梯的自然加速度和相应时间t计算出加速距离和制停距离。

3UCMP制停部件的可行性分析

3.1 制动器作为UCMP的制停部件

当前曳引驱动电梯的制动器都存在内部冗余，标准规定冗余制动器可以作为UCMP的制停部件，目前绝大多数电梯厂家就是采用此种方法，节约成本，具有良好的经济性。

但是目前国家标准体系对于电梯制动器的疲劳寿命要求很低，仅有GB/T 24478-2009《電梯曳引机》第4.2.2.4条规定：“制动器应进行不少于200万次的动作试验”。对于一些如医院、大型商场、车站等电梯使用频繁的场所，制动器的动作次数两年甚至一年就可以达到200万次，因此GB 7588-2009第1号修改单增加了制动器自监测要求。但是对于使用频率高的电梯而言，制动器自监测周期太长，在周期内发生制动器故障导致轿厢意外事故发生的概率极大。

此外，“电磁线圈的铁心被视为机械部件，而线圈则不是。”目前两组制动器共用一个电磁线圈的情况不少，当电磁线圈不失电或者延时失电时，将制动器作为UCMP的制停部件将没有意义。

3.2 钢丝绳夹持器作为UCMP的制停部件

夹绳器是最常见的钢丝绳夹持器，且常被蜗轮蜗杆式曳引驱动电梯作为上行超速保护装置。国家标准对于上行超速保护装置的要求：“应能使轿厢制停，或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。”轿厢意外移动应考虑向上和向下两个方向，因此普通型夹绳器不能作为UCMP的制停部件，但是双向楔块式夹绳器经过改造后则能满足要求。对于蜗轮蜗杆式曳引驱动电梯，采用此方法可节约成本，同时安全性和可靠性高。

3.3 双向安全钳作为UCMP的制停部件

安全钳是一种通过触发装置触发带动制动元件夹紧在导轨上使轿厢制停的保护装置。安全钳分为单向安全钳和双向安全钳。渐进式安全钳制动时的平均减速度为0.2～1.0gn，因此可将双向安全钳作为UCMP的制停部件，且应是渐进式双向安全钳。将渐进式双向安全钳作为制停部件，安全性和可靠性好，因为是轿厢锁止型保护装置，所以对乘客的保护最为直接。同时，渐进式双向安全钳可以作为电梯的上行超速保护装置和下行超速保护装置，可节约成本。

4结束语

综上所述，在设计UCMP时，渐进式双向安全钳为首选制动部件;对于蜗轮蜗杆式曳引驱动电梯，采用性能改造后的双向楔块式夹绳器作为制停部件具有良好的性能。由于制动器失效本身就是轿厢意外移动事故的主要成因之一，不建议将制动器作为制停部件。提高制动器的安全性能、疲劳寿命以及可靠性已经成为电梯行业的一个重要突破点，从而防止轿厢意外事故的发生。

参考文献

[1] 电梯监督检验和定期检验规则――曳引与强制驱动电梯及第2号修改单：TSG T7001-2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[2] 电梯制造与安装安全规范及第1号修改单：GB 7588-2003[S].北京：中国标准出版社，2003.