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自动扶梯的逆转事故与防逆转保护


— 学习交流 — 孙立新

2012-8-16

引言
近期发生的深圳与北京地铁自动扶梯逆转事故, 引发了社会舆论对电梯运行安全的关注,尤其是对 自动扶梯运行安全的关注。本文从技术层面对自动 扶梯发生逆转的相关问题进行讨论。 1 为什么会发生逆转 2 什么故障可能造成逆转 3 防逆转保护措施 4 典型事故案例及分析 5 防逆转检测检验
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1 为什么会发生逆转
自动扶梯的“逆转”,是指自动扶梯在运行中非人为 改变其运动方向的一种现象。自动扶梯无论是上行还是下 行,都有可能发生逆转,满载上行工况发生逆转的概率较 高,容易造成下跌、滚落、挤压、踩踏事件,是自动扶梯 事故中危害最大的一种。

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1 为什么会发生逆转
扶手带 内侧板

扶手驱动

梯级

回转装置
梯级链

回转装置 驱动单元

桁架
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自动扶梯传动结构简图

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1 为什么会发生逆转
自动扶梯工作原理
自动扶梯是依靠梯路和两旁的扶手组成的传输机械来输送人员。梯路
是特殊的板式输送机,扶手是特殊的带式输送机。 若干梯级与牵引链联接组成梯路。梯级的结构属于一种特殊形式的四 轮小车,有两只主轮和两只辅轮。通过牵引链条与主轮的轮轴铰接而带动 梯级沿设臵的轨道运行,而辅轮支承梯级上的乘客,也沿着设臵的轨道运 行。 驱动装臵以牵引链条为牵引件,又称链条式自动扶梯。这种驱动装臵 安装在自动扶梯的端部,称作机房。端部驱动结构形式最为普遍,工艺成 熟,维修方便。对于一些大提升高度或者有特殊要求时,驱动装臵安装在 自动扶梯中部的称作中间驱动装臵,该驱动装臵不需要设臵机房。中间驱 动结构形式紧凑,能耗低,特别是大提升高度时,可以进行多级驱动。
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1 为什么会发生逆转
? 从自动扶梯传动结构简图与工作原理可知,运送人员的梯 级通常是依靠链条牵引而运行的。
? 无论任何原因,当牵引链条的牵引力丧失,或牵引力方向 改变时,自动扶梯就可能造成与设定的运行方向改变,也 就是通常所说的自动扶梯非操纵“逆转”。 ◆ 日本东京展览会扶梯逆转事故案例视频 ◆ 深圳扶梯逆转事故案例视频

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1 为什么会发生逆转
自动扶梯事故统计:
(1)坠落,占事故的15%;

(2)运行中发生的逆转,占事故的9%; (3)与物体发生碰撞、剪切占事故的15%; (4)机械部件之间的间隙产生的挤压,占事故43%; (5)跌倒,占事故的9%;

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2 什么故障可能造成逆转

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2 什么故障可能造成逆转
(1)驱动装臵与梯级链轮之间的驱动链断链造成逆转; (2)驱动梯级的链条发生断链而造成逆转; (3)自动扶梯或自动人行道严重超载,造成电动机力矩不 足而导致逆转; (4)驱动装臵与梯级链轮之间的驱动使用皮带,而皮带发 生打滑造成逆转; (5)自动扶梯和自动人行道在运行中突然发生故障导致急 停,而工作制动器不能提供足够的制动力距而导致逆 转。
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3 防逆转保护措施
GB 16899—2011标准对可能发生的逆转风险,提出的要求 及防护措施:

a)无电压; b)电压降低; c)导线(体)中断; d)对地或对金属构件的 绝缘损坏; e)电气元件的短路或断路以及参数或功能的改变,如电阻器、 电容器、晶体管、灯等; f)接触器或继电器的可动衔铁不吸合或吸合不 完全;g)接触器或继电器的可动衔铁不释; h)触点不断开; i)触点不闭 合。
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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施

理论输送能力
额 定 速 度,m/s 名义宽度m 0.6 0.8 1.0
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0.50 4 500人/h 6 750人/h 9 000人/h

0.65 5 850人/h 8 775人/h 11 700人/h

0.75人/h 6 750人/h 10 125人/h 13 500人/h
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3 防逆转保护措施
? 防逆转保护措施研讨
(1)标准要求
GB 16899—2011 的5.4.2.3.2 自动扶梯和α≥6°的倾斜式自动人行道应设臵一个装 臵,使其在梯级、踏板或胶带改变规定运行方向时自动停 止运行 。

(2)防逆转保护装臵构成
a)逆转检测装臵 b)制动装臵

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3 防逆转保护措施
(3)逆转检测装臵的形式与位臵

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3 防逆转保护措施

梯级监控装置,安装于自动扶梯主轨(30°自动扶梯)或返轨(35°自动 扶梯)上,每台自动扶梯装有两对,对梯级的肋条进行扫描检查,产生 两个与自动扶梯运行速度成正比的互相独立的脉冲信号。有多种监控功 能,可实施下列检查:)起动检查、梯级丢失检查、超速检查、欠速检 查、运行方向逆转检查
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3 防逆转保护措施

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3 防逆转保护措施
? 是否符合要求? ——检测位置没有明确规定 ——因为标准对梯级速度监控装置进行了规定,因此
采用的监控装置应该满足安全触点或者安全电路的要求。 “如果某一故障与第二个故障组合可能导致危险状态, 那么最迟应在该故障元件参与的下一个操作程序时使自动 扶梯或自动人行道停止运行。 在自动扶梯或自动人行道按照上述程序停止运行之前, 第二个故障导致危险状态的可能性不予考虑。 如果在状态变化下不能检测出导致第一故障的元件失 效,则应有适当的措施确保该故障被检测出,并最迟在按 照5.12.2.4重新启动时防止自动扶梯和自动人行道运行”
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3 防逆转保护措施
(4)关于附加制动器
在下列任何一种情况下,自动扶梯应设置一个或多个附加制动器: 工作制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间不是用轴、齿轮、多排链条或多根 单排链条连接的; 工作制动器不是符合5.4.2.1.2规定的机-电式制动器; 提升高度h13大于6m。 附加制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间应用轴、齿轮、多排链条或多根单 排链条连接。不允许采用摩擦传动元件(例如:离合器)构成的连接。 附加制动器应能使具有制动载荷向下运行的自动扶梯和自动人 行道有效地减速停止,并使其保持静止状态。减速度不应超过 1m/s2。附加制动器动作时,不必保证对工作制动器所要求的制 停距离(见5.4.2.1.3)。附加制动器应为机械式的(利用摩擦 原理)。 附加制动器在下列任何一种情况下都应起作用:在速度超过名 义速度1.4 倍之前; 在梯级、踏板或胶带改变其规定运行方向时。附加制动器在动作开始时应强制地切断 控制电路。如果电源发生故障或安全回路失电,允许附加制动器和工作制动器同 时动作,此时制停条件应符合5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4 的规定。否则,附加制动器 2012-8-16 23 和工作制动器只允许在5.4.2.2.4规定的情况下同步动作。

3 防逆转保护措施
? 双主机型式:一些大提升高度的自动扶梯采用两套驱动主 机进行驱动,且将两套驱动主机的工作制动器互为附加制 动器

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3 防逆转保护措施
? 工作制动器型式:自动扶梯的制动系统采用两套 工作制动器进行制动,互为附加制动器。

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3 防逆转保护措施
?
“日立”品牌采用的一种型式:其设置有电磁线圈脱钩触 发机构以及断链保护触发机构。执行机构是一个带有开口 槽的楔块。

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3 防逆转保护措施
?
“三菱”品牌采用的一种型式:其设置有电磁线圈脱钩触 发机构以及断链保护触发机构。执行机构是一个楔块将与 链轮同时旋转的棘轮卡住,或是在断链情况下,一个止档 杆将与链轮同时旋转的棘轮卡住,棘轮的静止使其与链轮 之间的摩擦元件发生摩擦,直至链轮停止运转。

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3 防逆转保护措施
? “迅达”品牌采用的一种型式:其设置有电磁线圈脱钩触发 机构以及断链保护触发机构。执行元件是一个楔块,楔块卡 入制动盘后造成制动盘运转的停止,使制动盘与链轮之间产 生摩擦,制动盘与运动链轮之间有摩擦元件,当两个轮子产 生摩擦后,摩擦元件产生的摩擦力最终使链轮停止运转。

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3 防逆转保护措施
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“OITS”品牌采用的一种型式:其设置有电磁线圈脱钩触发机构以及断链保 护触发机构。执行机构是一个制动靴,正常时被一个锁紧挂钩扣在正常的位 置并压缩制动靴下部的弹簧,当触发装置动作后,制动靴的锁紧挂钩脱扣, 下部的弹簧释放将制动靴顶升至链轮并使其与链轮之间产生摩擦力,摩擦力 带动制动靴继续上升一直到止档位置,此时制动靴与链轮之间产生最大的摩 擦力,最终摩擦力使运转的链轮逐渐停止下来

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4 典型事故案例及分析
事故1:上海地铁一台提升高度8m的扶梯正在向上运行时突 然发生故障,并逆转向下溜车,造成梯上14名乘客摔倒,其 中1人轻伤。
事故的直接原因,是自动扶梯驱动电机与减速箱之间的弹性联轴器 中橡胶垫损坏,导致齿轮啮合失效,造成自动扶梯及主链下滑。而引起 橡胶垫损坏的主要因素是莘庄站较大的客流量和上海百年未遇的高温天 气,使得设备运行工况恶劣,加速橡胶垫的老化。这种情况是非常罕见 的,GB16899对于连轴器的失效是不考虑的,因为它相当于电动机与制动 器之间采用的是直接连接的方式,所以认为本质是安全的。 因为该台扶梯提升高度达到了8米,按照标准的要求应该设置附加制 动器,而该台自动扶梯并没有设置附加制动器,从而在主制动器功能失 效的情况下导致了事故的发生。因此,事故的另一个直接原因是制造环 节不符合要求。 对于上述事故,为了防止重复发生,应该对其它在用同类型式的自 动扶梯进行检查,而且对于提升高度超过6m的自动扶梯应该加装附加制 动器。
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4 典型事故案例及分析
事故2:武汉市宝丰路的易初莲花购物中心由于大量人员 为了抢购廉价商品涌入一楼通往二楼的扶梯上使向上运行的 扶梯逆转向下运行,造成乘客在下出入口挤压,14人送往医 院,1名38岁妇女因胸椎骨折被高位截瘫
事故 的直接原因是自动扶梯严重超载运行,电动机的功率不能提供 满足负荷的力矩而产生逆转,即使自动扶梯超速、逆转保护动作,制动 器也无法将自动扶梯停止下来,从而导致溜车。间接原因是管理者没有 采取措施防止自动扶梯超载。由于自动扶梯本质不能保证超载,其载重 量是按人员正常规矩的站立在梯级设计的,如果发生不正常的滥用,安 全是不能保证的,因此管理者有责任防止自动扶梯被滥用。

为了防止事故重复出现,应该加强自动扶梯使用管理的监督检查与宣 传,对一些特殊时段自动扶梯的使用制定相应的管理措施并予以实施。
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4 典型事故案例及分析
事故3: 2010年12月14日上午约8时50分,深圳市地铁1号 线国贸站的1台从站台至地铁服务大厅的自动扶梯发生逆转故 障,导致多名乘客受伤。
原因分析—1 驱动主机移位, 已上跳至机仓底板上用于固 定主机底板的支撑梁上,并 且往梯级下行方向前移。

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4 典型事故案例及分析
? 固定主机所使用的T型螺栓、垫片和螺母

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4 典型事故案例及分析
? 驱动主机螺栓固定示意图a:

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4 典型事故案例及分析
? 1号螺栓并未与主机固定支撑梁相连,而是 直接紧 固在主机底板上。

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4 典型事故案例及分析
? 6号螺栓T型头出现疲劳断裂,导致T型头部 与螺杆脱离,见下图。

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4 典型事故案例及分析
? 原因分析—2辅助制动器失效

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4 典型事故案例及分析
? 根据堪查推测,事件发生的过程如下:
该扶梯在事件发生时,固定主机的6号螺栓发生断裂,加上之前 1、2号螺栓由于松动早已失去固定作用,最终使靠近驱动链侧的主机 底板随6号螺栓的失效而向上移位,产生的冲击力又将对面压板的固 定螺栓崩掉,压板也失去作用,而其它3根螺栓无法承受冲击载荷和 阻止主机底板移位,导致主机底板在扶梯梯极链的作用力上台且向下 前倾移位。主机前倾移位所产生的震动使主机机罩上的手动盘车轮开 关动作,该开关的动作切断了控制电路以及制动器的供电,制动器闭 合,电动机停止运行,此时,扶梯有瞬间的停止,在此数秒的过程中, 随着驱动链轮和梯级链轮之间的距离缩短而使驱动链从张紧到逐步与 齿轮啮合以致完全的松脱,进而使断链开关动作。此时载人的扶梯失 去动力而发生逆转,断链开关的动作触发辅助制动继电器,使该扶梯 的两组辅助制动器动作。但辅助制动器都未能产生有效制动力,使梯 级在乘客的自重下继续下溜。
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4 典型事故案例及分析
鉴定机构提出的改进建议
改进主机固定方式的设计 更换不符合国家标准的固定螺栓 解决螺栓在紧固时,存在的不能判定T型头是否已经放 置在开口槽内,且已经旋转90°的风险 增加螺栓防松装置 在维修工艺文件中,明确主机螺栓的检查、调整要求和 方法 对已经安装的同类产品进行检查 对卧式辅助制动器设计的改进 针对容易产生油泥堆积的风险采取相应的防护措施设计 对已经安装使用的同类产品进行改进。 对维修保养人员进行相关培训。
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5 防逆转检测检验

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