自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能安全分析在自動(dòng)扶梯設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、平安性能檢驗(yàn)中，制動(dòng)系統(tǒng)的重要性是不容忽視的；自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能在保障自動(dòng)扶梯平安運(yùn)行中起著重要的作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)生的多起自動(dòng)扶梯在接近滿載狀態(tài)下，因下滑故障造成的人身傷亡事故；也對(duì)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的平安問題敲響了警鐘。本文將通過(guò)自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)原理分析，結(jié)合GB16899-1997《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制造與安裝平安規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱GB16899）關(guān)于自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的有關(guān)平安要求；針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常見結(jié)構(gòu)和進(jìn)展趨勢(shì)，分析其與GB16899中有關(guān)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的設(shè)計(jì)平安要求的沖突；并就其影響提出一些看法，與業(yè)內(nèi)同行探討。

一、自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的平安要求

有關(guān)自動(dòng)扶梯工作制動(dòng)器系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)的平安要求，在GB16899中于12.4.4.1、12.4.4.2條分別規(guī)定了自動(dòng)扶梯制動(dòng)載荷和自動(dòng)扶梯的制停距離。其原文表述為;

12.4.4.1

自動(dòng)扶梯制動(dòng)載荷

每個(gè)梯級(jí)的制動(dòng)載荷按其名義寬度z1來(lái)確定：

z1≤0.6m時(shí)

為60kg；

0.6m＜z1≤0.8m時(shí)

為90kg；

0.8m＜z1≤1.1m時(shí)

為120kg。

受載的梯級(jí)數(shù)量“由提上升度除以最大可見梯級(jí)踢板高度”（見圖3中x1）求得。

在試驗(yàn)時(shí)允許將總制動(dòng)載荷分布在所求得的的梯級(jí)上。

12.4.4.2

自動(dòng)扶梯的制停距離

空載和有載向下運(yùn)行自動(dòng)扶梯（見12.4.4.1）的制停距離應(yīng)在下列范圍之間：

額定速度

制停距離范圍

0.50m/s

0.20m～1.00m

0.65m/s

0.30m～1.30m

0.75m/s

0.35m～1.50m

若速度在上述數(shù)值之間，制停距離用插入法計(jì)算。

制停距離應(yīng)從電氣制動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)開頭測(cè)量。

在GB16899中12.6.5條還規(guī)定：“假如電源發(fā)生故障或平安電路失電，允許附加制動(dòng)器和工作制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作，但應(yīng)使制停距離符合12.4.4.2和12.4.4.4的要求。否則，兩只制動(dòng)器只允許在12.6.4規(guī)定的狀況下同步動(dòng)作。”12.6.4規(guī)定的狀況是超速和非操縱逆轉(zhuǎn)；由此可知，無(wú)論自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)如何，正常狀況下的制動(dòng)減速度平安限制是明確的。

由上述要求可知，自動(dòng)扶梯工作制動(dòng)器的制動(dòng)力量應(yīng)能滿意空載和有載向下運(yùn)行兩種工況。為此就要求自動(dòng)扶梯的制動(dòng)力量同時(shí)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)空載、滿載時(shí)的制動(dòng)總質(zhì)量相匹配?，F(xiàn)行的自動(dòng)扶梯制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否達(dá)到規(guī)定的平安要求，可通過(guò)計(jì)算分析來(lái)確定。

二、自動(dòng)扶梯的制動(dòng)力量分析

GB16899中12.4.4.2條對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離最小、最大值，分別對(duì)應(yīng)著自動(dòng)扶梯的空載、滿載制動(dòng)工況。由自動(dòng)扶梯的空載制停距離的平安標(biāo)準(zhǔn)要求可知，為滿意最小制動(dòng)距離要求；有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：

（1）

式中：

—制動(dòng)減速度值，m/s2；

V—額定速度，m/s；

S—制動(dòng)距離，m。

根據(jù)式（1）的參數(shù)關(guān)系，以及GB16899中12.4.4.2條要求可得下表1：

表1

最小制停距離要求對(duì)應(yīng)的最大平均減速度

1

額定速度V（m/s）最小制動(dòng)距離S1（m）最大平均減速度1(m/s2)0.500.200.630.650.300.700.750.350.80

在了解了自動(dòng)扶梯的最小制停距離要求對(duì)應(yīng)的最大平均減速度1后，就能依據(jù)物理公式求得自動(dòng)扶梯所需的設(shè)計(jì)制動(dòng)力：

（2）

式中：Fmax—自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì)制動(dòng)力，N；

m—自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量，kg；

1—最大平均減速度，m/s2。

從式（2）可知在平安標(biāo)準(zhǔn)的減速度限制條件下，自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì)制動(dòng)力主要取決于自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)總質(zhì)量。由自動(dòng)扶梯的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可知，自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)部件計(jì)算總質(zhì)量主要是由梯級(jí)、梯級(jí)輪軸、梯級(jí)鏈、扶手帶質(zhì)量和梯級(jí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量組成；依據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)方式還可包括驅(qū)動(dòng)鏈、減速裝置、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的自動(dòng)扶梯機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力一般不能調(diào)整掌握。對(duì)于同一臺(tái)自動(dòng)扶梯，在同向運(yùn)行制動(dòng)時(shí)其制動(dòng)器的額定制動(dòng)力是基本恒定的；在滿意最小制動(dòng)距離要求的設(shè)計(jì)制動(dòng)力確定以后，其能否同時(shí)滿意額定載荷條件下的最大制動(dòng)距離要求呢？我們可以先分析一下最大制動(dòng)距離要求時(shí)的最小平均減速度；同時(shí)依據(jù)由式（2）確定的制動(dòng)力，確定能否滿意平安標(biāo)準(zhǔn)要求。

同樣由式（1）的參數(shù)關(guān)系，以及GB16899中12.4.4.2條要求可得下表2：

表2

最大制停距離要求對(duì)應(yīng)的最小平均減速度

2

額定速度V（m/s）最大制動(dòng)距離S2（m）最小平均減速度2(m/s2)0.501.000.130.651.300.160.751.500.19

由表2可知滿意最大制動(dòng)距離要求時(shí)的最小平均減速度2。由于在保證空載制動(dòng)自動(dòng)扶梯的最大平均減速度時(shí)，設(shè)計(jì)制動(dòng)力已經(jīng)基本確定；此時(shí)在額定載荷條件下制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)力必需在克服載荷重力下滑分力的狀況下，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和額定載荷的總和質(zhì)量產(chǎn)生減速度；這時(shí)最小平均減速度2由下式確定：

（3）

式中：2—最小平均減速度，m/s2；

Q—自動(dòng)扶梯的額定總載荷，kg；

gn—重力加速度，9.8m/s2；

α—自動(dòng)扶梯的傾角，Deg；

由式（2）、式（3）變換后可得：

（4）

式（4）變換后可得：

（5）

式（5）表達(dá)了在最大、最小平均減速度確定后，在設(shè)定的傾角和忽視摩擦阻力條件下，額定總載荷與自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算總質(zhì)量的比值就已確定。設(shè)自動(dòng)扶梯的傾角為30°，取表1中空載最大平均減速度，表2中滿載最小平均減速度，按式（5）可得