電梯轎廂意外移動(dòng)的故障分析及改進(jìn)研究摘要：在城市的高層建筑中，電梯是必不可少的設(shè)施。但近年來頻繁發(fā)生的電梯事故，讓電梯的安全問題成為關(guān)注點(diǎn)。其中最顯著的問題是轎廂的意外移動(dòng)引起的擠壓、剪切等諸多故障，讓乘坐者的人身安全難以保障，所以，對(duì)電梯轎廂意外移動(dòng)故障進(jìn)行深度研究具有重要意義。本文首先介紹了電梯的結(jié)構(gòu)、轎廂意外移動(dòng)故障帶來的危害性，然后分析了該故障產(chǎn)生的原因，最后提出了應(yīng)對(duì)和改進(jìn)的措施。關(guān)鍵詞：電梯轎廂；意外移動(dòng)；故障；分析及改進(jìn)引言當(dāng)前，我國(guó)的電梯數(shù)量已經(jīng)占據(jù)世界重量的90%以上，但運(yùn)行過程中的故障問題也層出不窮，其中包括電梯控制邏輯誤報(bào)、速度異常、無(wú)法關(guān)閉層門和轎門等，這些都會(huì)導(dǎo)致電梯轎廂意外移動(dòng)的故障。一旦發(fā)生該類故障，不僅威脅到人員的安全，更會(huì)給企業(yè)造成不可估量的損失。所以，在電梯的設(shè)計(jì)過程中，必須關(guān)注轎廂意外移動(dòng)的事故現(xiàn)象，并對(duì)癥下藥地設(shè)計(jì)出可以監(jiān)控事故和自動(dòng)保護(hù)的裝置，改進(jìn)原有的電梯設(shè)施，切實(shí)消除或降低該事故的發(fā)生率。一、電梯結(jié)構(gòu)概述轎廂式電梯是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的類型，其結(jié)構(gòu)包括轎廂、電動(dòng)機(jī)、曳引鋼絲繩、制動(dòng)器、安全鉗、減速箱、配重等構(gòu)件。制動(dòng)器的制動(dòng)操作的動(dòng)力來源是電動(dòng)機(jī)；轎廂擔(dān)負(fù)著人或貨物的承載任務(wù)，依托的是繩頭的組合以及在減速箱上纏繞的鋼絲繩；而轎廂重量平衡的維持靠配重實(shí)現(xiàn)；電梯的關(guān)鍵部件是安裝在轎廂或配重鐵上的安全鉗，為了保證轎廂停止運(yùn)行后不會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生移動(dòng)，安全鉗則可以對(duì)其實(shí)施再次制動(dòng)，確保轎廂保持靜止。整個(gè)電梯的受力部件是曳引鋼絲繩，其抗拉性能和抗拉強(qiáng)度都能夠確保電梯的安全運(yùn)行。轎廂式電梯的結(jié)構(gòu)見圖1所示。圖1轎廂式電梯結(jié)構(gòu)組成二、電梯轎廂意外移動(dòng)的危害性電梯轎廂意外移動(dòng)就是所說的電梯意外滑梯事故，發(fā)生的情況是電梯層門沒有鎖定、轎門未曾關(guān)閉，轎廂就離開層站意外移動(dòng)的現(xiàn)象，其主要原因是驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)或者驅(qū)動(dòng)主機(jī)的某個(gè)部件失效引發(fā)。這些失效的部件可能是曳引機(jī)、制動(dòng)器或者是電氣控制系統(tǒng)，都可以造成轎廂在開門靜止情況下意外移動(dòng)離開層站。電梯轎廂外移動(dòng)既可以讓電梯蹲底也可以沖頂，特別是在人員進(jìn)出電梯時(shí)發(fā)生這樣的事故，就會(huì)形成層門和轎門對(duì)人員的剪切和擠壓，造成人員的傷亡。例如，福建某大學(xué)的一名男學(xué)生在走出電梯的那一刻，轎廂意外向下移動(dòng)，轎廂門地檻和層門上檻將該男生身體夾住，導(dǎo)致其死亡。再如，南方某小區(qū)的電梯在停止運(yùn)行時(shí)卻意外移動(dòng)，一名電梯的維護(hù)人員被轎廂剪切造成死亡。這兩起人員死亡事故都是因?yàn)殡娞蒉I廂意外移動(dòng)造成的事故。另外，某省的特種設(shè)備監(jiān)察部門發(fā)布的2017年電梯事故統(tǒng)計(jì)調(diào)查中，總共的15起電梯事故里有6起為電梯轎廂意外移動(dòng)故障，由此不難看出，電梯意外移動(dòng)故障導(dǎo)致的事故所占的比例是超大的，應(yīng)該引起相關(guān)部門的足夠重視[1]。三、電梯轎廂意外移動(dòng)的故障形成的原因（一）牽引力弱導(dǎo)致當(dāng)前普遍使用的電梯驅(qū)動(dòng)方式為電梯牽引驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行原理如圖2所示。圖2電梯牽引力示意圖從圖2不難看出，曳引鋼絲繩的引力較弱時(shí)，轎廂就會(huì)自動(dòng)下移，造成蹲底、擠壓、剪切事故的發(fā)生。下面公式中的ejθ代表曳引鋼絲繩牽引力的系數(shù)，其系數(shù)的大小取決于曳引鋼絲繩包角θ和系統(tǒng)的當(dāng)量摩擦系數(shù)j，ejθ體現(xiàn)的是該電梯的牽引能力。T1T2ejθ的值越大，顯示T1（二）制動(dòng)器故障正常情況下，制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部的壓縮彈簧在電梯到層后自動(dòng)閉合，通過制動(dòng)器的卡阻功能確保轎廂的相對(duì)靜止。但實(shí)際運(yùn)行中會(huì)發(fā)生很多異常，比如制動(dòng)器復(fù)位過程中基座與鐵芯或者銅套之間銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)遲滯、難以及時(shí)復(fù)位、卡阻等情況，同時(shí)存在拉桿及壓縮彈簧變形或者失效的問題，這些情況都可以造成制動(dòng)器難以制動(dòng)轎廂的靜止，發(fā)生轎廂意外移動(dòng)故障。另外，制動(dòng)器出現(xiàn)失效的因素還包括制動(dòng)閘皮與制動(dòng)鼓之間的間隙過大、結(jié)構(gòu)老化、嚴(yán)重磨損等。（三）電氣控制系統(tǒng)失效電梯的電氣控制系統(tǒng)可以通過指令控制電梯的啟動(dòng)加速、正常速度運(yùn)行、減速制停、轎門開閉、層門的開閉等程序。因?yàn)殡姎饪刂葡到y(tǒng)的構(gòu)成是全部的電氣元件以及可編的程序，其中任何元件發(fā)生故障或者某一程序發(fā)生故障導(dǎo)致的系統(tǒng)回路失靈，都會(huì)影響電梯的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生開門走梯的事故[2]。四、電梯轎廂意外移動(dòng)的故障改進(jìn)措施（一）對(duì)牽引系統(tǒng)的改進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電梯制造與安裝規(guī)范》（GB7588—2003）的第一號(hào)修改單中9.11.1項(xiàng)規(guī)定，在電梯層門沒鎖定而且轎門沒有關(guān)閉的情況下，針對(duì)電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的任何構(gòu)件的失效，所引發(fā)的電梯轎廂意外移動(dòng)，電梯應(yīng)該設(shè)置預(yù)防該移動(dòng)或者制止其移動(dòng)的設(shè)施。該條款里提及了導(dǎo)致轎廂意外移動(dòng)發(fā)生的兩種可能失效的設(shè)施，即電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)和控制系統(tǒng)，而電梯的懸掛繩、曳引輪、鏈條、鏈輪、滾筒等器件的失效不能視為意外移動(dòng)的誘因，沒有對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)和改進(jìn)的規(guī)定，但電梯生產(chǎn)企業(yè)必須通過其他有效的方式來預(yù)防。由此可見，牽引系統(tǒng)的改進(jìn)措施主要是從電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)和控制系統(tǒng)進(jìn)行，通過如增加摩擦系數(shù)等有效的措施加強(qiáng)其牽引力。（二）控制系統(tǒng)的總體改進(jìn)充分結(jié)合對(duì)該類故障原因分析的結(jié)果和數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地進(jìn)行電梯轎廂意外移動(dòng)事故的檢測(cè)以及改進(jìn)相關(guān)裝置的整體方案的研究。該改進(jìn)設(shè)施包括檢測(cè)設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器等。檢測(cè)設(shè)備中包括速度和位移傳感器、轎門及層門閉合繼電器、運(yùn)行及抱閘接觸器、緊急制停和及時(shí)復(fù)位等裝置和儀器；控制系統(tǒng)采用控制器的類型為西門子S3-700型PLC；執(zhí)行系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)施包括緊急制動(dòng)、報(bào)警、斷電裝置以及短信功能提示等配置。該保護(hù)設(shè)施中的檢測(cè)設(shè)備可以對(duì)轎廂的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，采集信號(hào)傳到控制器后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、處理、儲(chǔ)存信號(hào)等運(yùn)算操作，對(duì)電梯的運(yùn)行情況進(jìn)行清晰確定，然后將相應(yīng)的控制指令發(fā)給執(zhí)行系統(tǒng)。一旦轎廂意外移動(dòng)故障發(fā)生時(shí)，控制器會(huì)以報(bào)警的形式提醒執(zhí)行系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)會(huì)及時(shí)將電梯的危險(xiǎn)電源切斷，同時(shí)啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的安全保護(hù)措施，在發(fā)動(dòng)聲光報(bào)警提示的同時(shí)，利用短信形式提示監(jiān)控平臺(tái)和管理人員。（三）電氣系統(tǒng)的改進(jìn)針對(duì)電氣系統(tǒng)失效的問題，設(shè)置相應(yīng)的帶有電路檢測(cè)功能保護(hù)設(shè)備，最大限度防止電梯轎廂意外移動(dòng)故障的發(fā)生。采用具備開門運(yùn)行能力的電梯，這類電梯的電氣裝置內(nèi)含電子元件的安全電路，具備自動(dòng)通斷的功能?；趯?dǎo)致安全電路失效的正是某些電子元件故障，因此設(shè)置的預(yù)防轎廂意外移動(dòng)的保護(hù)設(shè)備必須由檢測(cè)子系統(tǒng)、自監(jiān)子系統(tǒng)、制停子系統(tǒng)組成。一旦檢測(cè)子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)形成第一故障造成電梯轎廂意外移動(dòng)時(shí)，可以及時(shí)停止電梯運(yùn)行。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電梯制造與安裝規(guī)范》（GB7588—2003）的相關(guān)要求，如果電梯電氣的第一故障與之后的第二故障重疊造成危險(xiǎn)情況，那么停止電梯運(yùn)行必須在第一故障元件參與的下一個(gè)操作程序中完成。因?yàn)橐恢贝嬖诘牡谝还收蠒?huì)阻礙電梯的全部后續(xù)操作。根據(jù)上述操作程序，在第一次故障之后和電梯停止之前，沒有考慮第二次故障的可能性。因此，對(duì)以上檢測(cè)裝置的設(shè)置，可以檢測(cè)到基于安全電路自身構(gòu)件極易發(fā)生的“導(dǎo)致電梯出現(xiàn)危險(xiǎn)”的第一故障，而且及時(shí)停止電梯運(yùn)行。電梯正常到層且停止后，如果打開電梯門的時(shí)候因?yàn)殡娐饭收显斐赊I廂意外移動(dòng)，含有安全保護(hù)作用電子元件的電路就會(huì)利用控制板切斷安全回路，立刻斷開制動(dòng)器接觸器，子系統(tǒng)動(dòng)作停止，電梯停止運(yùn)行同時(shí)顯示故障信息代碼[3]。五、結(jié)束語(yǔ)毋庸置疑，電梯已經(jīng)成為現(xiàn)代城市家居最重要的設(shè)施，怎樣確保其設(shè)備和運(yùn)行的安全，是時(shí)下電梯生產(chǎn)企業(yè)研究的核心問題。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電梯制造與安裝規(guī)范》（GB7588—2003）的第一號(hào)修改單以及電梯國(guó)家安全規(guī)范的修訂和實(shí)施，無(wú)論是生產(chǎn)廠家還是使用單位對(duì)電梯轎廂意外移動(dòng)的故障的研究越來越全面和深入。同時(shí)，可以預(yù)防該類事故的裝置的安全部件也相繼研發(fā)成功，更加完善了電梯的保護(hù)功能，通過進(jìn)一步的研究和不斷地改進(jìn)，電梯轎廂意外移動(dòng)的故障會(huì)逐漸降低以至于消除