?目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的名義寬度1m的鋁合金鑄造梯級(jí)單件質(zhì)量一般為15kg；梯級(jí)輪軸單件質(zhì)量2.5～5kg；不銹鋼板組合拼裝梯級(jí)單件質(zhì)量為17～21kg。常用梯級(jí)鏈（含滾輪）單位質(zhì)量為6～12kg/m；扶手帶單位質(zhì)量一般為1.5kg/m左右。

?

以名義梯級(jí)寬度1m，傾角為30°，水平段3個(gè)梯級(jí)，提升高度為5m的自動(dòng)扶梯為例。設(shè)梯級(jí)深度為0.4m；傾斜段梯級(jí)數(shù)為25個(gè)，梯級(jí)總數(shù)為75個(gè)；扶手帶長(zhǎng)度與梯級(jí)鏈相等；則整個(gè)梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量（包含梯級(jí)鏈質(zhì)量）為：

?

?

式中：m1 — 梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量，kg；

?

n?— 梯級(jí)總數(shù)，設(shè)定為75；

?

mt — 單個(gè)梯級(jí)質(zhì)量，設(shè)定為16kg；

?

ml — 對(duì)應(yīng)單個(gè)梯級(jí)的梯級(jí)鏈質(zhì)量，設(shè)定為6.8kg；

?

mz — 單個(gè)梯級(jí)輪軸質(zhì)量，設(shè)定為4kg；

?

md — 對(duì)應(yīng)單個(gè)梯級(jí)的扶手帶質(zhì)量，設(shè)定為1.2kg。

?

?

?

考慮到制動(dòng)器動(dòng)作上閘的滯后；以及制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器實(shí)際制動(dòng)力的增加過程；以及制動(dòng)器的調(diào)節(jié)裕度；由安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制動(dòng)距離確定的最大、最小平均減速度尚不能完全代表制動(dòng)器的實(shí)際最大制動(dòng)能力。制動(dòng)器的實(shí)際最大制動(dòng)能力應(yīng)該大于由制動(dòng)距離確定的平均制動(dòng)力；即實(shí)際最大設(shè)計(jì)制動(dòng)減速度大于最大平均減速度。因此假設(shè)空載滿足梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量制動(dòng)減速度 為1m/s2，此時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力為：

?

??????????????????????? （6）

?

式中：Fmax1 — 滿足梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量設(shè)計(jì)制動(dòng)減速度的制動(dòng)力，N；

?

?

?

按照GB16899 中12.4.4.1條規(guī)定，名義梯級(jí)寬度1m的自動(dòng)扶梯在額定載荷條件下，其設(shè)計(jì)制動(dòng)載荷為每個(gè)梯級(jí)120kg；此時(shí)按上例25個(gè)傾斜段梯級(jí)上的制動(dòng)總載荷為3000kg。忽略驅(qū)動(dòng)鏈質(zhì)量，梯級(jí)鏈輪、減速裝置、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的情況下，額定載荷與自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量之比為1.43，遠(yuǎn)大于按式（5）確定，滿足12.4.4.2條安全制停距離范圍要求的值。此時(shí)制動(dòng)總載荷的重力下滑分量為：

?

???????????? （7）

?

式中：Fq — 制動(dòng)總載荷的重力下滑分量，N；

?

滿足滿載制動(dòng)安全距離的制動(dòng)力為：

?

????????????????????????? （8）

?

式中：Fmax2 — 滿足滿載制動(dòng)安全距離的制動(dòng)力，N；

?

?

?

比較式（6）與式（7）的值，可見滿足梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量最大設(shè)計(jì)制動(dòng)減速度的制動(dòng)力，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以保持制動(dòng)總載荷不下滑。即使考慮到靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)的差異，以及制動(dòng)器的最大制動(dòng)力大于平均制動(dòng)力1～2倍；加上驅(qū)動(dòng)鏈質(zhì)量，梯級(jí)鏈輪、減速裝置、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠大，再考慮足夠的系統(tǒng)摩擦阻力，上例中自動(dòng)扶梯的工作制動(dòng)器也無(wú)法同時(shí)滿足空、滿載制停距離的安全要求。

?

反之可見即使是式（7）的所需制動(dòng)力單獨(dú)作用于空載運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)扶梯，按上例空載梯級(jí)鏈上運(yùn)行總質(zhì)量的數(shù)據(jù)，加上驅(qū)動(dòng)鏈質(zhì)量，梯級(jí)鏈輪、減速裝置、電動(dòng)機(jī)的當(dāng)量質(zhì)量300kg，也將產(chǎn)生大于6m/s2的減速度。鑒于上述計(jì)算實(shí)例中單個(gè)部件質(zhì)量的選取并非國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上運(yùn)行自動(dòng)扶梯的最小部件質(zhì)量，因此該示例還不是極端設(shè)計(jì)的實(shí)例。

?

資料顯示，對(duì)于制動(dòng)性能的控制，有些設(shè)計(jì)采用在電機(jī)軸增加飛輪質(zhì)量的辦法，增加高速軸制動(dòng)慣性矩；由此獲得較大的基礎(chǔ)當(dāng)量制動(dòng)質(zhì)量。但是在國(guó)內(nèi)自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì)中，要達(dá)到安全規(guī)范規(guī)定的空、滿載制停距離要求，所需飛輪質(zhì)量太大。

?

通過上述分析，足以使我們認(rèn)識(shí)到，按照GB16899 中的制動(dòng)減速度安全距離標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)扶梯的工作制動(dòng)器要同時(shí)滿足空、滿載制停距離的安全要求，需要多么大的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)自身質(zhì)量！現(xiàn)在市場(chǎng)上運(yùn)行的自動(dòng)扶梯，如具有滿足滿載制停距離安全要求的制動(dòng)力，將在空載制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生遠(yuǎn)大于安全要求的減速度。由于自動(dòng)扶梯現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)考核的都是空載制動(dòng)距離，滿足滿載制停距離的要求難以體現(xiàn)；且許多自動(dòng)扶梯的傾角是35°，額定載荷重力下滑分量更大。滿足式（5）的額定載荷與自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量之比更小。由此可確定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整的制動(dòng)力僅能滿足空載及小載荷運(yùn)行的制動(dòng)需要，近年來國(guó)內(nèi)多起自動(dòng)扶梯因工作制動(dòng)器未能有效制動(dòng)而發(fā)生的滑移、傷害事故有著內(nèi)在的必然性。在謀求自動(dòng)扶梯整體結(jié)構(gòu)輕量化的商業(yè)浪潮中，尋求提高自動(dòng)扶梯制動(dòng)安全性能迫在眉睫。

?

三、自動(dòng)扶梯制動(dòng)安全性能要求的改進(jìn)

?

鑒于GB16899-1997標(biāo)準(zhǔn)來源于EN115-1的事實(shí)，我們還可了解一下最新的EN115-1標(biāo)準(zhǔn)；EN115-1:2007標(biāo)準(zhǔn)討論稿中對(duì)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能提出了新的安全標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)明確要求工作制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)下行制停的減速度應(yīng)不大于1m/s2。同時(shí)要求如果每次停止時(shí)制停距離大于規(guī)定值的20％，不能重新啟動(dòng)；這在防止工作制動(dòng)器能力過量下降問題上具有重要意義。最新的EN115-1:2007標(biāo)準(zhǔn)在額定輸送量上也做出了修改，意味著設(shè)計(jì)制動(dòng)額定總載荷已減小。具體數(shù)據(jù)見下表3：

?

表3????????? EN115-1:2007附錄G?扶梯與人行道的規(guī)劃與配置指南

?

?

由于筆者未能全面了解EN115-1:2007新標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)制動(dòng)性能的要求，只了解到工作制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)下行制停的減速度應(yīng)不大于1m/s2；額定輸送量與原標(biāo)準(zhǔn)相比至少減小了三分之一。此時(shí)設(shè)最小平均減速度為0.1 m/s2；從式（5）可知滿足EN115-1:2007標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)力要求的傾角為30°的自動(dòng)扶梯，所需額定載荷與自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量之比為0.18。同樣以上例數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，總制動(dòng)載荷將減小為2000kg；但是依據(jù)式（5）可知滿足EN115-1:2007制動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量還將達(dá)到11111kg。這相當(dāng)于在現(xiàn)行常規(guī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件總質(zhì)量增加3～4倍多。下行制停的減速度應(yīng)不大于1m/s2的要求，即使是針對(duì)制動(dòng)平均值而不是峰值，制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是很困難的。依據(jù)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)情況，標(biāo)準(zhǔn)額定輸送量的減小，還將使實(shí)際運(yùn)行中超載控制變得更加困難。

?

計(jì)算分析已明確顯示，單純從機(jī)械設(shè)計(jì)角度改進(jìn)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能是耗費(fèi)極大，難以實(shí)現(xiàn)安全規(guī)范要求。因此筆者建議完善自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能，應(yīng)從修改安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)入手，合理確定自動(dòng)扶梯制動(dòng)能力安全標(biāo)準(zhǔn)?？梢?guī)定“保證工作制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，空載下行制停的平均減速度應(yīng)不大于1m/s2”。對(duì)工作制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，滿載下行制停只作制停定性要求。對(duì)超速和非操縱逆轉(zhuǎn)均要求以附加制動(dòng)器動(dòng)作控制。為防止?jié)M載下行停止時(shí)非超速向下滑行距離過大造成事故，可在電控系統(tǒng)中加入工作制動(dòng)器動(dòng)作后監(jiān)控梯級(jí)動(dòng)態(tài)的功能；在梯級(jí)向下運(yùn)動(dòng)未在一定的距離或時(shí)間內(nèi)停止時(shí)，要求由附加（輔助）制動(dòng)器投入制動(dòng)停止梯級(jí)運(yùn)動(dòng)。如能開發(fā)設(shè)計(jì)出能定量控制減速度的智能制動(dòng)裝置，對(duì)自動(dòng)扶梯制動(dòng)安全必將是一大福音。

?

綜合以上計(jì)算分析均表明，現(xiàn)行的自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足自動(dòng)扶梯制動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)是非常困難的；在自動(dòng)人行道的制動(dòng)系統(tǒng)安全性上存在同類問題。筆者認(rèn)為附加（輔助）制動(dòng)器的配置設(shè)計(jì)，將成為保障自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制動(dòng)安全的首選途徑。在2008廊坊中國(guó)國(guó)際電梯展會(huì)上，可見到引進(jìn)生產(chǎn)的重型梯級(jí)鏈，其每米重量超過35kg，重型梯級(jí)的單個(gè)重量也超過25kg。但是國(guó)內(nèi)梯級(jí)生產(chǎn)廠家在展會(huì)上展出了質(zhì)量為12kg輕型鋁合金鑄造梯級(jí)，廣告詞為節(jié)能環(huán)保；可見國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商還未關(guān)注到自動(dòng)扶梯制動(dòng)能力，存在嚴(yán)重安全問題的事實(shí)。按照現(xiàn)行安全規(guī)范和自動(dòng)扶梯產(chǎn)品的實(shí)際情況，可以想見的是，自動(dòng)扶梯制動(dòng)能力的滿載型式試驗(yàn)合格，必定是在對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行特別調(diào)配后獲得的；而如此的特別調(diào)配對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的自動(dòng)扶梯制動(dòng)器，結(jié)果必然是空載制動(dòng)減速度過大。在現(xiàn)場(chǎng)的制動(dòng)力調(diào)整中只能按空載的工況實(shí)施。至此筆者提請(qǐng)業(yè)內(nèi)同行，高度關(guān)注自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)。尋求有效的技術(shù)改進(jìn)措施，盡快使自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制動(dòng)安全性能達(dá)到合理的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)探討合理修改自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制動(dòng)安全性能標(biāo)準(zhǔn)的途徑。本文觀點(diǎn)是筆者的一些工作體會(huì)，僅供各界同行參考；文中有錯(cuò)誤和不妥之處，歡迎批評(píng)指正。

?

?