?目前國內(nèi)市場上常見的名義寬度1m的鋁合金鑄造梯級單件質(zhì)量一般為15kg；梯級輪軸單件質(zhì)量2.5～5kg；不銹鋼板組合拼裝梯級單件質(zhì)量為17～21kg。常用梯級鏈（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。

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以名義梯級寬度1m，傾角為30°，水平段3個梯級，提升高度為5m的自動扶梯為例。設梯級深度為0.4m；傾斜段梯級數(shù)為25個，梯級總數(shù)為75個；扶手帶長度與梯級鏈相等；則整個梯級鏈上運行總質(zhì)量（包含梯級鏈質(zhì)量）為：

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式中：m1 — 梯級鏈上運行總質(zhì)量，kg；

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n?— 梯級總數(shù)，設定為75；

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mt — 單個梯級質(zhì)量，設定為16kg；

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ml — 對應單個梯級的梯級鏈質(zhì)量，設定為6.8kg；

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mz — 單個梯級輪軸質(zhì)量，設定為4kg；

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md — 對應單個梯級的扶手帶質(zhì)量，設定為1.2kg。

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考慮到制動器動作上閘的滯后；以及制動時制動器實際制動力的增加過程；以及制動器的調(diào)節(jié)裕度；由安全標準規(guī)定制動距離確定的最大、最小平均減速度尚不能完全代表制動器的實際最大制動能力。制動器的實際最大制動能力應該大于由制動距離確定的平均制動力；即實際最大設計制動減速度大于最大平均減速度。因此假設空載滿足梯級鏈上運行總質(zhì)量制動減速度 為1m/s2，此時對應的制動力為：

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??????????????????????? （6）

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式中：Fmax1 — 滿足梯級鏈上運行總質(zhì)量設計制動減速度的制動力，N；

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按照GB16899 中12.4.4.1條規(guī)定，名義梯級寬度1m的自動扶梯在額定載荷條件下，其設計制動載荷為每個梯級120kg；此時按上例25個傾斜段梯級上的制動總載荷為3000kg。忽略驅(qū)動鏈質(zhì)量，梯級鏈輪、減速裝置、電動機的轉(zhuǎn)動慣量的情況下，額定載荷與自動扶梯運動件計算總質(zhì)量之比為1.43，遠大于按式（5）確定，滿足12.4.4.2條安全制停距離范圍要求的值。此時制動總載荷的重力下滑分量為：

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???????????? （7）

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式中：Fq — 制動總載荷的重力下滑分量，N；

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滿足滿載制動安全距離的制動力為：

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????????????????????????? （8）

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式中：Fmax2 — 滿足滿載制動安全距離的制動力，N；

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比較式（6）與式（7）的值，可見滿足梯級鏈上運行總質(zhì)量最大設計制動減速度的制動力，還遠遠不足以保持制動總載荷不下滑。即使考慮到靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)的差異，以及制動器的最大制動力大于平均制動力1～2倍；加上驅(qū)動鏈質(zhì)量，梯級鏈輪、減速裝置、電動機的轉(zhuǎn)動慣量足夠大，再考慮足夠的系統(tǒng)摩擦阻力，上例中自動扶梯的工作制動器也無法同時滿足空、滿載制停距離的安全要求。

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反之可見即使是式（7）的所需制動力單獨作用于空載運行狀態(tài)的自動扶梯，按上例空載梯級鏈上運行總質(zhì)量的數(shù)據(jù)，加上驅(qū)動鏈質(zhì)量，梯級鏈輪、減速裝置、電動機的當量質(zhì)量300kg，也將產(chǎn)生大于6m/s2的減速度。鑒于上述計算實例中單個部件質(zhì)量的選取并非國內(nèi)市場上運行自動扶梯的最小部件質(zhì)量，因此該示例還不是極端設計的實例。

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資料顯示，對于制動性能的控制，有些設計采用在電機軸增加飛輪質(zhì)量的辦法，增加高速軸制動慣性矩；由此獲得較大的基礎當量制動質(zhì)量。但是在國內(nèi)自動扶梯的設計中，要達到安全規(guī)范規(guī)定的空、滿載制停距離要求，所需飛輪質(zhì)量太大。

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通過上述分析，足以使我們認識到，按照GB16899 中的制動減速度安全距離標準，自動扶梯的工作制動器要同時滿足空、滿載制停距離的安全要求，需要多么大的運動機構(gòu)自身質(zhì)量！現(xiàn)在市場上運行的自動扶梯，如具有滿足滿載制停距離安全要求的制動力，將在空載制動時產(chǎn)生遠大于安全要求的減速度。由于自動扶梯現(xiàn)場驗收時考核的都是空載制動距離，滿足滿載制停距離的要求難以體現(xiàn)；且許多自動扶梯的傾角是35°，額定載荷重力下滑分量更大。滿足式（5）的額定載荷與自動扶梯運動件計算總質(zhì)量之比更小。由此可確定現(xiàn)場調(diào)整的制動力僅能滿足空載及小載荷運行的制動需要，近年來國內(nèi)多起自動扶梯因工作制動器未能有效制動而發(fā)生的滑移、傷害事故有著內(nèi)在的必然性。在謀求自動扶梯整體結(jié)構(gòu)輕量化的商業(yè)浪潮中，尋求提高自動扶梯制動安全性能迫在眉睫。

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三、自動扶梯制動安全性能要求的改進

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

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

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由于筆者未能全面了解EN115-1:2007新標準有關制動性能的要求，只了解到工作制動器動作時下行制停的減速度應不大于1m/s2；額定輸送量與原標準相比至少減小了三分之一。此時設最小平均減速度為0.1 m/s2；從式（5）可知滿足EN115-1:2007標準制動力要求的傾角為30°的自動扶梯，所需額定載荷與自動扶梯運動件計算總質(zhì)量之比為0.18。同樣以上例數(shù)據(jù)為基礎，總制動載荷將減小為2000kg；但是依據(jù)式（5）可知滿足EN115-1:2007制動安全標準的自動扶梯運動件計算總質(zhì)量還將達到11111kg。這相當于在現(xiàn)行常規(guī)設計的基礎上，將自動扶梯運動件總質(zhì)量增加3～4倍多。下行制停的減速度應不大于1m/s2的要求，即使是針對制動平均值而不是峰值，制動系統(tǒng)的設計也是很困難的。依據(jù)國內(nèi)的市場情況，標準額定輸送量的減小，還將使實際運行中超載控制變得更加困難。

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計算分析已明確顯示，單純從機械設計角度改進自動扶梯制動性能是耗費極大，難以實現(xiàn)安全規(guī)范要求。因此筆者建議完善自動扶梯制動性能，應從修改安全規(guī)范標準入手，合理確定自動扶梯制動能力安全標準?？梢?guī)定“保證工作制動器動作時，空載下行制停的平均減速度應不大于1m/s2”。對工作制動器動作時，滿載下行制停只作制停定性要求。對超速和非操縱逆轉(zhuǎn)均要求以附加制動器動作控制。為防止?jié)M載下行停止時非超速向下滑行距離過大造成事故，可在電控系統(tǒng)中加入工作制動器動作后監(jiān)控梯級動態(tài)的功能；在梯級向下運動未在一定的距離或時間內(nèi)停止時，要求由附加（輔助）制動器投入制動停止梯級運動。如能開發(fā)設計出能定量控制減速度的智能制動裝置，對自動扶梯制動安全必將是一大福音。

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綜合以上計算分析均表明，現(xiàn)行的自動扶梯制動系統(tǒng)設計要滿足自動扶梯制動安全標準是非常困難的；在自動人行道的制動系統(tǒng)安全性上存在同類問題。筆者認為附加（輔助）制動器的配置設計，將成為保障自動扶梯和自動人行道制動安全的首選途徑。在2008廊坊中國國際電梯展會上，可見到引進生產(chǎn)的重型梯級鏈，其每米重量超過35kg，重型梯級的單個重量也超過25kg。但是國內(nèi)梯級生產(chǎn)廠家在展會上展出了質(zhì)量為12kg輕型鋁合金鑄造梯級，廣告詞為節(jié)能環(huán)保；可見國內(nèi)生產(chǎn)廠商還未關注到自動扶梯制動能力，存在嚴重安全問題的事實。按照現(xiàn)行安全規(guī)范和自動扶梯產(chǎn)品的實際情況，可以想見的是，自動扶梯制動能力的滿載型式試驗合格，必定是在對制動器進行特別調(diào)配后獲得的；而如此的特別調(diào)配對于實際運行的自動扶梯制動器，結(jié)果必然是空載制動減速度過大。在現(xiàn)場的制動力調(diào)整中只能按空載的工況實施。至此筆者提請業(yè)內(nèi)同行，高度關注自動扶梯和自動人行道制動安全標準。尋求有效的技術改進措施，盡快使自動扶梯和自動人行道制動安全性能達到合理的標準要求。同時探討合理修改自動扶梯和自動人行道制動安全性能標準的途徑。本文觀點是筆者的一些工作體會，僅供各界同行參考；文中有錯誤和不妥之處，歡迎批評指正。

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