（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東 廣州 510630）

1 轎廂意外移動(dòng)的案例

2013年5月15日上午11時(shí)，深圳市羅湖區(qū)長(zhǎng)虹大廈某醫(yī)院，某實(shí)習(xí)護(hù)士步出電梯轎廂時(shí)，層門尚未關(guān)閉，轎廂突然意外移動(dòng)向下滑行，轎廂離開(kāi)門區(qū)后，層門脫離轎門門刀并關(guān)閉夾住該名護(hù)士的頭部，護(hù)士頭部卡在地坎上，身體則在轎廂內(nèi)。轎廂繼續(xù)意外下滑，此時(shí)轎門門楣如閘刀一般奪取了護(hù)士的生命。

2013年8月5日，深圳市寶安區(qū)新安街道某小區(qū)A棟，電梯轎廂21樓停站，大量乘客進(jìn)入轎廂，同樣層門尚未關(guān)閉，轎廂意外移動(dòng)向下滑行，于4、5樓間安全鉗動(dòng)作，轎廂才停止滑行，當(dāng)時(shí)電梯內(nèi)有11人。11人均被送往醫(yī)院治療，其中三人腰部受傷。

2014年9月13日，廈門市華僑大學(xué)廈門校區(qū)一男生乘坐綜合教學(xué)樓C4電梯，該男生走在前面，當(dāng)其左腳欲邁進(jìn)轎廂時(shí)，轎廂突然意外移動(dòng)，快速上升，該男生不慎被卡在電梯轎廂和層面門楣之間，最后窒息身亡。

2 轎廂意外移動(dòng)的成因及特性

據(jù)悉，上述第一起事故的成因是電梯抱閘的輪轂上有潤(rùn)滑油，轎廂當(dāng)時(shí)擠滿了人，致使電梯意外向下滑行。由于事故三天前，保養(yǎng)工人錯(cuò)誤操作，在抱閘上加入液態(tài)潤(rùn)滑油，致使?jié)櫥吐舻奖чl輪轂所致。第二起事故的原因是轎廂經(jīng)過(guò)裝修，電梯平衡系數(shù)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)范圍，且抱閘的間隙調(diào)整不當(dāng)。當(dāng)人員進(jìn)入轎廂后，電梯轎廂自動(dòng)再平層（由于轎廂載重量發(fā)生變化，電梯的懸掛鋼絲繩因彈性變形長(zhǎng)度發(fā)生變化，轎廂位置因而發(fā)生改變，電梯松開(kāi)制動(dòng)器對(duì)轎廂的位置進(jìn)行再調(diào)整。）而松開(kāi)制動(dòng)器，此時(shí)轎廂一側(cè)過(guò)重，意外向下滑行。

由上述成因可見(jiàn)，電梯轎廂意外移動(dòng)事故的成因來(lái)源于多種可能，同時(shí)多種可能都具有難以發(fā)現(xiàn)的特性，通過(guò)一般排查無(wú)法根除。例如，電梯轎廂經(jīng)過(guò)裝修后平衡系數(shù)發(fā)生改變，是否在允許范圍內(nèi)，則一般須通過(guò)砝碼試驗(yàn)才能得出，一般的抽查和定期檢驗(yàn)的項(xiàng)目里是沒(méi)有砝碼試驗(yàn)的，該隱患難以被發(fā)現(xiàn)。又如，不同制造廠家不同型號(hào)的制動(dòng)器的制造工藝和調(diào)整要求都不一樣，即便是原制造廠家的人員也未必對(duì)每個(gè)型號(hào)制動(dòng)器的技術(shù)參數(shù)全部了解，更別提一般電梯維保公司的工人和檢驗(yàn)人員，抱閘調(diào)整不當(dāng)造成的隱患依然難以被發(fā)現(xiàn)。同時(shí)電梯存在許多的偶然性，例如第一起事故的錯(cuò)誤加油，此類偶然性的不可避免的。而且，電梯轎廂意外的成因遠(yuǎn)不止這些?？梢?jiàn)，電梯轎廂意外移動(dòng)的可能不僅難以避免，而且無(wú)法全部排除。另外，對(duì)于電梯意外移動(dòng)的發(fā)生，現(xiàn)今一般電梯所有安全裝置皆無(wú)能為力，例如上述第一起和第三起事故，電梯轎廂在門區(qū)突然意外，但未超速，由限速器觸發(fā)的安全鉗不起作用；層門、轎門的電氣安全裝置即便全部有效，但依然無(wú)法阻止轎廂的滑行；超載報(bào)警裝置即便有效并報(bào)警，乘客在進(jìn)出轎廂時(shí)依然會(huì)受到傷害；底坑緩沖器有效，但轎廂未撞到緩沖器，受害者已經(jīng)身亡。

綜上所述，電梯轎廂意外移動(dòng)的發(fā)生，不僅難以避免，而且無(wú)法全部排除，對(duì)此又無(wú)可靠的安全保護(hù)裝置。所以，筆者提出了一種防止止轎廂意外移動(dòng)安全裝置的設(shè)計(jì)方案。

3 防止電梯轎廂意外移動(dòng)安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)理念和工作原理

防止電梯轎廂意外移動(dòng)安全保護(hù)裝置（以下或簡(jiǎn)稱“防移裝置”）設(shè)計(jì)理念是，在電梯停站轎門打開(kāi)時(shí)，利用開(kāi)門控制信號(hào)啟動(dòng)防移裝置，將電梯固定在導(dǎo)軌上，防止電梯轎廂意外移動(dòng)。電梯轎門關(guān)閉時(shí)，利用關(guān)門控制信號(hào)機(jī)復(fù)位防移裝置，電梯轎廂繼續(xù)運(yùn)行。防移裝置與轎門同步，確保人員進(jìn)入轎廂時(shí)，防移裝置已經(jīng)起保護(hù)作用。另一方面，為防止該裝置在電梯運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)引起危險(xiǎn)，防移裝置上應(yīng)設(shè)置一個(gè)檢查防移裝置工作位置的電氣安全保護(hù)裝置，當(dāng)防移裝置處于非停放位置時(shí)該電氣安全保護(hù)裝置能防止轎廂的所有運(yùn)行。

3.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

防移裝置處于停放位置時(shí)如圖1所示。防移裝置安裝于電梯轎廂頂部的橫梁1上，導(dǎo)軌固定7在橫梁上，機(jī)械栓8在防移裝置的導(dǎo)軌7中作水平方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，栓孔板6可靠固定在導(dǎo)軌上。防移裝置啟動(dòng)時(shí)，由電機(jī)2帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)皮帶輪3，驅(qū)動(dòng)皮帶輪3與同軸的齒形皮帶輪4逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒形皮帶9上的機(jī)械栓8水平向外伸出，機(jī)械栓8進(jìn)入導(dǎo)軌上的栓孔板6中（見(jiàn)圖2），此時(shí)電梯轎廂限制在門區(qū)中。防移裝置復(fù)位時(shí)，由電機(jī)2帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)皮帶輪3，皮帶輪3與同軸的齒形齒輪順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒形皮帶9上的機(jī)械栓8水平向內(nèi)收縮，機(jī)械栓8回到停放位置，此時(shí)電梯轎廂可作常規(guī)運(yùn)行。其中，5是檢查防移裝置工作位置的電氣安全裝置，該保護(hù)裝置為常閉的安全觸點(diǎn)，當(dāng)防移裝置離開(kāi)停放位置時(shí)立即強(qiáng)制斷開(kāi)該安全觸點(diǎn)，使保護(hù)回路斷開(kāi)并防止轎廂的所有運(yùn)行。

圖1防止電梯轎廂意外移動(dòng)安全保護(hù)裝置的停放位置圖

圖2防止電梯轎廂意外移動(dòng)安全保護(hù)裝置的工作位置圖

防移裝置啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械栓（見(jiàn)圖3）離開(kāi)停放位置向外（右）運(yùn)動(dòng)，機(jī)械栓上的階梯機(jī)構(gòu)觸發(fā)并保持圖3右側(cè)的電氣安全裝置動(dòng)作，機(jī)械栓伸進(jìn)栓孔板里。防移裝置復(fù)位時(shí)，機(jī)械栓向內(nèi)（左）運(yùn)動(dòng)，機(jī)械栓離開(kāi)栓孔板，回到停放位置，此時(shí)電氣安全裝置自動(dòng)復(fù)位，電梯正常運(yùn)行。

圖3電氣安全裝置示意圖

3.3 機(jī)械栓和栓孔板的特征參數(shù)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算

防移裝置中，主要受力的部件是機(jī)械栓和栓孔板，下文主要針對(duì)機(jī)械栓和栓孔板進(jìn)行擠壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，從而確定這些部件的特征參數(shù)。計(jì)算包括機(jī)械栓的寬度W和厚度t0，栓孔板的厚度d、材料的厚度h1、h2和孔的高度h。

機(jī)械栓特征參數(shù)標(biāo)識(shí)如圖4。

圖4 機(jī)械栓、栓孔板的側(cè)視圖（上）和俯視圖（下）

電梯轎廂的極限重量為：

Wlim=（P+1.25Q）·g

式中：

Wlim為電梯轎廂的極限重量，kg；

P為電梯空載時(shí)轎廂（包括部分轎廂側(cè)電纜線及鋼絲繩在內(nèi)）的重量，kg；

Q為電梯額定載重重量，kg；

g為重力加速度，一般取g=9.8 m/s2。

3.3.1 擠壓應(yīng)力計(jì)算

機(jī)械栓與導(dǎo)軌的接觸面上，機(jī)械栓的擠壓強(qiáng)度計(jì)算

式中：

Fmax為最大曳引力，N；

σp為機(jī)械栓的擠壓強(qiáng)度，N/m2；

l0為機(jī)械栓完全伸出時(shí)，機(jī)械栓與導(dǎo)軌接觸面的區(qū)段長(zhǎng)度，m；

w為機(jī)械栓的寬度，m；

[σp]為機(jī)械栓材料的許用擠壓應(yīng)力，N.

為滿足上述擠壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)械栓的特征參數(shù)w和l0應(yīng)滿足：

式中，

S為機(jī)械設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，常用12~16；

σlim為機(jī)械栓材料的極限應(yīng)力，出于安全考慮計(jì)算時(shí)用[σp]代替。

綜合上式，得

同理，機(jī)械栓與栓孔板接觸面的擠壓強(qiáng)度為：

式中，

σp為機(jī)械栓的擠壓強(qiáng)度，N/m2；

σ1為栓孔板的擠壓強(qiáng)度，N/m2；

d為機(jī)械栓與栓孔板接觸面的區(qū)段長(zhǎng)度，即栓孔板的厚度，m；

w為機(jī)械栓的寬度，m；

[σp]為機(jī)械栓材料的許用擠壓應(yīng)力，N；

[σ1]為栓孔板材料的許用擠壓應(yīng)力，N；

同理，得出栓孔板的厚度d和機(jī)械栓的寬度須滿足

導(dǎo)軌的擠壓應(yīng)力也用類似方法求出，此處不再累述。

3.3.2 剪切應(yīng)力計(jì)算

機(jī)械栓的剪切強(qiáng)度計(jì)算

式中，

τp為機(jī)械栓的剪切強(qiáng)度，N/m2；

t0為機(jī)械栓的厚度，m；

w為機(jī)械栓的寬度，m；

[τp]為機(jī)械栓材料的許用剪切應(yīng)力，N

為滿足上述剪切強(qiáng)度，機(jī)械栓的寬度w和與厚度t0應(yīng)滿足

S為機(jī)械設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，常用12~16；

τlim為機(jī)械栓材料的極限剪切應(yīng)力，出于安全考慮計(jì)算時(shí)用[τp]代替。

綜合上式，得

同理，栓孔板間的剪切強(qiáng)度計(jì)算

式中，

τ1為機(jī)械栓的剪切強(qiáng)度，N/m2；

τ2為栓孔板的剪切強(qiáng)度，N/m2；

h1為栓孔板的孔上方材料的高度，m；

h2為栓孔板的孔下方材料的高度，m；

w為機(jī)械栓的寬度，m；

[τ1]—栓孔板材料的許用剪切應(yīng)力，N

同理，設(shè)計(jì)栓孔板特征參數(shù)時(shí)，h1和h2須滿足

3.3.3 其他特征參數(shù)

由于防移裝置在門區(qū)內(nèi)工作，栓孔板上的孔的高度h應(yīng)小于門區(qū)的高度H，滿足：

以上公式均為理論公式，具體特征參數(shù)和其他參數(shù)的確定須與電梯的實(shí)際情況和運(yùn)行狀況特點(diǎn)結(jié)合。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要設(shè)計(jì)一款防止電梯轎廂意外移動(dòng)的安全保護(hù)裝置，該裝置主要防止電梯轎廂在門區(qū)開(kāi)門后意外移動(dòng)，確保人員進(jìn)出電梯轎廂時(shí)的人身安全。近年來(lái)由電梯轎廂意外移動(dòng)引起的安全事故屢次發(fā)生，而電梯轎廂意外移動(dòng)的隱患不僅難以避免，而且無(wú)法全部排除，對(duì)此也為有針對(duì)性保護(hù)措施，因此根據(jù)電梯工作原理和電梯轎廂意外移動(dòng)的特點(diǎn)，提出一套防止轎廂移動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方案，這是對(duì)電梯安全部件一種創(chuàng)新，對(duì)電梯整個(gè)安全保護(hù)系統(tǒng)的補(bǔ)充，有助于當(dāng)下電梯安全可靠運(yùn)行。