在自動扶梯設計、制造、安裝、運行、安全性能檢驗中，制動系統(tǒng)的重要性是不容忽視的；自動扶梯制動性能在保障自動扶梯安全運行中起著重要的作用。近年來國內(nèi)發(fā)生的多起自動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；也對自動扶梯制動性能的安全問題敲響了警鐘。本文將通過自動扶梯制動系統(tǒng)設計的結構原理分析，結合GB16899-1997《自動扶梯和自動人行道制造與安裝安全規(guī)范》（以下簡稱GB16899）關于自動扶梯制動性能的有關安全要求；針對國內(nèi)市場上自動扶梯制動系統(tǒng)設計的常見結構和發(fā)展趨勢，分析其與GB16899中有關自動扶梯制動性能的設計安全要求的矛盾；并就其影響提出一些看法，與業(yè)內(nèi)同行探討。

?

一、自動扶梯制動系統(tǒng)設計的安全要求

?

有關自動扶梯工作制動器系統(tǒng)性能設計的安全要求，在GB16899中于12.4.4.1、12.4.4.2條分別規(guī)定了自動扶梯制動載荷和自動扶梯的制停距離。其原文表述為;

?

12.4.4.1?自動扶梯制動載荷

?

每個梯級的制動載荷按其名義寬度z1來確定：

?

z1≤0.6m時????????????? 為60kg；

?

0.6m ＜z1≤0.8m時?????????? 為90kg；

?

0.8m ＜z1≤1.1m時?????????? 為120kg。

?

受載的梯級數(shù)量“由提升高度除以最大可見梯級踢板高度”（見圖3中x1）求得。

?

在試驗時允許將總制動載荷分布在所求得的 的梯級上。

?

12.4.4.2?自動扶梯的制停距離

?

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

?

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算。

?

制停距離應從電氣制動裝置動作時開始測量。

?

在GB16899中12.6.5條還規(guī)定：“如果電源發(fā)生故障或安全電路失電，允許附加制動器和工作制動器同時動作，但應使制停距離符合12.4.4.2和12.4.4.4的要求。否則，兩只制動器只允許在12.6.4規(guī)定的情況下同步動作。”12.6.4規(guī)定的情況是超速和非操縱逆轉(zhuǎn)；由此可知，無論自動扶梯制動系統(tǒng)的配置設計如何，正常情況下的制動減速度安全限制是明確的。

?

由上述要求可知，自動扶梯工作制動器的制動能力應能滿足空載和有載向下運行兩種工況。為此就要求自動扶梯的制動能力同時與運動系統(tǒng)空載、滿載時的制動總質(zhì)量相匹配?，F(xiàn)行的自動扶梯制動器結構設計能否達到規(guī)定的安全要求，可通過計算分析來確定。

?

二、自動扶梯的制動能力分析

?

GB16899中12.4.4.2條對應的制動距離最小、最大值，分別對應著自動扶梯的空載、滿載制動工況。由自動扶梯的空載制停距離的安全標準要求可知，為滿足最小制動距離要求；有運動學公式：

?

???????????????????????????????????????????????? （1）

?

式中：?— 制動減速度值，m/s2；

?

V — 額定速度，m/s；

?

S — 制動距離，m。

?

?

?

按照式（1）的參數(shù)關系，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應的最大平均減速度

?

?

在了解了自動扶梯的最小制停距離要求對應的最大平均減速度 1后，就能依據(jù)物理公式求得自動扶梯所需的設計制動力：

?

??????????????????????????????????????????? （2）

?

式中：Fmax — 自動扶梯的設計制動力，N；

?

m — 自動扶梯運動件計算總質(zhì)量，kg；

?

1 — 最大平均減速度，m/s2。

?

?

?

從式（2）可知在安全標準的減速度限制條件下，自動扶梯的設計制動力主要取決于自動扶梯運動件設計總質(zhì)量。由自動扶梯的傳動結構可知，自動扶梯運動部件計算總質(zhì)量主要是由梯級、梯級輪軸、梯級鏈、扶手帶質(zhì)量和梯級驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動慣量組成；依據(jù)不同的驅(qū)動方式還可包括驅(qū)動鏈、減速裝置、電動機的轉(zhuǎn)動慣量。

?

目前國內(nèi)市場上的自動扶梯機械制動系統(tǒng)，制動時制動力一般不能調(diào)節(jié)控制。對于同一臺自動扶梯，在同向運行制動時其制動器的額定制動力是基本恒定的；在滿足最小制動距離要求的設計制動力確定以后，其能否同時滿足額定載荷條件下的最大制動距離要求呢？我們可以先分析一下最大制動距離要求時的最小平均減速度；同時依據(jù)由式（2）確定的制動力，確定能否滿足安全標準要求。

?

同樣由式（1）的參數(shù)關系，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應的最小平均減速度

?

?

?

?

?

由表2可知滿足最大制動距離要求時的最小平均減速度 2。由于在保證空載制動自動扶梯的最大平均減速度時，設計制動力已經(jīng)基本確定；此時在額定載荷條件下制動時，機械制動力必須在克服載荷重力下滑分力的情況下，對運動機構和額定載荷的總和質(zhì)量產(chǎn)生減速度；這時最小平均減速度 2由下式確定：

?

??????????????????????????????????? （3）

?

式中： 2 — 最小平均減速度，m/s2；

?

Q — 自動扶梯的額定總載荷，kg；

?

gn — 重力加速度，9.8m/s2；

?

α — 自動扶梯的傾角，Deg；

?

由式（2）、式（3）變換后可得：

?

?????????????? （4）

?

式（4）變換后可得：

?

?????????????????????????????????????? （5）

?

式（5）表達了在最大、最小平均減速度確定后，在設定的傾角和忽略摩擦阻力條件下，額定總載荷與自動扶梯運動機構計算總質(zhì)量的比值就已確定。設自動扶梯的傾角為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）可得滿足GB16899中12.4.4.2條安全要求的制停距離范圍時，額定載荷與自動扶梯運動件計算總質(zhì)量之比為0.133。也就意味著在GB16899規(guī)范12.4.4.2條要求的安全制停距離范圍內(nèi)，傾角30°自動扶梯制動的額定總載荷值只能是自動扶梯運動件計算總質(zhì)量的七分之一多。