扶梯梳齿板异物保护装置检测仪

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(1．嘉兴市特种设备检验检测院，浙江 嘉兴314050；2.营口理工学院，辽宁 营口115000)

0 引言

国家现行《电梯监督检验和定期检验规则—自动扶梯与自动人行道》对于梳齿板保护项目的检验方法为：拆下梳齿板中间部位的梳齿；用工具使梳齿板向后或向上移动(或前后、上下)；检验安全开关是否动作，自动扶梯或自动人行道能否启动[1]。这种检验方式即使检验时保护装置能动作(动作，是指保护装置能够触发保护动作)，但无法鉴定该装置动作值与设定值之间的差别[2-5]。换言之，仅能确定保护装置可动作，但无法确定保护装置是否在合适的时机动作[6-7]。

此外，在现有的另一种检验方式中[8]，采用特殊设计的装置模拟实际使用中物体夹入踏面板和梳齿板的情况，然后根据保护装置是否动作确定保护装置是否有效[9]。这种装置的限制在于，其能够实现检测的前提条件是保护装置能正常动作。而在模拟过程中保护装置一旦失效将无法有效动作，从而使运行中的梯级直接和梳齿板撞击，严重时直接损坏梯级和检测装置，有较大的安全隐患[10-12]。

因此，急需一种简单高效的检测仪器及方法，代替原有的方法，在检测的过程中既能用于检测扶梯梳齿板异物保护装置是否有效(能够准确、适时地触发扶梯保护动作)，还能在检测过程中避免对相关设备(例如扶梯、检测装置)的损坏，以及提高检测精度。

1 设计原理

图1 检测仪结构示意

研制的检测仪是以模拟梳齿板异物保护装置卡异物动作时的动作力来判断保护装置是否有效，原理是使用设计的检测装置对梳齿板终端施加一个力，相当于卡物时的作用力，逐渐增大该作用力直至保护开关动作，查看显示力是否符合设定值的范围，同时异物保护装置动作后的复位情况用位移测量装置来检测。

新的检测仪采用加载试验法，往梳齿板异物保护装置加载对应的作用力，设扶梯异物保护装置的动作力为F，该动作力包含2部分：一是在保护装置动作过程中机构的卡阻力Fx=fN(f是机构动作过程中的卡阻系数)；二是弹簧的弹性作用力(受力变形满足胡克定律)ΔF=kΔx(k是弹簧的倔强系数)。

假设作用力F达到阈值而异物保护装置未触发扶梯保护动作，则确定异物保护装置异常；假设作用力未达到阈值而异物保护装置已经触发扶梯保护动作，则确定异物保护装置异常；假设作用力达到阈值且异物保护装置触发扶梯保护动作，则确定异物保护装置正常。

如果位移量Δx达到阈值而异物保护装置未触发扶梯保护动作，或位移量未达到阈值而异物保护装置触发扶梯保护动作，或位移量达到阈值而异物保护装置正常触发扶梯保护动作但异物保护装置无法正常复位(异物保护装置是否正常复位可以基于位移检测机构观察在卸掉驱动力之后检测机构是否回到初始位置来确认，所述初始位置是指检测机构在驱动力作用下刚与梳齿板接触时的位置)，则确定异物保护装置异常；如果位移量达到阈值且异物保护装置触发扶梯保护动作，则确定异物保护装置正常。

2 结构组成

检测仪的设计，根据对力传递规律的研究，结合2类不同的保护装置结构，检测机构设计成2套，合成在一个检测装置的内部，分别为水平力测量机构和垂直力测量机构。扶梯梳齿板保护装置的动作的测量要有1个量化的检测数据，根据检测的最终指标包括动作力和位移2个指标，因此设计装置的检测机构有2部分组成:测力机构把力的大小用传感器通过数字显示屏来显示；位移测量机构把装置位移及复位情况用刻度尺来表示。

检测仪主要由动力机构、执行机构、检测机构、辅助元件和工作介质等5部分组成，结构如图1所示。

a.动力机构(手动泵、高压软管):把液体利用的机械能转换成液压力能，是检测装置中的动力部分。

b.传动机构(油缸、油嘴和油管):将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，从动件做水平或垂直运动，用于在所述驱动机构的驱动下向梳齿板施加作用力。

c.检测机构(传感器和位移检测刻度):包括传感器和位移刻度等，用于检测所述从动件向梳齿板施加的作用力的大小和位移的变化。

d.辅助元件: 除上述3部分以外的其他元件，包括显示屏、开关、固定架、底座、充电接口、充电保险及外盖板等，它们同样十分重要。

e.工作介质: 工作介质是指液压传动中的液压油，它经过油泵和油缸实现能量转换。

3 检测流程

通过向梳齿板施加作用力，响应于所述作用力的施加而检测至少1个检测参数的值,并根据扶梯梳齿板异物保护装置的动作状态、检测参数的值及其阈值确定扶梯梳齿板异物保护装置是否有效，不仅能够有效避免检测过程对相关设备(例如扶梯、检测仪)可能造成的损坏，还有利于提高检测精度，并且适于以量化的方式评价扶梯梳齿板异物保护装置的可靠性。扶梯梳齿板异物保护装置的检测仪具体检测流程，如图2所示。

图2 检测流程

向所述梳齿板施加使所述扶梯梳齿板异物保护装置沿水平方向移动的作用力，采用该实现方式，适用于动作方式为前后移动型的异物保护装置。向所述梳齿板施加使所述扶梯梳齿板异物保护装置沿竖直方向移动的作用力，采用该实现方式，适用于动作方式为上下移动型的异物保护装置。检测参数包括作用力的大小和扶梯梳齿板异物保护装置的位移。

在驱动力的作用下，垂直移动型测量机构沿垂直方向移动，在驱动机构的驱动下向梳齿板施加垂直方向的作用力，当梳齿板异物保护装置动作时，读取显示的动作力和位移，如图3所示。在驱动力的作用下，水平移动型测量机构沿水平方向移动，在驱动机构的驱动下向梳齿板施加水平方向的作用力，当梳齿板异物保护装置动作时，读取显示的动作力和位移，如图4所示，检测仪最后的实物样机如图5所示。

图3 垂直移动型机 构测量示意 图4 水平移动型机 构测量示意

图5 检测仪实物

4 数据分析

为了验证检测仪的精度，历时几个月对两百多台扶梯进行了对比检测，2类不同扶梯梳齿板异物保护装置的实测结果，如表1所示。其中调定动作值(动作力和位移量)是指通过厂家设置或安装调试后调定的梳齿板异物保护装置的动作范围，作为计算相对误差的真值，检测装置的实测数据是指检测仪对梳齿板异物保护装置加载力过程中在检测仪上显示以及可以读取的数据(位移是读取较大侧的位移量)，相对误差是指实测数据的均值与真值的相符程度。

在检测中，对于几个检测位置的选取，做以下规定：左侧是指检测人员站在梯级踏面上面对梳齿板，距离左侧梳齿板边缘处80 mm的位置；右侧是指检测人员站在梯级踏面上面对梳齿板，距离右侧梳齿板边缘处80 mm的位置；中间是指检测人员站在梯级踏面上面对梳齿板，梳齿板的中间位置。

表1中，对于前后动作型的梳齿板异物保护装置，作用于与梯级水平运动方向一致的水平力施加在梳齿安装板的任一边缘上，施加力在中间及两侧的力的大小是不一致的。同样，上下动作型的梳齿板的作用力也会因作用点的位置的变化而变化，具体的位置及复位情况也会不同。同时用检测仪进行施加力后的梳齿板异物保护装置均应采用手动复位来实现。

在正常情况下，同一动作类型的左右两侧同一位置所测的施加力原则上应该是一样的，但是由于实际型号、结构、安装工艺、使用状况及材料特性的区别，导致了同一位置上施加力和电气开关位移的不同,但均保持在合理的精度范围之内。每组实测数据的标准差较小，表明各数据间分散性小，检测装置的重复性、稳定性良好；相对误差较小，表明均值与真值较接近，检测结果准确度高，相对误差控制在±5%以内，满足扶梯梳齿板异物保护装置安全性能的要求。

表1 不同扶梯梳齿板异物保护装置的实测结果

5 结束语

传统检测方法没有固定的工具和仪器，无量化值，检测结果同测试人员经验、工作能力有关。本文新方法利用新研制的检测仪，通过向梳齿板施加作用力，并根据扶梯梳齿板异物保护装置的动作状态，得到相应的动作力和位移值，从而实现量化测量的要求(判断扶梯梳齿板异物保护装置是否有效)。

整体而言，检测仪结构具有轻巧易携带，操作简单，检测结果精度高、准确度、检测稳定性好等优点，同时检测结果误差小，能满足检测精度要求的特点，具有较好的推广应用价值。代替了人工模拟试验法，极大地降低了检测成本、劳动强度，检测效率大幅提高，使得检验过程中对保护装置的检测变得更方便、可行，并达到一定的精度要求，对于自动扶梯的安全性检验工作具有重要意义，填补了该领域无专业检测仪器的空白，应用前景广阔。

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