电梯轿厢意外移动保护装置应用分析及设计

李春生

（山东省特种设备检验研究院枣庄分院 枣庄 277000）

1 电梯轿厢意外移动的原因及危害

引起电梯轿厢意外移动的原因非常多，但其产生的主要原因有：

1）制动器无法有效制停轿厢。由于制动器间隙调整不当、制动闸皮磨损严重或者制动轮上有油污等原因，造成制动器无法将电梯有效的制停，导致电梯轿厢意外移动事故。

2）曳引装置失效。曳引轮上有油污导致曳引能力下降、曳引轮轮轴断裂、曳引机蜗轮断齿等原因，导致曳引装置不受制动器控制，引发电梯轿厢意外移动。

3）电气装置出现故障。电梯层门或轿门门锁装置出现装置失效、人为短接、控制电路失效、电磁干扰等原因，导致电梯非正常运行，引发轿厢意外移动事故[1]。

造成电梯轿厢意外移动的部分原因具有偶然性和隐蔽性，如曳引轮轮轴断裂、曳引机蜗轮断齿等，其零件位置都在设备内部，在外部无法观察到，因此具有隐藏性；如控制电路失效、电磁干扰等，受外界环境的影响较大，具有一定的偶然性。因此这些具有偶然性和隐蔽性的原因通过普通排查无法完全避免。随着电梯数量以及老旧电梯的数量逐渐增多，电梯轿厢意外移动事故的案例也在增加，而且电梯轿厢意外移动事故很容易引起挤压、剪切等伤害，因此此类事故是电梯事故中危害性最大的事故，已成为电梯行业研究的焦点。

2 电梯轿厢意外移动保护装置（UCMP）

在2016年7月1日起实施的GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》的1号修改单中，将电梯轿厢意外移动保护装置作为电梯必备的一种安全保护装置写入强制标准并开始执行。因此，根据其9.11条规定，2016年7月以后制造的电梯，如果不具有符合14.2.1.2的开门情况下的平层、再平层和预备操作的电梯，并且其制停部件是符合9.11.3和9.11.4的驱动主机制动器，不需要检测轿厢的意外移动，其余电梯都必须安装防止轿厢意外移动保护装置。

在电梯上安装电梯轿厢意外移动保护装置（UCMP）的目的在于，当电梯发生轿厢意外移动事故时，通过此类装置能够有效、及时、可靠的将电梯轿厢制停，以保护电梯乘客的安全，避免更严重的挤压、剪切后果的发生，提高电梯的安全性能[2]。

2.1 电梯轿厢意外移动保护装置（UCMP）的保护原理

现采用的UCMP保护原理主要是当电梯轿厢产生意外移动时，通过制动器将电梯轿厢在有效的距离内制停，从而避免更严重的挤压、剪切等事故的发生，从而保护乘客的人身安全。

典型的UCMP系统主要由三部分组成：检测子系统、自监测子系统和制停子系统，见图1。

UCMP系统是通过检测子系统检测轿厢是否存在意外移动的风险或是否已经发生了意外移动，直接切断制动器电源的方式制停轿厢，符合国标对此类操作的安全等级要求。

图1 UCMP系统的组成

2.2 现采用的UCMP装置的不足

1）不能对所有的轿厢可能产生的轿厢意外移动事故进行保护。根据GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》的1号修改单中第9.11.1条的表述，“在层门未被锁住且轿门未关闭的情况下，由于轿厢安全运行所依赖的驱动主机或驱动系统的任何一元件失效引起的轿厢离开层站的意外移动”。因此，现采用的UCMP装置仅仅针对由驱动主机或驱动系统的原因产生的轿厢意外移动进行保护，当由驱动主机或驱动系统之外的其他原因引起的电梯轿厢意外移动，如制动器动作出现卡阻、制动力矩下降、曳引能力不足钢丝绳打滑、传动装置失效或悬挂绳失效等状况时，现行的轿厢意外移动保护装置无法实现对轿厢意外移动事故的保护作用[3]。如2013年5月15日，深圳市罗湖区长虹大厦某医院电梯出现轿厢意外移动将一名护士剪切死亡事故，则是由维保人员错误加油，从而使制动器表面有油，导致制动力矩下降无法使轿厢有效的制停而引起的轿厢意外移动事故[4]。

2）保护方式没有考虑对乘客的心理伤害。根据GB 7588—20 03《电梯制造与安装安全规范》的1号修改单第9.11.5条所述，轿厢意外移动保护装置应在下列距离内制停轿厢（见图2）：

图2 轿厢意外移动—向下和向上移动

（1）与检测到轿厢意外移动的层站的距离不大于1.20m；

（2）层门地坎与轿厢护脚板最低部分之间的垂直距离不大于0.20m；

（3）按标准中5.2.1.2设置井道围壁时，轿厢地坎与面对轿厢入口的井道壁最低部件之间的距离不大于0.20m；

（4）轿厢地坎与层门门楣之间或层门地坎与轿厢门楣之间的垂直距离不小于1.00m。

轿厢载有不超过100%额定载重量的任何载荷，在平层位置从静止开始移动的情况下，均应满足上述值。

从上述表述中可以看出，现采用的轿厢意外移动装置是一种事后补救装置，即电梯已发生了轿厢意外移动，UCMP保护装置在一定距离内制停轿厢，防止挤压、剪切等伤害的发生。但此时轿厢已经移动了一定的距离，使乘客产生一定的恐惧心理。例如，当电梯轿厢产生意外移动，保护装置在意外移动了1.0m的地方将轿厢制停，虽然说轿厢意外移动保护装置满足标准的要求，但由于已经产生了1.0m的移动，将使乘客产生极大的恐惧心理，造成一定的心理伤害[5]。

综上所述，现采用的电梯轿厢意外移动安全装置是一种事后补救装置，其保护作用具有不充分性。仅仅能避免由驱动主机或驱动系统的原因引起的轿厢意外移动事故对乘客的人身伤害，而且并不能避免对乘客的心理伤害。因此，本文提出了一种新的保护装置设计方案，为电梯轿厢意外移动研究提供了新的思路和参考。

3 轿厢意外移动装置设计

3.1 设计目的

本文从防止轿厢产生意外移动的思路出发，采用固定轿厢的方式，设计出一种新的电梯轿厢意外移动保护装置，能够在电梯门未完全关闭时，始终对轿厢保持锁止状态，只有在电梯门完全关闭时，才能解除锁止。该装置能够完全避免电梯门未完全关闭时电梯轿厢意外移动事故的发生，最大程度的提高现有电梯的安全性，有效保护电梯设备的安全和乘客的人身安全。

3.2 设计方案

该装置包括：与轿厢开门电机相连的传动装置和对轿厢进行锁止的执行装置。传动装置包括主传动杆和传动轮，主传动杆沿垂直于轿厢的方向固定在轿顶上并能够自由转动，传动轮在轿厢的边缘与主传动杆垂直布置，主传动杆与传动轮通过传动部件连接，执行装置与传动轮在同一垂直面上布置，执行装置由轿顶内侧向边缘方向依次弹簧挡板、弹簧、插杆、插板布置。

该装置通过开门电机作为驱动机构。当电梯门开启时，开门电机驱动主传动杆同步转动，主传动杆与传动轮带动拨块与同侧轿门同步向轿厢边缘运行，此时释放挡块，插杆在弹簧的作用下插入插板，对轿厢进行锁止，则电梯不能上下运行；在门关闭时，拨块与门同步由轿厢边缘向内侧运行，拨块与挡块的距离逐渐减小，在轿门关闭的最后阶段，拨块与挡块接触，拨块带动挡块一同运行，拨动插杆向开启方向运行，直至电梯门最后完全关闭，插杆完全开启，轿厢完全释放，电梯可以正常运行。

3.3 设计原理

该装置的具体结构及保护原理如图3所示，开门电机、主传动杆、传动轮、插杆，弹簧挡板均固定在轿顶上，并且主传动杆能够自由转动，插杆能够沿轴向滑动，插板固定在导轨架或井道壁上，插板上开有插孔，插杆分别与传动轮在同一垂直面上下布置，插杆设有挡块，传动轮的传动带上设有拨块。

图3 装置结构图

具体连接关系如下：开门电机3上装有两个传动轮1和2，传动轮1与轿门相连，传动轮2与主传动杆5相连，主传动杆5与开门电机3保持同步转动，主传动杆5与传动轮11、17相连并保持同步转动，执行装置自轿厢内侧向轿厢边缘方向依次是弹簧挡板7、23、弹簧8、22、插杆9、19、插板10、18，插杆固定在轿厢顶部，并能自由前后滑动。

当电梯门处于关闭状态时，如图3（a）所示，弹簧8、22处于压缩状态，拨块13、20拨住挡块14、21在靠近主传动杆5的一侧，此时轿厢可以上下正常运行，当轿厢门开启时，如图3（b）所示，开门电机3、主传动杆5、传动轮11、17同步转动，拨块13、20 与同侧的轿门同步向轿厢边缘方向运行，并释放挡块14、21，插杆9、19在弹簧8、22的作用下插入插板10、18，轿厢被锁止，电梯不能上下运行，当弹簧8、22复位后，执行装置停止运行并保持锁止状态；当轿厢门关闭时，如图3（a）所示，拨块13、20与轿门同步由轿厢边缘向内侧运行，拨块13、20与挡块14、21的距离逐渐减小，在电梯门关闭最后阶段，拨块13、20分别与挡块14、21接触，带动插杆9、19向内侧运行，直至电梯门完全关闭，带动插杆9、19完全离开插板10、18，轿厢恢复运行状态，电梯可以上下运行。

在电梯正常运行过程中，此装置随着电梯轿厢的开关门运行。电梯轿厢开门时，插杆插入插板，插板内开口留有一定的余量，此时仅仅保持对电梯轿厢的锁止状态，插杆并不受上下方向的力，仅仅当电梯轿厢开门产生意外移动时，电梯轿厢产生位置偏离，插板对插杆产生限制力，进而限制了轿厢的上下运行，防止电梯轿厢继续偏离，避免电梯轿厢开门时的意外移动事故。至于插杆的强度、插杆在轿厢的固定位置以及各部件的尺寸等，需要针对不同品牌、不同型号、不同载重量的电梯进行具体设计。

与现有技术相比，该防止电梯轿厢意外移动的安全装置，完全解决了电梯开门行程对插杆行程的影响及井道空间的限制，实现在电梯门未完全关闭时，一直保持对轿厢的锁止状态，能够完全避免在电梯门未完全关闭时发生的电梯轿厢意外移动的严重事故，最大限度地降低了电梯意外移动导致的安全风险；同时，该装置执行机构在电梯两侧分别锁止，保持了电梯轿厢的平衡，避免了发生意外移动时对电梯结构的破坏。因此，该装置对保护乘客的人身安全和电梯设备的安全具有一定的实用价值。

4 结束语

电梯轿厢意外移动事故严重威胁电梯乘客生命和财产安全，设计一套安全、可靠的电梯轿厢意外保护装置，已成为电梯行业从业者研究的焦点。本文通过对轿厢意外移动原因及现采用的UCMP装置的保护原理进行了分析，本文从防止轿厢产生意外移动的思路出发，采用固定轿厢的方式，设计了一种新的防止轿厢移动保护装置，能够实现电梯门未完全关闭时对电梯轿厢的锁止，能够完全避免电梯门未完全关闭时电梯轿厢意外移动事故，为轿厢意外移动的研究和设计提供了新的思路和参考。