电梯轿厢意外移动距离测量装置研究

王磊，王齐刚，蒋涛

（上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 200333）

电梯检规提出轿厢意外移动保护装置试验要求，轿厢在井道上部空载，以型式试验证书所给出的试验速度上行并触发制停部件，仅使用制停部件能使电梯停止，轿厢的意外移动距离在型式试验证书给出的范围内。检验过程中，施工调试人员可根据电梯制造单位提供的试验方法对电梯轿厢意外移动保护装置功能进行试验并由检验人员现场确认。而有关轿厢的意外移动距离值很难准确测量，电梯制造单位提供的轿厢意外移动保护装置型式试验证书中并未提供准确的测量方法，轿厢意外移动距离值测量是检验中的一个难点。本文提出一套测量装置，通过相应测量方法测量和计算，从而验证轿厢意外移动距离是否在型式试验证书给出的范围内。

1 轿厢意外移动保护装置简介

轿厢意外移动是指在开锁区域内且开门状态下，轿厢无指令离开层站的移动，不包含装卸载引起的移动。轿厢意外移动的常见原因有：电梯制动器制动力力矩不足、传动装置失效、控制系统故障导致停梯开闸、门锁回路被人为短接等。轿厢一旦发生意外移动，会对乘客造成剪切、挤压等严重伤害。为了减少此类事故的发生，GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第1号修改单中提出轿厢意外移动保护装置（unintended car movement protection system简称UCMP），当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控制系统的任何单一元件失效引起轿厢离开层站的意外移动，轿厢意外移动保护装置应制停电梯。轿厢意外移动保护装置由检测子系统、制停子系统和自监测子系统组成，检测子系统检测轿厢是否发生意外移动，当检测子系统检测到轿厢发生意外移动时触发制停子系统动作，由制停子系统制停轿厢。电梯通过配置轿厢意外移动保护装置可以有效避免“开门溜车”事故的发生。

2 电梯轿厢意外移动距离测量装置原理

本文提出了一种电梯轿厢意外移动距离测量装置，该装置采用近距离无线传输Zigbee技术，通过建立无线传感网络完成整个测量过程。

该装置系统原理如图1所示，轿厢位置信号由平层感应器信号变化获取并传输给微控制器，位移传感器用来测量距离。微控制器和协调器（Zigbee协调节点）进行串口连接，两者通过串口通信协议进行数据交互。终端设备（Zigbee终端节点）对位移传感器进行数据采集和控制，其自身具备模数转换功能，将位移传感器采集的模拟量转化为数字量。Zigbee协调节点主要负责完成Zigbee终端节点的数据解析和转发功能。而Zigbee终端节点主要负责接收从Zigbee协调节点发来的指令，对相应的终端设备进行控制，如获取位移传感器的数据值并反馈给Zigbee协调节点。Zigbee协调器节点解析信息并转发给微控制器。Zigbee协调节点和Zigbee终端节点通过相关通信协议进行通信。微控制器对位移传感器测量数据进行处理并计算出距离值。

图1 系统原理图

如图2所示为电梯轿厢意外移动距离测量装置系统结构图，位移传感器安装于轿厢顶部，测量其与井道顶面的距离值h，微控制器进入测量模式，轿厢位于次顶层平层位置，电梯进行轿厢意外移动保护装置功能试验，通过操作控制柜驱动电梯以型式试验证书给出的试验速度上行，当电梯运行至脱离平层位置，平层感应器给微控制器轿厢位置信号，微控制器通过无线通信方式采集位移传感器测量数据作为起点值，电梯运行至轿厢意外移动保护装置制停子系统制停电梯，位移传感器测量终点距离值并传输给微控制器。微控制器通过起点和终点距离值计算出轿厢意外移动距离值。

图2 测量系统结构图

为提高准确性，在计算轿厢实际意外移动距离时应进行补偿。设电梯检测子系统的响应时间为T1，微控制器响应电梯位置传感器信号变化直至微控制器采集到位移传感器初始位置数据的系统响应时间为T2。设定电梯型式试验规定的运行速度为V，由微控制器计算得出轿厢意外移动距离为S1，轿厢实际意外移动距离为S，则：

3 Zigbee无线模块设计

本设计采用TI公司CC2530芯片作为无线传感模块，芯片釆用8051微控制器内核，建立在基于标准协议IEEE802.15.4之上的Zigbee协议栈，CC2530片上集成了高灵敏度，抗干扰性强的射频收发组件电路。该芯片ADC具备 14位的模拟数字转换，能满足位移传感器的数据精度。如图3所示为Zigbee无线模块原理图，阻容巴伦电路作为外部天线电路实现无线通信功能，C19、C20为隔直电容，C21与L4构成高通滤波器，C22与L5构成低通滤波器，信号经两种滤波器处理后，相位分别超前和滞后了90°，从而实现了差分信号到单端信号的转换。

图3 Zigbee无线模块原理图

图4 所示为轿厢意外移动距离测量装置测量过程主程序流程图，系统初始化完成进入UCMP测试程序，当微控制器收到轿厢脱离平层感应器位置信号，微控制器采集位移传感器初始位移数据，当UCMP制停轿厢，微控制器采集位移传感器最终距离数据并通过相应算法计算出距离值。

图4 主程序流程图

4 结语

本文研究了一种电梯轿厢意外移动距离测量装置，该系统装置采用低成本、低功耗的Zigbee无线传输技术，结构简单、准确性高，可应用于检验过程中电梯轿厢意外移动距离测量。