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1、2023/5/24,自动扶梯的逆转事故与防逆转保护,孙立新,学习交流,2023/5/24,2,引言,近期发生的深圳与北京地铁自动扶梯逆转事故，引发了社会舆论对电梯运行安全的关注，尤其是对自动扶梯运行安全的关注。本文从技术层面对自动扶梯发生逆转的相关问题进行讨论。1 为什么会发生逆转 2 什么故障可能造成逆转 3 防逆转保护措施 4 典型事故案例及分析 5 防逆转检测检验,2023/5/24,3,1 为什么会发生逆转,自动扶梯的“逆转”,是指自动扶梯在运行中非人为改变其运动方向的一种现象。自动扶梯无论是上行还是下行，都有可能发生逆转，满载上行工况发生逆转的概率较高，容易造成下跌、滚落、挤压、踩踏
2、事件，是自动扶梯事故中危害最大的一种。,2023/5/24,4,1 为什么会发生逆转,自动扶梯传动结构简图,2023/5/24,5,1 为什么会发生逆转,自动扶梯的驱动机构,2023/5/24,6,1 为什么会发生逆转,自动扶梯工作原理 自动扶梯是依靠梯路和两旁的扶手组成的传输机械来输送人员。梯路是特殊的板式输送机，扶手是特殊的带式输送机。若干梯级与牵引链联接组成梯路。梯级的结构属于一种特殊形式的四轮小车，有两只主轮和两只辅轮。通过牵引链条与主轮的轮轴铰接而带动梯级沿设置的轨道运行，而辅轮支承梯级上的乘客，也沿着设置的轨道运行。驱动装置以牵引链条为牵引件，又称链条式自动扶梯。这种驱动装置安装在
3、自动扶梯的端部，称作机房。端部驱动结构形式最为普遍，工艺成熟，维修方便。对于一些大提升高度或者有特殊要求时，驱动装置安装在自动扶梯中部的称作中间驱动装置，该驱动装置不需要设置机房。中间驱动结构形式紧凑，能耗低，特别是大提升高度时，可以进行多级驱动。,2023/5/24,7,1 为什么会发生逆转,从自动扶梯传动结构简图与工作原理可知，运送人员的梯级通常是依靠链条牵引而运行的。无论任何原因，当牵引链条的牵引力丧失，或牵引力方向改变时，自动扶梯就可能造成与设定的运行方向改变，也就是通常所说的自动扶梯非操纵“逆转”。日本东京展览会扶梯逆转事故案例视频 深圳扶梯逆转事故案例视频,2023/5/24,8,
4、1 为什么会发生逆转,自动扶梯事故统计：（1）坠落，占事故的15%；（2）运行中发生的逆转，占事故的9%；（3）与物体发生碰撞、剪切占事故的15%；（4）机械部件之间的间隙产生的挤压，占事故43%；（5）跌倒，占事故的9%；,2023/5/24,9,2 什么故障可能造成逆转,2.1电气方面的风险源电网错相、断相、失压等造成电动机反转或驱动力矩不足，造成上行的自动扶梯逆转，特别是在重载上行工况下；低压元件或装置发生短路、粘连、断路等故障，或安全电路、抽动器控制回路等发生故障，使之失效，不能起到该有的保护、控制、制停等作用，使自动扶梯逆转。,2023/5/24,10,2 什么故障可能造成逆转,2.
5、2机械方面的原因（1）联轴器损坏、减速箱传动部件损坏、驱动链条断裂或脱落造成逆转；（2）梯级链发生断链而造成逆转；（3）自动扶梯或自动人行道严重超载，造成电动机力矩不 足而导致逆转；（4）驱动装置与梯级链轮之间的驱动使用皮带，而皮带发 生打滑造成逆转；（5）自动扶梯和自动人行道在运行中突然发生故障导致急 停，而工作制动器不能提供足够的制动力距而导致逆 转。,2023/5/24,11,3 防逆转保护措施,GB 168992011标准对可能发生的逆转风险，提出的要求及防护措施：3.1以下任何一种电气故障，如果不能排除，则本身不应成为自动扶梯和自动人行道危险状态的原因:a)无电压；b)电压降低；c)
6、导线(体)中断；d)对地或对金属构件的绝缘损坏；e)电气元件的短路或断路以及参数或功能的改变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等；f)接触器或继电器的可动衔铁不吸合或吸合不完全；g)接触器或继电器的可动衔铁不释；h)触点不断开；i)触点不闭合。,2023/5/24,12,3 防逆转保护措施,3.2对驱动传动装置的要求:工作制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间的连接应优先采用非摩擦传动元件，例如：轴、齿轮、多排链条、两根或两根以上的单排链条。如果采用摩擦元件,例如：三角传动皮带时（不允许使用平皮带），应采用附加制动器。工作制动器和梯级、踏板或胶带驱动装置之间的所有驱动元件静力计算的安全系数不应小于5
7、(5.4.1.3.2),2023/5/24,13,3 防逆转保护措施,3.3对梯级/踏板/胶带的驱动装置的要求 1)梯级/踏板的链式驱动要求:自动扶梯的梯级应至少用两根链条驱动，梯级的每侧应不少于一根;梯级链应按照名义无限疲劳寿命设计每根链条的安全系数不应小于5;梯级链应进行拉伸试验。2)胶带的滚筒驱动要求:胶带及其接头的安全系数不应小于5.,2023/5/24,14,3 防逆转保护措施,3.4对工作制动器的要求应设置一个制动系统，该制动系统使自动扶梯和自动人行道有一个接近匀减速的制停过程直至停机，并使其保持停止状态。制动系统在使用过程中应无故意延迟。制动系统在下列情况下应能自动工作：a)动力
8、电源失电；b)控制电路失电。,2023/5/24,15,3 防逆转保护措施,3.5对非操作逆转保护装置的要求应设置一个装置，使其在梯级、踏板或胶带改变规定运行方向时自动停止运行.,2023/5/24,16,3 防逆转保护措施,3.6对附加制动器的要求 在下列任何一种情况下，自动扶梯和倾斜式自动人行道应设置一个或多个附加制动器:(1)工作制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间不是用轴、齿轮、多排链条或多根单排链条连接的；(2)工作制动器不是机电式制动器；(3)提升高度h13大于6m。附加制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间应用轴、齿轮、多排链条或多根单排链条连接。不允许采用摩擦传动元件（例如：离合
9、器）构成的连接。,2023/5/24,17,3 防逆转保护措施,3.6.2 所有公共交通型自动扶梯和倾斜式自动人行道,应设置一个或多个附加制动器.附加制动器应能使具有制动载荷向下运行的自动扶梯和自动人行道有效地减速停止，并使其保持静止状态。减速度不应超过1m/s2。附加制动器应为机械式的（利用摩擦原理）.附加制动器在下列任何一种情况下都应起作用：a)在速度超过名义速度1.4 倍之前；b)在梯级、踏板或胶带改变其规定运行方向时.,2023/5/24,18,3 防逆转保护措施,3.7对自动扶梯倾斜角度和额定速度的要求 自动扶梯的名义速度不应大于：自动扶梯倾斜角不大于30时，为0.75m/s；自动扶
10、梯倾斜角大于30但不大于35时，为0.50m/s。,2023/5/24,19,3 防逆转保护措施,3.8 每小时理论输送的人数应符合要求,理论输送能力,2023/5/24,20,3 防逆转保护措施,关于非操作逆转保护装置的研讨（1）标准要求 自动扶梯和6的倾斜式自动人行道应设置一个装置，使其在梯级、踏板或胶带改变规定运行方向时自动停止运行（）。（2）防逆转保护装置构成 a)逆转检测装置 b)制动装置,2023/5/24,21,3 防逆转保护措施,(3)逆转检测装置的形式与位置 非操纵逆转保护装置有机-电式防逆转和光电式防逆转两种形式，一般安装在驱动装置或梯路上，当信号传感装置监测到非操纵逆转信
11、号后，切断主机和制动器供电电源，通过工作制动器和附加制动器动作，使自动扶梯停车。,2023/5/24,22,3 防逆转保护措施,机械式防逆转检测装置,安装在梯级链轮上，上行的自动扶梯发生逆转变为下行时，安全开关动作，切断安全回路，有附加制动器时同时切断附加制动器电源。下行时该开关由下行接触器副触点短接。,2023/5/24,23,3 防逆转保护措施,有多种监控功能，可实施下列检查：)起动检查、梯级缺失检查、超速检查、欠速检查、运行方向逆转检查,用两个接近开关检测梯级辅轮，两开关的间距为梯级节距的三分之二，假定两个连续的辅轮经过同一开关的时间为3，则上行时A测到信号到B测到信号的时间为2，下行时
12、A测到信号到B测到信号的时间为1，据此可以判断扶梯是否逆行。,A,B,2023/5/24,24,3 防逆转保护措施,驱动主机飞轮上有一定间隔的孔，当孔经过接近开关时，接近开关输出电平变化，当飞轮快速旋转时，接近开关输出与速度成比例的脉冲信号，处理器接收此脉冲信号，并将之转换成扶梯速度。当扶梯超速或欠速时，输出信号切断主机供电电源。,2023/5/24,25,3 防逆转保护措施,检测装置安装在主机侧是否符合要求?标准中检测位置没有明确规定 因为附加制动器安装位置没有明确要求，且可以安装在主机侧，此时检测装置位于何处对于最终停梯保护功能来说已不是关键问题。但无论安装在何处，采用的监控装置应该满足安
13、全触点或者安全电路或可编程电子安全相关系统(PESSRAE)的要求。,2023/5/24,26,3 防逆转保护措施,电梯型式试验工作会议上四个型式试验机构对自动扶梯和自动人行道防超速和非操纵逆转保护问题的试验要求尺度和原则问题，达成统一意见如下：A)非操纵逆转和超速保护装置需满足电气安全装置的要求（安全触点、安全电路或可编程电子系统）。在完全贯彻新标准之前，检测的非操纵逆转和超速信号用与主控制系统独立的单独控制器进行处理，然后又该控制器输出给安全回路和控制回路的系统可以认是含有电子元件的安全电路，该安全电路也取得对应的型式试验报告。这情况，型式试验认为是符合GB 168991997标准的。B)
14、待国家局发布执行新标准的通知后，型式试验应按照通知要求的时间，严格执行新标准。,2023/5/24,27,3 防逆转保护措施,（1）双主机型式：一些大提升高度的自动扶梯采用两套驱动主机进行驱动，且将两套驱动主机的工作制动器互为附加制动器,附加制动器的类型：,2023/5/24,28,3 防逆转保护措施,（2）工作制动器型式：自动扶梯的制动系统采用两套工作制动器进行制动，互为附加制动器。,附加制动器的类型：,2023/5/24,29,3 防逆转保护措施,（3）“三菱”品牌采用的一种型式：其设置有电磁线圈脱钩触发机构以及断链保护触发机构。执行机构是一个楔块将与链轮同时旋转的棘轮卡住，或是在断链情况
15、下，一个止档杆将与链轮同时旋转的棘轮卡住，棘轮的静止使其与链轮之间的摩擦元件发生摩擦，直至链轮停止运转。,棘轮,楔块,2023/5/24,30,3 防逆转保护措施,（4）“迅达”品牌采用的一种型式：其设置有电磁线圈脱钩触发机构以及断链保护触发机构。执行元件是一个楔块，楔块卡入制动盘后造成制动盘运转的停止，使制动盘与链轮之间产生摩擦，制动盘与运动链轮之间有摩擦元件，当两个轮子产生摩擦后，摩擦元件产生的摩擦力最终使链轮停止运转。,制动盘,楔块,2023/5/24,31,3 防逆转保护措施,（5）“OITS”品牌采用的一种型式：其设置有电磁线圈脱钩触发机构以及断链保护触发机构。执行机构是一个制动靴。
16、,制动盘,制动靴,制动器线圈,2023/5/24,32,3 防逆转保护措施,“OITS”品牌附加制动器原理图,2023/5/24,33,3 防逆转保护措施,“OITS”品牌附加制动器工作原理：制动靴正常时被一个锁紧挂钩扣在正常的位置并压缩制动靴下部的弹簧，当触发装置动作后，制动靴的锁紧挂钩脱扣，下部的弹簧释放将制动靴顶升至链轮并使其与链轮之间产生摩擦力，摩擦力带动制动靴继续上升一直到止档位置，此时制动靴与链轮之间产生最大的摩擦力，最终摩擦力使运转的链轮逐渐停止下来。,2023/5/24,34,3 防逆转保护措施,辅助制动器：美国标准ASMEA17要求,链条传动式的自动扶梯,应设置作用于驱动主轴
17、的辅助制动器,也称主轴制动器.,2023/5/24,35,4 典型事故案例及分析,事故1：上海地铁一台提升高度8m的扶梯正在向上运行时突然发生故障，并逆转向下溜车，造成梯上14名乘客摔倒，其中1人轻伤。事故的直接原因，是自动扶梯驱动电机与减速箱之间的弹性联轴器中橡胶垫损坏，导致齿轮啮合失效，造成自动扶梯及主链下滑。而引起橡胶垫损坏的主要因素是莘庄站较大的客流量和上海百年未遇的高温天气，使得设备运行工况恶劣，加速橡胶垫的老化。这种情况是非常罕见的，GB16899对于连轴器的失效是不考虑的，因为它相当于电动机与制动器之间采用的是直接连接的方式，所以认为本质是安全的。,2023/5/24,36,4
18、典型事故案例及分析,事故1：因为该台扶梯提升高度达到了8米，按照标准的要求应该设置附加制动器，而该台自动扶梯并没有设置附加制动器，从而在主制动器功能失效的情况下导致了事故的发生。因此，事故的另一个直接原因是制造环节不符合要求。对于上述事故，为了防止重复发生，应该对其它在用同类型式的自动扶梯进行检查，而且对于提升高度超过6m的自动扶梯应该加装附加制动器。,2023/5/24,37,4 典型事故案例及分析,事故2：武汉市宝丰路的易初莲花购物中心由于大量人员为了抢购廉价商品涌入一楼通往二楼的扶梯上使向上运行的扶梯逆转向下运行，造成乘客在下出入口挤压，14人送往医院，1名38岁妇女因胸椎骨折被高位截瘫
19、。,2023/5/24,38,4 典型事故案例及分析,事故2：事故直接原因是自动扶梯严重超载运行，电动机的功率不能提供满足负荷的力矩而产生逆转，即使自动扶梯超速、逆转保护动作，制动器也无法将自动扶梯停止下来，从而导致溜车。间接原因是管理者没有采取措施防止自动扶梯超载。由于自动扶梯本质不能保证超载，其载重量是按人员正常规矩的站立在梯级设计的，如果发生不正常的滥用，安全是不能保证的，因此管理者有责任防止自动扶梯被滥用。,2023/5/24,39,4 典型事故案例及分析,事故2：为了防止事故重复出现，应该加强自动扶梯使用管理的监督检查与宣传，对一些特殊时段自动扶梯的使用制定相应的管理措施并予以实施。
20、,2023/5/24,40,4 典型事故案例及分析,事故3：2010年12月14日上午约8时50分，深圳市地铁1号线国贸站的1台从站台至地铁服务大厅的自动扶梯发生逆转故障，导致多名乘客受伤。,2023/5/24,41,4 典型事故案例及分析,原因分析1 驱动主机移位，已上跳至机仓底板上用于固定主机底板的支撑梁上，并且往梯级下行方向前移。,2023/5/24,42,4 典型事故案例及分析,主机固定示意图,2023/5/24,43,4 典型事故案例及分析,固定主机所使用的T型螺栓、垫片和螺母,2023/5/24,44,4 典型事故案例及分析,驱动主机螺栓固定示意图a：,2023/5/24,45,4
21、 典型事故案例及分析,驱动主机螺栓固定示意图b：,2023/5/24,46,4 典型事故案例及分析,驱动主机螺栓固定示意图c：,2023/5/24,47,4 典型事故案例及分析,1号螺栓并未与主机固定支撑梁相连，而是直接紧 固在主机底板上。,2023/5/24,48,4 典型事故案例及分析,5号螺栓T型头仍然在支座安装槽内，但出现拉伸变形。,2023/5/24,49,4 典型事故案例及分析,6号螺栓T型头出现疲劳断裂，导致T型头部与螺杆脱离.,2023/5/24,50,4 典型事故案例及分析,原因分析2 辅助制动器失效 该扶梯共有两套辅助制动器，每套辅助制动器由制动元件和触发装置组成，其结构完
22、全相同，一组为立式安装，另一组为卧式安装，两套辅助制动器的制动元件共同作用在同一个与驱动链轮同轴的制动轮上，两套辅助制动器的触发控制采用串联连接，保证了两套制动元件动作的同步性。,2023/5/24,51,4 典型事故案例及分析,原因分析2 辅助制动器失效主机发生移位后驱动主轴未发生移位,2023/5/24,52,4 典型事故案例及分析,原因分析2 辅助制动器失效立式附加制动器动作，但制动靴未卡紧制动盘；,2023/5/24,53,4 典型事故案例及分析,原因分析2 辅助制动器失效 卧式附加制动器动作，但制动靴仅一个角接触到制动盘，制动靴与制动梁上的阻块有一段距离。,2023/5/24,54,
23、4 典型事故案例及分析,根据堪查推测，事件发生的过程如下：该扶梯在事件发生时，固定主机的6号螺栓发生断裂，加上之前1、2号螺栓由于松动早已失去固定作用，最终使靠近驱动链侧的主机底板随6号螺栓的失效而向上移位，产生的冲击力又将对面压板的固定螺栓崩掉，压板也失去作用，而其它3根螺栓无法承受冲击载荷和阻止主机底板移位，导致主机底板在扶梯梯极链的作用力上台且向下前倾移位。,2023/5/24,55,4 典型事故案例及分析,主机前倾移位所产生的震动使主机机罩上的手动盘车轮开关动作，该开关的动作切断了控制电路以及制动器的供电，制动器闭合，电动机停止运行，此时，扶梯有瞬间的停止，在此数秒的过程中，随着驱动链
24、轮和梯级链轮之间的距离缩短而使驱动链从张紧到逐步与齿轮啮合以致完全的松脱，进而使断链开关动作。此时载人的扶梯失去动力而发生逆转，断链开关的动作触发辅助制动继电器，使该扶梯的两组辅助制动器动作。但辅助制动器都未能产生有效制动力，使梯级在乘客的自重下继续下溜。,2023/5/24,56,4 典型事故案例及分析,鉴定机构提出的改进建议（1）改进主机固定方式的设计更换不符合国家标准的固定螺栓解决螺栓在紧固时，存在的不能判定T型头是否已经放 置在开口槽内，且已经旋转90的风险增加螺栓防松装置在维修工艺文件中，明确主机螺栓的检查、调整求和方法 对已经安装的同类产品进行检查,2023/5/24,57,4 典
25、型事故案例及分析,鉴定机构提出的改进建议（2）对卧式辅助制动器设计的改进针对容易产生油泥堆积的风险采取相应的防护措施设计；对已经安装使用的同类产品进行改进；对维修保养人员进行相关培训。,2023/5/24,58,4 典型事故案例及分析,事故4：“75”北京地铁四号线自动扶梯事故 今年7月5日上午9时36分，北京地铁四号线动物园站A口上行扶梯发生逆转，正在搭乘电梯的部分乘客摔倒，导致1名少年死亡，20多人受伤。,2023/5/24,59,4 典型事故案例及分析,事故4：事故调查结果称，自动扶梯发生事故，主要有三大原因，导致扶梯运行中驱动主机固定螺栓发生断裂，造成主机倾覆，驱动链条脱落，梯级失去上
26、行动力逆向下滑，辅助制动器开关未正常启动，导致事故发生。,2023/5/24,60,4 典型事故案例及分析,事故4：三大原因为:事故扶梯从双主机到单主机的设计变更，未进行动载荷设计核算，构成设计缺陷;螺栓长度和螺栓附着面加工不符合设计要求，制造存在缺陷;主机固定螺栓松动、安全保护装置调整不正确，日常维护保养不符合要求。,2023/5/24,61,5 防逆转检测检验,2023/5/24,62,5 防逆转检测检验,工作制动器验证制动力时的注意事项：对工作制动器进行满载下行时的制停距离测试，其制停距离应该在最大值的范围内；对工作制动器进行空载上、下行制停距离测试时，测试的距离应该接近最小值，如果接近
27、最大值，当自动扶梯满载运行时，工作抽动器有不能可靠制停的风险。,2023/5/24,63,5 防逆转检测检验,非操纵逆转保护装置动作可靠性和附加制动器防逆转性能动作可靠性的验证方法：人为拆除接入驱动电机的电源线，启动自动扶梯上行，此时电机无动力输出，自动扶梯无法上行，再人工盘车使扶梯向下运行，此时，主回路和安全回路应失电，工作制动器和附加制动器应动作。,2023/5/24,64,5 防逆转检测检验,附加制动器制动力的验证方法：先将工作制动器人为设置失效，将总制动栽荷砝码均匀颁布在自动扶梯上部2/3的梯级上，然后向下运行自动扶梯，待扶梯达到额定速度时，人为动作附加制动器，自动扶梯应能有效减速至停
28、止下来。,2023/5/24,65,结束语,对深圳、北京的地铁自动扶梯事故的反思 结合去年12月深圳地铁事故情况以及多起自动扶梯事故案例，讨论认为，这些事故对社会和电梯行业的震动较大，过去认为自动扶梯事故伤害程度远小于垂直电梯，一般不会引起公众和媒体关注。但从现实来看，自动扶梯是连续运输设备，运客量大，且大多设在公共交通的出入口，客流量远大于国外的同类使用场合，事故伤及的主要对象与垂直电梯不一样，自动扶梯伤及的主要是使用者（乘客），而垂直电梯以安装、维保中的事故居多。因此应该充分关注作为公共交通出入口的自动扶梯的安全运行。,2023/5/24,66,结束语,（1）对于诸如地铁大客流出入口选用的
29、自动扶梯，应综合考虑使用寿命和经济性的关系，应尽量选用使用寿命长，质量可靠稳定的重载型自动扶梯（建议将美国公共运输协会的“重载自动扶梯设计指南”Heavy-Duty Transportation System Escalator Design Guidelines（APTA RT-RP-FS-007-02）推荐给地铁建设部门）。首先从源头选择长寿命、高质量的自动扶梯；虽然我国也有自动扶梯的制造与安装安全规范，也有公共交通型自动扶梯的一般规定，但国家标准是最低的基本安全要求。,2023/5/24,67,结束语,（2）加强维保队伍的管理和监督 深圳、北京地铁事故发生的重要原因之一是维保不到位。电梯
30、每年以20%以上的速度在增长，但维保人员的技术素质以及维保单位的管理水平跟不上电梯技术和数量的发展，因此应该加强对电梯维保队伍的管理和监督。,2023/5/24,68,结束语,（3）对自动扶梯的重要部件应实施监督抽查 从多起自动扶梯事故的技术分析看，涉及的重要部件有驱动链、梯级、附加制动器等。如:驱动链的链片材质有问题；梯级轻量化后的强度和寿命有问题；附加制动器的功能和制停性能达不到规定要求。由于扶梯部件未实施制造许可，且很多的自动扶梯整机厂以组装及OEM的方式生产，这些重要部件难于控制质量。因此建议对自动扶梯的重要部件应实施监督抽查。,2023/5/24,69,结束语,当前自动扶梯可能存在的风险及建议采取的措施 建议解决的措施分类：A针对性立刻解决;B提醒企业注意 C提醒监管关注;D将来法规强化;E 需要立项研究,2023/5/24,70,结束语,2023/5/24,71,结束语,
