常见自动扶梯和自动人行道附加制动器失效分析

常见自动扶梯和自动人行道附加制动器失效分析

卢景润雷科锋

广东省特种设备检测研究院东莞检测院

摘要：“附加制动器”通常是设置在城市轨道交通、火车站、机场等人流量密集场所使用的公共交通型自动扶梯和自动人行道上，是高负荷运载设备十分重要的安全部件。其主要作用是在工作制动器失效、自动扶梯非操作逆转、超速的紧急情况下（特别是高负荷下）起到减速停梯的作用。本文结合我院近期对地铁某2线检验的实际情况，对所使用的几个品牌的公共交通型附加制动器的工作原理和失效原因进行案例分析，以便引起制造、安装、检验单位的重视和参考，加强对附加制动器设计改进及安装调整，提高附加制动器的可靠性。

关键词：自动扶梯附加制动器逆转有载试验失效

一、附加制动器的设置要求

GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》第5.4.2.2.4条规定在下列任何一种情况下，自动扶梯和倾斜式自动人行道应当设置一个或多个机械式（利用摩擦原理）附加制动器：

①工作制动器和梯级、踏板或者胶带驱动装置之间不是用轴、齿轮、多排链条、多根单排链条连接的；

②工作制动器不是机—电式制动器；

③提升高度超过6.0m；

④公共交通型。

1、附加制动器的性能要求

GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道制作与安装安全规范》第5.4.2.2.2条款中对附加制动器有以下规定：附加制动器应能使具有制动载荷向下运动的自动扶梯和自动人行道有效的减速停止，并使其保持静止状态，减速度不应超过1.0m/s2。附加制动器动作时，不必保证对工作制动器所要求的制停距离。第5.4.2.2.5规定如果电源发生故障或安全回路失电，允许附加制动器和工作制动器同时动作，此时制停条件应符合5.4.2.1.3.2和5.4.2.1.3.4的空载和有载向下制停距离要求。否则，附加制动器和工作制动器只允许在5.4.2.2.4规定下的超速1.4倍和逆转情况下同步动作。

二、检验中几种附加制动器失效案例

案例一：地铁某2线某森公司FT732公共交通型附加制动器失效

地铁某2线FT732型公共交通型自动扶梯具体参数为：梯级名义宽度1000mm，名义速度0.5m/s，提升高度为8.8m，上驱动站两侧双主机分别驱动，附加制动器的结构型式为制动器（图1、图2）作用在梯级链轮轴上。

现场检验发现蒂森FT732型附加制动器功能满足：a）在速度超过名义速度1.4倍之前动作；b）在梯级非正常改变其运行方向时与工作制动器同步动作；电源发生故障或安全回路失电时，附加制动器在工作制动器动作后，延迟动作。根据厂家试验方法，在该扶梯上部2/3梯级上放满制动载荷，人为使双主机驱动的工作制动器失效，断开主电源，电磁阀驱动的附加制动器失电动作，梯级向下滑溜无明显减速效果，无法使梯级有效减速并停止。

某森公司FT732型公共交通型自动扶梯的附加制动器在失电后，在压缩弹簧的作用下使推杆上的棘爪卡入梯级链轮轴上的棘轮卡槽内，作用于梯级链轮轴上，中间棘轮刹死后，两边梯级链轮由于重力（试验载荷和梯级自重）的作用惯性向下运动，通过摩擦片来柔性制动，当六角螺栓扭得越紧，碟形弹簧压缩的越紧，压盘与棘轮的贴合力更大，棘轮与其两侧的制动衬面的摩擦力越大，故附加制动器的制动力越大。附加制动器的制动性能通常可以通过调节压盘上六角螺栓的组件和螺栓的碟形弹簧来调节其预应力力矩，改变摩擦力的大小，从而调整附加制动器的制动力。现场查阅制造厂家的安装使用维护说明书，该提升高度的自动扶梯调校预应力力矩应不小于150N，但现场用力矩扳手测出该自动扶梯六角螺栓的预应力力矩仅100N,安装调试人员在装好扶梯后并没有用力矩扳手将预应力力矩调整到制造厂家规定值，使得棘轮与其两侧压盘的摩擦力过小，导致附加制动器制动性能下降，且由于该附加制动器是延迟动作的，附加制动器制停扶梯瞬时速度较大，所以无法使装有制动载荷向下运行的自动扶梯有效的减速停止。

案例二：地铁某2线某菱公司HEP-BF系列公共交通型附加制动器失效

某菱公司HE系列公共交通型自动扶梯参数为：梯级名义宽度1000mm，名义速度0.5m/s，提升高度为8.8m。HE系列的附加制动器实物结构如图3、图4所示。该附加制动器是固定在一侧链轮上，包括一个棘轮，设置于制动盘和制动压盘之间，制动盘通过螺栓直接与梯级驱动链轮相互固定连接。制动压盘通过预紧螺栓与棘轮相连接，预紧螺栓上有碟形弹簧，为制动盘、制动压盘和棘轮之间提供静摩擦力。正常运行时，梯级链轮带动制动盘同步转动，同时制动压盘和棘轮在静摩擦力的作用下与制动盘保持同步转动。当电磁铁失电，在压缩弹簧的作用力下，棘爪卡住棘轮，通过棘轮和制动压盘之间的预应力力矩产生的滑动摩擦力制停驱动梯级的链轮，完成制动过程。

该附加制动器有四种触发方式：①速度超过额定速度并达到额定速度的140%之前；②主机与驱动轮之间的驱动链链断裂、松脱时（除电气外同时以机械方式卡住棘轮）；③在扶梯非正常改变其规定运行方向时；④断电。

现场根据制造厂家试验方法，在该扶梯上部2/3梯级上放满制动载荷，人为使工作制动器失效，触发附加制动器，梯级无明显减速向下滑溜，附加制动器无法使梯级有效减速并停止。

查看附加制动器的动作情况，发现限位开关已经断开，棘轮爪在压缩弹簧的作用下向上运动，但是仍离棘轮最外侧弧线边缘有2mm距离，棘轮爪未卡入棘轮。参考随机文件中的安装维护说明书对附加制动器的安装尺寸要求，发现挡块螺栓和弹簧座上的止动螺母已经松动，导致棘轮爪与棘轮间隙（CC处间隙）为15mm，预压缩弹簧为47mm（DD尺寸），该尺寸偏差是导致试验失败的主要原因。

根据现场扶梯附加制动器失效的原因，查阅安装工艺文件的技术要求，实施调整工作：通过棘轮爪下的挡块螺栓来调整CC尺寸为10±2mm，调整完成后通过挡块螺栓上的止动螺母固定；调整预压缩弹簧尺寸DD为44mm后用弹簧座螺栓上的止动螺母固定，然后压下棘轮爪并保持，使螺栓与制动杆接触，调整挡块螺栓至FF尺寸为0.2～0.3mm后用止动螺母固定，然后如图4所示，调整伞形螺栓，使开关动作后开关触头压入约2mm，最后检查附加制动器动作检测开关EBR是否动作正常,棘轮爪应能转动活络。现场试验经调整后的附加制动器能有效制停装有试验载荷的梯级，试验验证以上调试可行。

三、检验附加制动器应注意的一些问题

（1）进行附加制动器有载试验之前必须先验证工作制动器的制动性能，根据TSGT7005——2012中10.3条款要求：自动扶梯有载试验制停距离应满足：名义速度为0.50m/s，制停距离范围为0.20～1.00m；名义速度为0.65m/s，制停距离范围为0.30m～1.30m。如果制动载荷接近下机舱梳齿板大约3～4个梯级距离之前，梯级仍未制停，应立即让工作制动器参与制动，避免载荷损坏设备。

（2）验收检验时，因为不同制造厂家的附加制动器的结构形式多样，建议制造厂家或安装单位现场准备好附加制动器的试验方法、制动力矩的调整方法、部件安装图以及调整附加制动器的一些专用工具，以期提高检验效率和试验成功率。

（3）定期检验过程中,由施工单位或维护保养单位按照制造厂家提供的方法进行试验。由于制造厂家提供的试验方法一般不进行有载试验，但从近年来自动扶梯事故的原因分析可知，附加制动器动作后未能有效制停满载的自动扶梯是其中一个重要的原因，因此建议对提升高度大于6米的和公共交通型等配备有附加制动器的自动扶梯，进行一次载荷试验。对载荷试验附加制动器会造成设备严重磨损的，可以用静载试验代替动载试验，以免对设备造成不可逆的破坏。

（4）附加制动器在载荷试验后，应根据制造厂家的使用维护说明书，再次检查其预应力力矩、制动摩擦片、电磁阀连杆机构是否正常，重新调整附加制动器参数使其符合设计要求，确保载荷试验后附加制动器保持其制动性能。

参考文献：

[1]TSGT7005——2012《电梯监督检验和定期检验规则——自动扶梯与自动人行道》

[2]GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》

[3]《电梯检验工作手册》