第八章 自动扶梯与自动人行道
自动扶梯(escalator)是带有循环运行梯级,用于向上或向下倾斜输送乘客的固定式电力驱动设备;自动人行道(passenger conveyor)是带有循环运行(板式或带式)走道,用于水平或倾斜角不大于12°输送乘客的固定电力驱动设备。
自动扶梯由一系列的梯级与两根牵引链条连接在一起,沿事先制作成形并布置好的闭合导轨运行,构成自动扶梯的梯路。各个梯级在梯路工作段和梯路过渡段必须严格保证水平,供乘客站立,扶梯两侧装有与梯路同步运行的扶手带装置,以供乘客扶持之用。为保证乘客搭乘自动扶梯的安全,在该系统内装设了多种安全装置。
自动人行道也是一种运载乘客的连续输送机械,它与自动扶梯不同之处在于梯路始终处于平面状态(梯级运行方向与水平面夹角不大于12°),两侧装设有扶手带装置以供乘客扶持之用。
上述两种产品均具有在一定方向上大量连续地输送乘客能力,并且具有结构紧凑、安全可靠、安装维修方便等特点。同时自动扶梯与自动人行道还能够与外界环境相互配合补充,起到对环境的装饰美化作用,因此在车站、码头、机场、商场等人流密度大的场合得到了广泛应用。
虽然自动扶梯和自动人行道等都可以承担垂直输送乘客的任务,但从定义上讲,它们不能被认定为电梯。
8.1 自动扶梯与自动人行道的基本参数
自动扶梯和自动人行道的基本参数有提升高度H、输送能力Q、运行速度v、梯级宽度z及梯路倾角α等几项。
提升高度H:提升高度是建筑物上、下层楼之间的高度,并可分为小、中、大三种高度分类。
理论输送能力Ct:输送能力为每小时输送乘客人数。当自动扶梯或自动人行道各梯级被人员占满时,理论上的最大输送能力,其计算公式为:
Ct= 3600kv / t级
式中:t级— 一个梯级的平均深度或与此深度相等的踏板的可见长度(m);
K— 一个梯级或每段可见长度为t级的踏板上能承载的乘客人数;
V— 梯级的运行速度(m/s)。
一般情况下,t级是定值(0.4m/s),速度v应按照规范选取。自动扶梯或自动人行道的输送能力取决于人数k,按照国家标准要求:
名义宽度z1=0.6m时,k=1.0;
名义宽度z1=0.8m时,k=1.5;
名义宽度z1=1.0m时,k=2.0。
运行速度v:自动扶梯或自动人行道运行速度的大小,直接关系到乘客在梯上停留时间。速度过快则不能顺利登梯,过慢则影响输送效率。国家规定在扶梯倾角不大于30°时,其运行速度不应超过0.75m/s;当倾角大于30°且小于35°时,其运行速度不得超过0.5m/s。自动人行道的运行速度不得大于0.75m/s,但踏步宽度不超过1.1m时,允许其最大速度达到0.9m/s。
梯级宽度z1:我国目前采用的梯级宽度单人为0.6m,双人为1.0m,另外还有0.8m宽度规格。
倾斜角α:倾斜角为梯级、踏板运行方向与水平面间的夹角,出于使用安全性方面的考虑,倾斜角α一般不大于30°。
8.2 自动扶梯的基本构造
8.2.1 自动扶梯的类型
自动扶梯可以按不同的分类方法进行多种分类。
1、根据驱动方式可分为:链条式(端部驱动)和齿轮齿条式(中间驱动)两类;
2、按运行速度可分为:恒速式和可调速式两种;
3、按梯级运行方式可分为:直线型、螺旋型等几种;
4、按梯级宽度可分为:1000mm、800mm和600mm等;
5、按倾斜角度可分为:30°、35°和27.3°等几类;
6、按提升高度可分为:小提升高度(3~10m)、中等提升高度(10~45m)、大提升高度(45m以上)等几类。
另外根据自动扶梯的使用场合可分为公共交通型和商用型,所谓公共交通型是指该扶梯属于公共交通系统的一个组成部分,适应每周运行时间约140小时,且在任何3小时的间隔内持续重载工作时间不小于0.5小时,其载荷应达到100%制动载荷的自动扶梯;公共交通型以外的均称为商用型。同时自动扶梯还可分为苗条型(采用全玻璃透明护栏板、无扶手照明、隐藏式扶手带支撑的自动扶梯)、直达型(跨层连接,提升高度较大的自动扶梯)、节能型(有乘客使用时,自动扶梯按额定速度运行,无乘客时则低速或停止运行)等几类。
8.2.2 自动扶梯结构概述
图8-1为常见链条驱动式自动扶梯的结构图,它一般由梯级、牵引链条、梯路导轨系统、驱动装置、张紧装置、扶手装置和金属桁架结构等组成,其中梯级、牵引链条及梯路导轨系统广义上可称为自动扶梯梯路。
1、梯级
梯级是一种特殊结构的小车,有主轮、辅轮各2只。梯级的主轮轮轴与牵引链条铰接在一起,辅轮轴不与牵引链条连接,所有梯级沿事先布置好且有一定规律的导轨运行,保证在自动扶梯上层分支导轨上运行时保持梯级水平,下层分支导轨上运行时则梯级倒挂运行。
梯级是扶梯中数量最多的部件,一般小提升高度的自动扶梯中有50~100个梯级,大提升高度扶梯中会多达600~700只梯级。由于梯级数量众多、工作负荷大、始终运转,所以梯级的质量决定了自动扶梯的性能和质量。我们要求梯级自重小、装拆维修方便、工艺性好、使用安全可靠等,目前梯级多采用铝合金或不锈钢材质整体压铸而成。
图8-1 自动扶梯结构图
1、楼层板;2、扶手带;3、护壁板;4、梯级;5、端部驱动装置;6、牵引链轮;7、牵引链条;
在每个梯级中,还可根据其功能区分为梯级踏板、踢板、车轮等部分,每个部分的结构特点见图8-2所示。梯级踏板表面应具有凹槽,它的作用是使梯级通过扶梯上下出入口时,能嵌在梳齿板中,保证乘客安全,防止将脚或物品卡入受伤;另外能增大摩擦力,防止乘客在梯级上滑倒。槽的节距应有较高精度,一般槽深为10mm,槽宽为5~7mm;槽齿顶宽为2.5~5mm;踢板面为圆弧面,小提升高度扶梯的梯级踢板做成有齿的,而在梯级踏板的后端也做成齿形,这样可以使后一个梯级踏板后端的齿嵌入前一个梯级踢板的齿槽内,使各梯级间相互进行导向,大提升高度自动扶梯踢板可做成光面。车轮是每个梯级上最为重要的部分,一个梯级有四只车轮,两只铰接于牵引链条上的为主轮,两只直接装在梯级支架短轴上的称辅轮。扶梯梯级车轮的特点是工作转速较低(约为80~140转/分),工作载荷大(8000N或更大),外形尺寸受到限制(直径70~180mm),所以决定车轮使用寿命的主要因素是轮圈材料和轴承。轮圈材料可采用橡胶、塑料等制成,橡胶轮圈可使梯级运转平稳,减少噪声,目前较多采用聚氨酯橡胶代替过去常用的丁晴橡胶。公共交通型自动扶梯的主轮宽度一般较大,多为50mm,以增加车轮的耐用性;而普通型自动扶梯的主轮轮缘宽度约为30mm。
梯级具有几个重要尺寸参数:
(1)、梯级宽度:常见为600、800、1000mm等;
(2)、梯级深度:即梯级踏板的深度,是乘客双脚与梯级接触的部位,为保证乘客能够稳定的站立,此尺寸须大于380mm;
(3)、梯级基距:主轮与辅轮之间距离,一般为310~350mm之间;
(4)、轨距:即梯级中两主轮之间的距离;
(5)、梯级间距:一般为400~405mm之间。
其中对梯级结构影响较大的参数是基距,基距一般分为短基距、长基距和中基距三种。短基距梯级制造方便,能减小牵引轮直径,使自动扶梯结构紧凑,但会带来梯级稳定性差的问题;长基距梯级避免了稳定性差的问题,运转平稳,但整体结构尺寸变大,牵引链轮直径变大;我国目前多采用中基距梯级。
2、牵引构件
自动扶梯的动力牵引装置根据其安装在扶梯上的位置,分为采用牵引链条的端部驱动和采用牵引齿条的中部驱动两种。使用牵引链条的端部驱动装置装在扶梯水平直级区段的末端,即所谓端部驱动式;使用牵引齿条的中部驱动装置则在倾斜直线区段上、下分支的当中,即所谓中间驱动式。
(1)、牵引链条
端部驱动装置所用的牵引链条一般为套筒滚子链,它由链片、小轴和套筒等组成。在我国自动扶梯制造业中,一般都采用普通套筒滚子链,因为这种链条具有较高的可靠性且安装方便。目前所采用的牵引链条分段长度一般为1.6m,为了减少左右两根牵引链条在运转中发生偏差而引起梯级的偏斜,对梯级两侧同一区段的两根牵引链条的长度公差应该进行选配,
保证同一区段两根牵引链条的长度累积误差尽量接近,所以牵引链条在生产后出厂时,就应标明选配的长度公差。
牵引链条是自动扶梯主要的传递动力构件,其质量及运行情况直接影响到自动扶梯的运行平稳和噪声,图8-3所示为常用牵引链条的结构。梯级主轮可置于牵引链条的内侧(如图8-3a)或外侧,也可置于牵引链条的两个链片之间(如图8-3b)。梯级主轮置于牵引链轮内、外侧的链条的结构,可采用较大的主轮,例如直径为100mm或更大,能承受较大的轮压,可以使用大尺寸的链片,且链片在进行调质处理后,适用于公共交通型等长期重载工况的自动扶梯;对于装在牵引链条两链片之间的主轮,既是梯级的承载件,又是与牵引链轮相啮合的啮合件,因而主轮直径受到限制,图8-3b所示的结构直径为70mm。主轮外圈由耐磨塑料制成,内装高质量轴承。这种特殊塑料的轮外圈既可满足轮压的要求,又可降低噪声,适用于提升高度较低的普通型自动扶梯。
节距是牵引链条的主要参数,节距小链条工作平稳,但是关节增多,链条自重和成本加大,而且关节处的摩擦损失大;反之,节距大则自重轻,价格便宜,但为保持工作平稳,链轮齿数和直径也要增大,这就加大了驱动装置和张紧装置的外形尺寸。一般自动扶梯两梯级间的节距采用400~406.4mm,牵引链条节距有:67.7、100、101.6、135、200mm等几种。大提升高度扶梯采用大节距牵引链条,例如提升高度60m的自动扶梯采用200mm节距的牵引链条;小提升高度自动扶梯采用小节距牵引链条,例如4m自动扶梯则可采用67.7mm节距链条。
如前所述,自动扶梯向上运动时,在牵引链条的闭合环路上,牵引链轮绕入分支处受力最大,因此,在该处牵引链条断裂的可能性最大,特别当满载时。如果牵引链条在该处断裂,则该断裂处以下的梯级与牵引链条将一起急速向下移动而弯折,从而使该处产生一空洞,可能造成乘客受到伤害,这一情况必须得到有效预防。图8-4所示是防止牵引链条断链弯折的一种结构:与梯级主轮铰接的链片上各伸出一段相互对着的锁挡,其间隙为1mm,同时在梯级主轮上方装有反轨,在牵引链条上装有压链反板,当断链时,由于压链反板压着牵引链条,使它不能向上弯折,又由于两链片的锁挡相互顶着,使链条不能向下弯折,于是在断链的瞬间,牵引链条类似一个刚性的支撑物支撑在倾斜的梯路中,从而使一系列梯极基本保持在原来位置,确保乘客安全。
(2)、牵引齿条
中间驱动装置所使用的牵引构件是牵引齿条,它多为一侧有齿。两梯级间用一节牵引齿条连接,中间驱动装置机组上的传动链条的销轴与牵引齿条相啮合以传递动力,图8-5所示的是中间驱动装置所用的牵引齿条结构。
牵引齿条的的另一种结构形式是:齿条两侧都制成齿形,一侧为大齿,另一侧为小齿。牵引齿条的大齿用途如前所述,小齿则是用以驱动扶手胶带。
牵引构件必须选择合理可靠的安全系数,保证自动扶梯的正常可靠运行,安全系数n的选择一般按如下原则进行:对于大提升高度自动扶梯 n = 10;对于小提升高度自动扶梯 n = 7,我国自动扶梯标准规定安全系数n不得小于5。
3、梯路导轨系统
(1)、自动扶梯导轨、反轨
自动扶梯的梯级沿着金属结构内按要求设置的多根导轨运行,形成阶梯,因此从广义上讲,导轨系统也是自动扶梯梯路系统的组成部份。自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮所用的全部导轨、反轨、反板、导轨支架及转向壁等;导轨系统的作用在于支承由梯级主轮和辅轮传递来的梯路载荷,保证梯级按一定的规律运动以及防止梯级跑偏等。
支撑各种导轨的导轨支架及异形导轨如图8-6所示,导轨的材料可用冷拉或冷轧角钢或异形钢材制作,反轨由于是处于梯级控制运行状态区域,可用热轧型钢制作。
在工作分支的上、下水平区段处,导轨侧面与梯级主轮侧面的平均间隙要求小于0.5mm,以保证梯级能顺利通过梳齿板,其他区段的间隙要求小于1mm。
(2)、转向壁
当牵引链条通过驱动端牵引链轮和张紧端张紧链轮转向时,梯级主轮已不需要导轨及反轨了,该处是导轨及反轨的终端,该导轨的终端不允许超过链轮的中心线,并制成喇叭口型式易于导向。但是辅轮经过驱动端与张紧端时仍然需要转向导轨,这种辅轮将终端转向导轨做成整体式的,即为转向壁(图8-7所示),转向壁将与上分支辅轮导轨和下分支辅轮导轨相连接。
中间驱动装置位于自动扶梯的中部,因而在驱动端和张紧端都没有链轮,梯级主轮行至上、下两个端部时,就需要经过如辅轮转向壁一样的转向导轨。这两个转向轨道通常各由两段约为四分之一弧段长的导轨组成,其中下部一段需要略可游动,以补偿由于长400mm的牵引齿条从一分支转入另一分支时在圆周上所产生的误差(图8-8所示)。
图8-9 梳齿前沿板示意图
1、前沿板;2、梳齿板;3、梳齿;4、梯级踏板
4、桁架
桁架是扶梯的基础构件,起着连接建筑物两个不同高度地面、承载各种载荷及安装支撑所有零部件的作用。桁架一般用多种型材、矩形管等焊接而成,对于小提升高度的自动扶梯桁架,一般将驱动段、中间段和张紧段(端部驱动扶梯)三段在厂内拼装或焊接为一体,作为整体式桁架出厂;对于大、中提升高度的扶梯,出于安装和运输的考虑,桁架一般采用分体焊接,采用多段结构,现场组装,而且为保证刚性和强度,在桁架下弦处设有一系列支撑,形成多支撑结构。
桁架是自动扶梯内部结构的安装基础,它的整体和局部刚性的好坏对扶梯性能影响较大,因此一般规定它的挠度控制在两支撑距离的1/750范围内,对于公共型自动扶梯要求控制在两支撑距离的1/1000范围内。
5、梳齿、梳齿板、前沿板
为了确保乘客上下自动扶梯的安全,必须在自动扶梯进、出口设置梳齿前沿板,它包括梳齿、梳齿板、前沿板三部分,如图8-9所示。梳齿的齿应与梯级的齿槽相啮合,齿的宽度不小于2.5mm,端部修成圆角,保证在啮合区域即使乘客的鞋或物品在梯级上相对静止,也会平滑地过渡到楼层板上。一旦有物品不慎阻碍了梯级的运行,梳齿被抬起或位移,触发微动开关切断电路使扶梯停止运行。梳齿的水平倾角不超过40°,梳齿可采用铝合金压铸而成,也可采用工程塑料制作。
梳齿板被固定支撑在前沿板上并固定梳齿,水平倾角小于10°,梳齿板的结构为可调,保证梳齿啮合深度大于6mm。
自动扶梯梯级在出入口处应有导向,使从离开梳齿梯级的平直段和将进入梳齿板梯级的平直段至少为0.8m(该距离从梳齿根部量起),在平直运动段内,两个相邻梯级之间的最大高度误差为4mm,若额定速度大于0.5m/s或提升高度大于6m,该平直段至少为1.2m(始测点与上述相同)。
8.2.4 自动扶梯制动器
由于自动扶梯所承运的是乘客,提升高度大,所以其工作的安全可靠程度就显得非常重要。自动扶梯必须保证当设备发生各种故障,或因停电、发生地震等自然灾害时,能够有效并最大程度地保证人员的安全,所以自动扶梯采用了一系列的安全制动装置,其中包括:工作制动器、紧急制动器和辅助制动器等。
1、工作制动器
工作制动器一般装在电动机高速轴上,它必须使自动扶梯在停车过程中,以人体能够承受的减速度停止运转,在停车后能够保持可靠的停住状态,工作制动器在动作过程中应反应灵敏迅速,无延迟现象。工作制动器必须采用常闭式,即自动扶梯不工作时始终为可靠的停住状态;而在自动扶梯正常工作时,通过持续通电由释放器(电磁铁装置)输出力或力矩,将制动器打开,使之得以运转;在制动器电路断开后,电磁铁装置的输出力消失,工作制动器立即制动,工作制动器的制动力必须由有导向的压缩弹簧或重锤来产生。自动扶梯的工作制动器常使用制动臂式、带式或盘式制动器等几种方式。
2、紧急制动器
在驱动机组与驱动主轴间使用传动链条传动时,如果传动链条断裂,两者之间即失去联系,此时即使有安全开关使电源断电,驱动电动机停止运转,但自动扶梯梯路由于自身及载荷重力的作用,仍无法停止运行。特别是在有载上升时,自动扶梯梯路将突然反向运转和超速向下运行,导致乘客受到伤害。于是人们在自动扶梯驱动主轴上装设了一个制动器,采用机械方法使驱动主轴(梯级)在发生突然事故时整个停止运行,这个制动器被称作紧急制动器。
紧急制动器在下列情况下设置:
(1)、工作制动器和梯路系统间是以传动链条连接的;
(2)、工作制动器不是使用机电式制动器的;
(3)、公共交通型自动扶梯。
紧急制动器的功能为:在制动力作用下,有载自动扶梯(自动人行道)以较明显的减速度停止下来并保持在静止状态;不需要保证工作制动器的制动距离;紧急制动器的动作要能在紧急情况下切断控制电路;紧急制动器应该是机械式的,利用摩擦原理通过机械结构进行制动。
紧急制动器应在下列两种情况的任一种发生时起作用:首先梯级速度超过额定速度的40%之前;其次是梯级突然改变其规定的运行方向时。
3、辅助制动器
辅助制动器的作用在于自动扶梯停车时起保险作用,尤其是在满载下降时,其作用更为显著。图8-16是其中一种结构形式,位于上侧的制动钢带是辅助制动器,下侧制动钢带是工作制动器,它们的结构一样,功能相同。工作制动器是必备的,而辅助制动器则是根据用户的要求增加的。在自动扶梯正常工作时,辅助制动的电磁铁4上的卡头将拉杆卡住,使制动器处于释放状态,不起制动作用。当需要辅助制动器动作时,监控装置发出信号,电磁铁4将卡头收回,拉杆在压弹簧3作用下动作,制动带拉杆上的弯件2驱动开关,使自动扶梯停止运行。
8.2.5 扶手带装置
扶手带装置是自动扶梯中的重要安全部件,其首先是防止乘客不慎滑落扶梯,其次由于扶手带与梯级同步运行,可以保证乘客站稳不致跌倒。自动扶梯在装备了扶手带装置后,才逐渐进入实用阶段。
扶手带装置由扶手带、驱动系统、扶手带张紧装置、护壁板及相关装饰部件等组成,扶手带装置可以看作是装设在自动扶梯梯路两侧特种结构形式的胶带输送机,同时还可根据环境的特点选择彩色扶手胶带,与建筑物及装饰和谐地融为一体,成为建筑结构中的一个亮点,具体扶手带装置结构见图8-17所示。
自动扶梯在空载运行情况下,能源主要消耗于克服梯路系统和扶手带系统的运行阻力,其中扶手带运行阻力约占空载总运行阻力的80%,减少扶手带运行阻力可以大幅度地降低能源消耗。
1、扶手带
扶手带(图8-18)是一种边缘向内弯曲的橡胶带,由橡胶层、帘子布层、钢丝、摩擦层等组成,一般为黑色,随着对建筑物装设美化要求的提高,现在也出现了红色、蓝色等彩色扶手带供业主选择。
扶手带按照内部衬垫不同可分为如下几种:
(1)、多层织物衬垫扶手胶带:此种结构具有延伸率大的特点,在使用时必须注意调整带的张紧装置。
(2)、织物夹钢带扶手胶带:此结构在工厂生产时制成闭合环形带,不需在工地拼接,延伸率小,调整工作量小;缺点是长期使用后钢带与橡胶织物间易脱胶,脱胶后钢带会在扶手胶带内隆起,甚至戳穿帆布造成扶手胶带损坏。
(3)、夹钢丝绳织物扶手胶带:这种结构在织物衬垫层中夹一排细钢丝绳,既增加扶手胶带的强度,又可控制扶手胶带的延伸,这种扶手胶带在工厂生产时制成闭合环形,不需在工地拼接,综合性能良好。我国生产的自动扶梯多采用这种结构,并且扶手胶带宽度一般为b=80~90mm,厚度δ=10mm。
2、扶手支架与导轨装置
扶手支架(护壁板)是自动扶梯展示给乘客“外貌”,自动扶梯的外形美观程度及与建筑物内部的色彩、装修结构的协调性,都通过其展示出来。扶手支架结构分为全透明无支撑式、半透明支撑式及不透明有支撑式等,其中全透明无支撑式占绝大部分,全透明无支撑结构一般由高强度钢化玻璃构成。为了进一步提高扶梯的装饰性和改善扶梯部分的照明亮度,扶手支架上还可装设一系列的照明灯具,这些照明灯具安装在扶手支架下,给扶手带和梯级照明。为防止发生意外碰触,照明灯外侧必须设置透明灯罩。图8-19分别展示了带照明装置扶手支架(左侧)和不带照明的苗条型扶手支架装置。扶手导轨一般采用冷拉型材或不锈钢型材制成,安装在扶手支架上,对扶手带起支撑和导向作用。
3、扶手带驱动装置
扶手带驱动装置的功能是驱动扶手带运行,并且保证其运行速度与梯级同步,两者之间的速度差不大于2%。目前常用的扶手带驱动装置有摩擦轮驱动、压滚轮驱动和端部驱动三种形式。
(1)、摩擦轮驱动装置
摩擦轮驱动扶手带是利用扶手带驱动轮与扶手胶带之间的摩擦力,驱动扶手带以梯级同步的速度运行的装置,其整体布置见图8-20所示,此种方式由于扶手胶带会反复多次弯曲,增加了扶手胶带的驱动阻力,同时由于疲劳的原因还会对扶手胶带的寿命有较大的影响,扶手胶带的压紧装置见图8-21所示。
(2)、压滚驱动装置
这种扶手带驱动系统由包围在扶手胶带上、下两侧的两组压滚组成。上侧压滚组由自动扶梯的驱动
主轴获得动力驱动扶手胶带,下压滚组从动,仅压紧扶手胶带(见图8-22所示)。这种结构的扶手胶带基本上是顺向弯曲,较少反向弯曲,弯曲次数大大减少,降低了扶手胶带的僵性阻力。由于不是摩擦驱动,扶手胶带不再需要起动时的初张力,调整装置只是用以调节扶手胶带长度的制造误差而设,因此能大幅度减少运行阻力,同时也延长了扶手胶带的使用寿命。测试结果表明:这种结构型式较摩擦轮驱动型式的运行阻力减少约50%左右。
(3)、端部轮式驱动装置
端部轮式驱动装置具体结构,可见图8-23所示。从工作原理上来讲,端部轮式驱动也属于摩擦轮驱动方式,所不同的是将驱动轮置于扶梯的端部,可有效地加大扶手带在驱动轮上的包角,提高驱动能力,并且不需对扶手带施加过大的张紧力。采用此种驱动装置具有驱动效率较高、较易保证扶手带与梯级运行的同步、扶手带伸长量小、带寿命较长等特点,但此方式不适合于透明护壁板扶梯。
8.2.6 自动扶梯安全装置
自动扶梯运行是否安全可靠,直接关系到每一个乘员的生命安全,所以必须在设计、生产、安装、使用等过程中,将可能发生的危险情况全面周到地考虑清楚,并采用有效的措施加以防范和控制。目前在自动扶梯中,设置了较多的安全装置。
自动扶梯常设置的安全装置一般可分为两大类,一类是必备的安全装置;一类是辅助的安全装置,这些安全装置在扶梯上的安装位置见图8-24所示。
1、必备的安全装置
(1)、工作制动器
工作制动器是自动扶梯正常停车时使用的制动器。一般采用制动臂式制动器、带式制动器或盘式制动器。详见8.1.4中关于工作制动器的介绍。
(2)、紧急制动器
紧急制动器是在紧急情况下起作用的。在驱动机组与驱动主轴间采用传动链条进行连接时,应设置紧急制动器;为了确保乘客的安全,即使提升高度在6m以下,也应设置。详见8.1.4中关于紧急制动器的介绍。
(3)、速度监控装置
自动扶梯或自动人行道在超过额定速度或低于额定速度时都是危险的。如果发生上述情况,速度监控装置应能切断自动扶梯和自动人行道的电源,详见8.1.4中关于辅助制动器的介绍。
(4)、牵引链伸长或断裂保护设备
牵引链条由于长期在大负荷状况下传递拉力,不可避免地要发生链节及链销的磨损、链节的塑性拉伸、链条断链等情况,而这些事故在发生后,将直接威胁到乘客的人身安全,所以在牵引链条张紧装置中张紧弹簧端部装设触点开关,如果牵引链条磨损或其他原因伸长或断链时,触点开关能切断电源使自动扶梯停止运行。
(5)、梳齿板保护装置
梳齿板安全保护装置是当异物卡在梯级踏板与梳齿板之间,导致梯级无法与梳齿板正常啮合时,梯级的前进力将梳齿板抬起移位,使微动开关动作,导致扶梯停止运行,达到安全保护的作用。
(6)、扶手胶带入口防异物保护装置
为防止有异物随扶手带进入其入口(特别是小孩由于好奇而用手抓扶手带时,手被带入),在扶手带的入口处安装有安全保护装置,当位于扶手带入口的橡胶套受到30~50N的压力时,微动开关动作,使扶梯停止运行。
(7)、梯级塌陷保护装置
梯级是运载乘客的重要部件,如果损坏是很危险的。在梯级损坏而塌陷时,梯级进入水平段无法与梳齿板啮合,图8-25即为此保护装置。如图所示在梯级辅轮轴上装一角形件,另在金属结构上装一立杆,与一转轴相连,转轴其下为开关。当梯级因损坏而下陷时(如图8-25中虚线位置),角形杆碰到立杆,转轴随之转动,触发开关,自动扶梯停止运转。
(8)、裙板保护装置
如图8-26所示,自动扶梯正常工作时,裙板2与梯级4间保持一定间隙,单边为4mm,两边之和为7mm。为保证乘客乘行自动扶梯的安全,在裙板的背面安装C形钢,离C形钢一定距离处设置开关。当异物进入裙板与梯级之间的缝隙后,裙板发生变形,C形钢也随之移位并触发开关,自动扶梯立即停车。
(9)、梯级间隙照明装置
在梯路上下平区段与曲线区段的过渡处,梯级在形成阶梯,或在阶梯的消失过程中,乘客的脚往往踏在两个梯级之间而发生危险。为了避免上述情况的发生,在上下水平区段的梯级下面各安装一个绿色荧光灯,使乘客经过该处看到绿色荧光时,即时调整在梯级上站立的位置。
(10)、电机超载保护
当超载或电流过大时,热继电器自动断开使自动扶梯停车,在充分冷却后,可重新起动工作,以保护电机不致烧毁。
(11)、相位保护
当电源相位接错或相位缺相时,自动扶梯应不能运行。
(12)、急停按钮
在扶手盖板上装有一个红色紧急开关,其旁边装有钥匙开关,可以按要求方向打开。紧急开关装在醒目而又容易操作的地方。在遇有紧急情况时,按下开关,即可立即停车。
2、辅助的安全装置
(1)、辅助制动器,见8.1.4中关于辅助制动器的论述。
(2)、机械锁紧装置
在自动扶梯运输过程中,或长期不用时,为保险起见,按用户要求可将驱动机组锁紧。
(3)、梯级上的黄色边框
梯级是运载乘客的重要部件,为确保乘客安全,有的国家和地区还要求在梯级上具备黄色边框,以告知乘客只能踏在非黄色边框区域,以保证安全。
(4)、裙板上的安全刷
某些自动扶梯还要求装设安全刷(图8-27)。即将一排安全刷安装在裙板的底座上,提醒乘客离开裙板站立,以免被夹伤。
(5)、扶手胶带同步监控装置
扶手胶带正常工作时应与梯级同步,如果其速度相差过大,活动扶手带就会失去意义,所以应设置扶手胶带速度监控装置。
8.3 自动人行道简介
本世纪初以来,人们就提出要使用自动人行道来解决城市交通问题,并提出了多种方案。但是直到五十年代以后,才在美国得以应用,60年代以后,美、法、德国及日本等国相继使用自动人行道。
自动人行道的倾角一般为0~12°,输送长度在水平或微斜时可达到500m。输送速度一般为0.5m/s,最高不超过0.9m/s。
自动人行道基本可分为以下三种结构
踏步式结构:
此类自动人行道的结构,可以看作是将普通的自动扶梯的倾角减到0~12°,将自动扶梯所用的特种形式梯级改为普通平板式小车——踏步,各踏步形成一个平坦的路面,就成为踏步式自动人行道。自动人行道两旁各装与扶梯相同的扶手装置,踏步车轮没有主轮与辅轮之分,因而踏步在驱动端与张紧端转向时不需要使用作为辅轮转向轨道的转向壁,使结构大大简化,自动人行道的结构高度也得以降低,这是自动人行道的最大特点。另由于自动人行道表面是平坦的,所以童车、购物车等可以方便地放置在它的上面。
踏步铰接在两根牵引链条上,踏步节距为400mm;踏步式自动人行道的驱动装置、扶手装置均与自动扶梯通用。
带式结构:
带式自动人行道(图8-30)的原始结构是工厂常用的带式输送机,带式自动人行道的最重要部件是输送带,由高强度钢带制成。这种钢带必须保证平整、耐磨、疲劳强度高、寿命长,在钢带的外面覆以橡胶层作为钢带的一种保护层,以防止钢带的机械损伤和抵御潮湿;橡胶覆面上具有小槽,使输送带能进出梳板齿,保证乘客安全上下。即使在较大的负载下,这种橡胶覆面的钢带仍能足够平稳而安全地进行工作,从而使乘客感受到舒适。
钢带的支承可以是滑动的,也可以是用托辊的,如果使用滑动支承,钢带的另一面不要覆盖橡胶,使用托辊时,钢带的另一面也覆盖橡胶,但托辊间距一般较小。
带式自动人行道的长度一般为300~350m,当自动人行道长度为10~12m时,可采用滑动支承。
图8-30 带式结构自动人行道简图
双线式结构:
双线式结构(图8-31)的自动人行道,其结构是使用销轴垂直放置的牵引链条构成一水平闭合轮廓的输送系统,而不同于踏步式结构的链条所构成的垂直闭合轮廓系统;牵引链条两分支即构成两台运行方向相反的自动人行道,一系列踏步的一侧装在该牵引链条上,踏步另侧的车轮自由地运行于它的轨道上。
这种自动人行道的驱动装置装在它的一端,并将动力传递给轴线垂直的大链轮,驱动电动机、减速器等就装在两条自动人行道之间;张紧装置装在自动人行道另一端的转向大链轮上。
双线自动人行道的特点是结构的高度低,可以利用两台自动人行道之间的空间放置驱动装置;而且可以直接固接于地面之上,因而,在房间高度不够以及在高度特别紧凑的地方(例如隧道或某些通道中),则可采用这种自动人行道。
图8-31 双线式自动人行道简图