雙開門電梯中門回路檢測系統的安全性探討

摘 要：

《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》（TSG T7001—2009）第2號修改單執行至今已有4年多時間，第3號修改單也早已執行，但內容的主要增加與改動還是集中在第2號修改單之中?，F就第2號修改單中增加的一條檢驗項目，即門回路檢測進行分析和探討。

0引言

《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》（TSG T7001—2009）第2號修改單中增加了第2.8（7）：“應當具有門回路檢測功能，當轎廂在開鎖區域內，轎門開啟、并且層門門鎖釋放時，監測檢查轎門關閉位置的電氣安全裝置、檢查層門門鎖鎖緊位置的電氣安全裝置和轎門監控信號的正確動作；如果監測到上述裝置的故障，能夠防止電梯的正常運行?！倍鴮τ诖藯l項目給出的檢驗方法為：通過模擬操作檢查門回路檢測功能。

由條文可以看出，模擬操作觸發故障點的前提是：（1）開鎖區域內；（2）轎門開啟；（3）層門門鎖釋放。監測的3個信號點為轎門關閉位置的電氣安全裝置、層門門鎖鎖緊位置的電氣安全裝置和轎門監控信號。

1功能實現的方案

引用業內大多電梯公司采用的實現方案如圖1所示。

如圖1所示，當電梯?？吭谀硨訒r，系統判斷安全回路和門鎖短接檢測信號點是否接通，是否收到高低電平的變化，如高低電平有轉換的過程，則證明開關被正確動作；如未接收到，即代表轎門開關被跨接，系統生成故障防止電梯繼續正常運行。

若電梯有前后轎門，則添加一個額外的轎門信號，如圖2所示。

也有部分品牌電梯采用的是測量整個電路電阻的辦法，系統的正常運行依賴于整體門鎖回路的阻值符合設計要求。如果門鎖回路被人為短接，此時阻值為極??；如果某個門鎖斷開不通，此時的阻值為無窮大。此兩類情形下的回路狀態均視為故障狀態，電梯除旁路狀態外不能運行。

2方案中未充分考慮的其他風險

對于轎門監控信號的正確動作的驗證，首先要與開/關門到位信號區分開，找出真正的監控信號。大多數電梯監控信號使用接近開關、雙穩態開關等，還有少部分電梯則是使用編碼器信號。對于接近開關，測試時應注意其接線方式是常開式還是常閉式，進行測試時需注意：應在關門狀態下，再斷開電梯電源，改線模擬常開/常閉后，先恢復關門狀態，再接通電梯電源進行測試。

2.1雙開門電梯在實際應用中可能的風險

對于雙開門電梯，從圖2和相關原理可以看出，有兩扇轎門，位于轎門上的信號點就有4個，按照分別短接的方式進行驗證并且合格后，可能存在以下情況：假定某電梯東側轎門上的整體電氣安全裝置被人為短接，包括轎門關閉位置的電氣安全裝置和轎門鎖緊裝置的電氣安全裝置，而電梯正常運行至平層后，因內選信號按鈕分東西兩側，按下哪側則在哪側開門，故電梯在西側開門、東側未開門，此時電梯因不滿足檢測條件“轎門開啟”而無法檢測出該信號點的不正確動作，所以電梯會繼續運行直至某一次停梯后東側開門。

筆者認為這是一個可大可小的漏洞，如果該電梯的東側只在不常用的-1層開門，其他樓層均在西側開門，那么這個故障將可能很長時間都不會被發現，而電梯一直處于危險狀態。那是不是可以認為因為它沒有開門運行，所以就算短接了東側轎門的電氣安全裝置，也不會有風險呢？

在此可以繼續假定以下情況：電梯繼續運行，直至某次故障或停電的發生，電梯停在了某兩層之間。TSG T7001—2009第2號修改單中增加了6.11項“轎門開門限制裝置及轎門的開啟”，其中（1）規定了“應當設置轎門開門限制裝置，當轎廂停在開鎖區域外時，能夠防止轎廂內的人員打開轎門離開轎廂”。注意，此處僅要求該裝置能夠防止人員打開轎門離開轎廂，而并沒有要求能夠防止人員身體部位比如手伸出去，規則中雖然未規定轎門開門限制裝置應該限制轎門打開多少間隙，但在《電梯制造與安裝安全規范》（GB 7588—2003）第1號修改單中對此有相關要求：“8.11.2 b）轎廂在7.7.1中定義的區域之外時，在開門限制裝置處施加1 000 N的力，轎門開啟不能超過50 mm?！笨梢?，如果此時電梯內的人員非法自救，企圖扒門逃生，將可能扒出5 cm的間隙從而伸出手臂在門頭上摸索自救，如果此時來電或者故障恢復，電梯將直接啟動進行平層運行，電梯門機因帶電而關門夾持力非常大，導致人手完全不可能抽回，即使是檢修速度，也會讓人在與上層門地坎或下層門頭的剪切中失去手臂。

問題在于：短接了東側轎門的電氣安全裝置，在電梯啟動運行前是否會監測出轎門監控信號的異常？

遺憾的是，筆者在多年的檢驗工作中經常發現，驗證部分品牌的電梯轎門監控信號時，采用的是增量編碼器而非絕對值編碼器，且轎門監控信號并非由編碼器和開關門到位信號共同參與，斷電并送電后不會開關門一次來監測信號點的異常，而是直接“記憶”并提取斷電之前的信號狀態，這就會造成信號正確而實際異常的狀況發生。所以，這一漏洞也是可能被忽略并伴生在上述假定電梯上的。

GB 7588—2003中0.3.7有以下規定：“在某些情況下，使用人員可能做出某種魯莽動作，本標準沒有考慮同時發生兩種魯莽動作的可能性和（或）違反電梯使用說明的情況?！?/p>

筆者認為，扒門和伸手自救屬于連續且自然的動作，應該只能算作一種魯莽動作，而維修人員所做出的短接動作不應該屬于0.3.7中“使用人員”的范疇，故這種風險是應該加以控制的。

所以GB 7588中有0.3.8要求：“如果在維修期間，一個使用人員通常不易接近的安全裝置被有意置為無效狀態，此時電梯的安全運行無保障，則應遵照維修規程采取補充措施去保證使用人員的安全?！?/p>

這說明本標準認可使用規章制度來保證電梯的安全運行，在本文假定的維修人員短接門鎖的情況下，導致電梯開門狀態下返平層運行，這個行為導致的狀態是使用人員（無論是司機、乘客還是貨物的陪伴者）都無法改變的，因此要有必要的規章制度來避免此類行為可能給電梯運行帶來的危險。但在實際情形下，機械自身的保護大于電氣的保護，規章制度的保護所帶來的風險降低無疑是最不可靠的。

2.2具有再平層功能的電梯在實際應用中可能的風險

所謂“再平層功能”，是指電梯運行到站開門后，程序忽略門鎖通斷狀態，自動慢速上下運行調整平層精度的功能。在不具有再平層功能的貨梯上使用人力叉車運載重物放至貨梯后，鋼絲繩在重物的影響下明顯伸長，轎廂下沉，轎廂地坎將與層站地坎形成“臺階”，這顯然會妨礙叉車的進出且無法再進行其他重物的繼續堆放，只能運送當前貨物至其他層站，再行移出，這極大地降低了貨梯的運行效率。同理，高層客梯尤其是高檔酒店、寫字樓等處使用的電梯，其特點是使用時間段集中，且人流密集，大量人員涌入電梯后，本就極長的鋼絲繩在人員重量和鋼絲繩自重的影響下也將顯著伸長，此時假如轎內某人員因各種原因需要離開轎廂（例如電梯已超載），很有可能被“臺階”絆倒。所以這一功能在近幾年安裝的新電梯中非常常見，被廣泛用于載重量大的貨梯以及高速高樓層的高檔客梯上。

同樣，一個功能的增加往往伴隨著一些風險的產生，因為再平層運行在開門狀態下完全無視了門鎖的通斷情況，僅依賴兩個條件：一是轎廂在平層感應區域內，二是轎門監控信號或者開關門到位信號正確動作。在此列舉一個極端的使用情況：很多工業園內使用的雙開門貨梯，出于各種原因，往往會封閉其中一側層門，假設在電梯二層西出入口處用磚塊或柵欄門進行了封堵，電梯運行到二層時突發停電，轎內人員出于自救，可能會嘗試扒開東側轎門，如果此時供電恢復，程序將控制西側轎門開門并進行再平層運行，而東側的人員可能來不及將手抽回而發生擦傷或受到擠壓[1]。

3風險的控制

為降低上述風險，以下提出一些改進意見：

（1）針對采用編碼器信號作為轎門監控信號的，應優先選用絕對值編碼器。它完全能忽略干擾之類的問題，一旦編碼器停止轉動并固定在一個位置上，即使其在旋轉過程中受到部分因素的影響，最后還是能直接輸出停止時的位置，所以其用于電梯開關門行程長度信號有很大的優勢，并不會因為斷電或者人為開門導致位置丟失或錯亂，在恢復供電后可以馬上判斷出門的開啟情況，有效避免意外發生。

（2）但目前大多使用編碼器信號的電梯都采用增量編碼器，其優點是結構簡單，使用壽命極長，抗干擾能力強，可靠性高，可廣泛應用于中長距離通信；缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置信息。所以，針對增量編碼器，首先應加入計數器，然后在門機控制板的程序上設定位置檢測的高優先級，使得電梯恢復供電后不論門鎖是否接通，優先進行完整的慢速（以防夾人傷害）開關門過程一次，如果因阻擋而無法完成，則電梯不啟動運行。

（3）若采用雙穩開關等方式作為信號，應優先保證監控信號的通路是電梯的各種方式運行（包括檢修和再平層運行）的必要條件，同時采用其他信號作為比較，例如廣泛使用的開關門到位信號，即使門鎖被跨接，主板只需要比較信號的異同即可[2]，如表1所示。

注：1代表接通/允許，0代表斷開/不允許。

（4）不使用開門限制裝置，而以轎門機械鎖代之。

（5）將開門限制裝置的間隙調整到10 mm以內。

4結語

綜上所述，筆者認為，只有采用了相對有效的方法才能最大化保證電梯的安全，也許以上方法并不盡善盡美，希望有相關業內專家指出不足或提出更好的解決方案。

審核編輯：湯梓紅