南京地铁运营有限责任公司 江苏南京 210012
摘要：本文先是介绍了自动扶梯逆转的定义，然后又给出了发生逆转的主要原因。最后再结合一起地铁电扶梯逆转事故的原因进行了分析，并提出了几点相对应的措施以及避免此类事故再次发生的建议。
关键词：地铁车站 自动扶梯 逆转
引言：自动扶梯“逆转”是指自动扶梯在运行中非人为的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。在逆转事故中，满载、上行的情况发生逆转的概率较高，但满载、下行的情况发生逆转的风险指数最高，两者均容易造成下跌、滚落、挤压、踩踏事件，是自动扶梯事故中危害最大的一种。
一：导致自动扶梯运行中发生逆转的风险源分析
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不足，从而造成上行的自动扶梯发生逆转；低压元件或装置发生短路、粘粘、断路等故障，或是安全电路、制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，使自动扶梯发生逆转。
机械方面的风险源
连轴器损坏、减速箱传动部件损坏、驱动链条断裂或脱落造成逆转。
梯级链发生断链而造成逆转。
自动扶梯或者自动人行道严重超载，造成电动机力矩不足而导致逆转。
驱动装置与梯级链轮之间的驱动使用皮带，而皮带发生打滑而造成逆转。
自动扶梯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而导致失衡逆转。
二：示例分析
1 事故概况描述
2014 年 4 月 2 日上午上班早高峰期间，某市地铁车站换乘通道内一台正在向上运行的自动扶梯突然发生故障倒溜，站在自动扶梯上的乘客纷纷从高处滚落，造成数十名乘客受伤送医，所幸均无生命危险。
2 事故设备基本情况
该事故自动扶梯属于公共交通型自动扶梯，2008年 10 月出厂，额定速度为 0.65m/s, 梯级宽度为1000mm, 提升高度为 5.8m, 倾斜角为 30°。该事故自动扶梯早晚上班高峰均处于重载运行，事故发生之前一直处于正常运行状态。
3 事故现场勘查情况
经开机检查，该自动扶梯的主驱动链条已断裂，并散落在上基坑内，主驱动链条周边积满油垢（见图1），润滑油壶的油位已经处于警戒线以下，主驱动链条断链保护开关未动作（见图 2）。再仔细勘查附加制动器，发现附加制动器的触发电磁铁未处在动作位置上，执行机械机构（制动靴与摩擦轮）上也未有动作后留下的磨痕（见图 3）。
图 3 附加制动器未动作
4 事故产生原因分析
事故的直接原因是自动扶梯主驱动链条的过渡链板断裂，而自动扶梯倒溜过程中附加制动器未动作。经对过渡链板断口的金相分析，失效方式为疲劳断裂，断裂的过渡链板见图 4。
4.1 主驱动链条断链分析
4.1.1 主驱动链条材料分析
主驱动链条为双排链，型号为 20A-2，节距为31.75mm。经材料检测，所使用的材料碳含量偏高，在链板内外表面均存在脱碳现象（见图 5）。
4.1.2 主驱动链条制造工艺分析
该事故自动扶梯所使用的主驱动链条为奇数链节，当链条的链节节数为奇数时，链条头尾均为外链节或均为内链节，此时为了将链条的头尾连接起来所采用的链节即是过渡链节。使用过渡链节，对于链条的强度有较大影响，其极限拉伸强度也相应降低。因存在过渡链节（偶数节则不存在过渡链节），其过渡链板经过机械折弯，还存在应力集中，链条使用寿命也随之降低。依据 GB/T 1243—2006《传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮》第 3.6 项“过渡链节”建议：“对于重载系列的链条或承受高应力载荷的链条不应使用过渡链节”。过渡链节将降低链条的使用寿命。采用了过渡链节，相应的其动载强度值也应当相应减少。因此对于类似地铁车站自动扶梯的繁重工况，不推荐使用过渡链节。
4.1.3 装配工艺分析
链传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，将此现象称为链传动的多边形效应。由于链传动的多边形效应，链条与链轮在运转过程中不可避免的产生冲击，尤其当链条伸长，节距随之扩大，链条在链轮上的冲击变得更大，链条的磨损也加剧，并伴随产生剧烈噪音。通过调整链条伸长可以暂时保证链条与链轮正常啮合，但调整到极限后，驱动链应当判废。同样，随着链条节距的扩大，磨损的加剧，链条的跳动也增大，链条不能与链轮正常啮合，导致链条产生脱落、断裂的风险，通过增加主驱动链条自动张紧装置，可以适当减轻主驱动链条传动的多边形效应，相应的可以减缓磨损。
4.1.4 维护保养分析
地铁车站客流量大，使用频率高，满载周期长，设备使用条件较为恶劣，相应的维护保养要求较高。
经事故调查人员开机检查，主驱动链条上沾满油垢，润滑油壶中的油位已在吸油口以下（见图 6），导致主驱动链条缺润滑油，链条与链轮之间做干摩擦，自动扶梯在运行过程中，链轮和主驱动链条磨损加剧，主驱动链条所受拉力也随之急剧加大，这大大降低主驱动链条的使用寿命，断裂风险也随之加大，见图 7。
图 6 油位已在标准刻度以下
4.2 附加制动器未动作分析
事故自动扶梯附加制动器设置在主驱动轮上，触发其动作的监测装置有两组：设置在驱动主机高速轴上的超速逆转监测探头和设置在主驱动链条上的断链保护开关。根据 GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中第 5.4.2.2.4 项规定，附加制动器应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。
图 7 链轮磨损
根据现场调查分析，主驱动链条断链后，驱动主机高速轴仍在旋转，因此不满足上述附加制动器的触发条件，附加制动器未能动作；再次，设置在主驱动链条上的压链滑块由于未按照其产品要求调整到位（见图 8），当主驱动链条断链，压链滑块在导套中向下滑落过程中电气开关未能动作，导致其未触发附加制动器动作。
图 8 压链滑块
5 结论
自动扶梯主驱动链条是传递动力的重要部件，在设计制造过程中，应当充分考虑其材料、制造和装配工艺的合理性，以及自动扶梯附加制动器动作监测装置的安全冗余；在使用过程中，特别是公共交通枢纽中使用的自动扶梯，日常维护保养单位也应加强维护保养；更进一步，主驱动链条在使用过程中由于磨损、冲击等，达到使用寿命时应当及时更换。针对本次事故，笔者提出如下建议：
1）自动扶梯制造厂所采用的主驱动链条，应当采用国家标准推荐的材料，含碳量在允许范围内；
2）在人流量集中、使用频率较高、负荷量较大的公共交通型自动扶梯上，主驱动链条应当尽量避免采用有过渡链节的链条；
3）自动扶梯制造厂改进装配工艺，考虑增加主驱动链条自动张紧模块，减轻链传动多边形效应；
4）将附加制动器动作触发监测装置设置在梯级或者梯级链条上；
5）维护保养单位应当针对地铁车站等客流密集场所的自动扶梯，制定专门维护保养方案，并严格遵照执行。
参考文献
[1] GB/T 1243—2006 传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮 [S].
[2] GB 16899—2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 [S].
[3]朱春明，自动扶梯的逆转事故与防逆转保护分析[J]，机电工程技术，2012:41-01.
论文作者:年峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/11
标签：链条论文; 自动扶梯论文; 制动器论文; 链轮论文; 事故论文; 发生论文; 动作论文; 《基层建设》2016年11期论文;