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摘要：电梯轿厢是高层建筑物必备的设备之一，也是电梯上下搬运中的基础，其安全性是影响整个电梯运作和建筑安全的关键。而电梯轿厢主要出现的问题即轿厢意外移动，电梯轿厢在开门的前提下还会进行意外移动，严重威胁着乘客的身体健康和生命安全。本文着重分析了电梯轿厢意外移动的相关问题，对其保护装置的设置进行探讨，并提出相关性建议以供参考。
关键词：超高速电梯；电梯轿厢意外移动保护装置
1 超高速电梯的概念
所谓的超高速电梯，顾名思义就是速度非常快的电梯。用运行速度的大小来将电梯进行分类，1m/s以下的为低速电梯，1-2.5m/s速度内的电梯为中速电梯，2.5-6m/s速度内的电梯为高速电梯，大于6m/s的则为超高速电梯[1]。超过160层的迪拜塔电梯速度可以达到18m/s，可以算作世界最快的电梯之一。随着摩天大楼的不断增多，人们对于电梯运行的速度有了更高的要求，所以需要更多的关注超高速电梯的发展。
2 超高速电梯中存在的问题
2.1 安全性问题
电梯的安全性问题一直是人们关注的热点问题，近几年来，随着电梯使用数量的不断增多与电梯使用频率日益加大，电梯事故发生的频率也越来越频繁。电梯的安全性问题贯穿于电梯的设计、制造、安装以及后期的维护管理等各个阶段，影响电梯安全运行的因素也非常多，因此，在普通的电梯中安全性问题都是电梯使用中的一个棘手问题。对于超高速电梯而言，其面对的安全性问题更多。在技术上，超高速电梯具有很高的速度，如何保证电梯在启动、运行、制动等操作过程中的技术安全，是超高速电梯必须要考虑的一个问题。比如电梯中最重要的安全部件之一安全钳，需要考虑在高速运行下传统的铜钢制会因安全钳楔块和导轨的快速摩擦产生的高温而熔化掉，导致安全钳失效。
2.2 电梯的舒适性问题
超高速电梯在井道高速运行时轿厢与井道中空气的摩擦而产生的噪音造成乘客的耳鸣，同时高速运行的状态下轿厢内的气压也会发生剧烈变化，影响乘客舒适度。另外，还有可能因为速度过快而造成轿厢的纵向振动和横向摆动，从而引起乘客的不适感。另外，乘客在超高速电梯中，失重和超重现象更加严重，这也是影响舒适感的一大问题。超高速电梯的出现是为了满足人们日益增长的需求，上述这些问题都会影响人们对于电梯使用的满意程度。
2.3 能源消耗问题
随着电梯使用越来越频繁，据统计发现，电梯已经成为用电量的重要“杀手”，其用电消耗量已经和照明、供水相差无几。因此，能源消耗问题已经成为电梯改进的一个重要方向。随着建筑物高度的不断提升，超高速电梯自身的钢丝绳及随行线缆就重达数吨，要带动如此沉重的庞然大物无疑要消耗巨大的能量。因此，如何在设计时从根本上降低能耗是技术上需要解决的难题。
3 超高速电梯的研究方向
（1）新型材料的安全钳。传统的安全钳所采用的是铜钢材料，在高速运行过程中其与导轨产生激烈摩擦而可能熔化，存在一定的安全隐患。技术上可以借鉴航天领域所使用的复合型陶瓷材料。但是要注意所使用的环境与航天不同，在与导轨剧烈摩擦时导轨产生的变形可能导致安全钳与导轨发生碰撞，而陶瓷的防撞性较差，从而导致安全钳失效。安全钳材料，在工�上需要研发出既具有陶瓷的耐热性又具有钢铁类抗撞击性能的复合材料，以保证超高速电梯的安全运行。
（2）轿厢改进。通常情况下，在封闭的井道内超高速电梯以超过6m/s的速度运行时会受到很大的空气阻力，为了能够提高超高速电梯系统的乘坐舒适程度，必须要对轿厢加以改进。借鉴高铁的形状，可以在四方体轿厢的底部和顶部增加整流罩，其流线型的整流罩更符合空气动力学，减小高速运行时轿厢与空气的摩擦，有效地降低风阻，以减小噪音和振动。甚至可以考虑井道和轿厢都采用圆柱形，或者在围壁和轿底加设吸音和隔音材料以降低噪音。因此，如何调整电梯轿厢内的气压，消除超高速电梯轿厢内乘客在升降过程中因耳压造成的不适感，成为了超高速电梯轿厢改进面临的重要问题。为了使乘客对超高速电梯能够更多地了解，现在的超高速电梯往往将电梯的运行速度显示在轿厢内部，这种做法既不会明显增大成本，又可以使乘客在乘坐电梯时获得安全感。
（3）采用高速化大容量驱动技术。目前高速化大容量驱动技术主要包括以下几种：高功能MPU，双逆变器系统，永久磁铁式同步电动机。超高速电梯通常在启动10s以内达到全速运行，大容量的永磁同步曳引机才能保证在重载情况下快速启动。另外，在电梯结构和运行性能方面还出现了一些其他的趋势。超高速电梯的结构正朝着精美方面迈进，制造上采用先进的制造工艺及控制技术，使得电梯的结构变得越来越坚固与实用。双层电梯、PLC控制电梯等都有结构上的明显改进。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电梯的运行性能也在逐步的提高，目前的超高速电梯大都采用先进的传动与控制技术，特别是在人工智能技术基础上发展起来的智能控制技术。通过采用这些先进的控制技术，可以充分的保证超高速电梯在运行的过程中保持安全可靠、快速平稳的特性。
2.电梯轿厢意外移动的因素和特点
通常出现的电梯轿厢意外移动主要是由于电梯安全运行所依赖的驱动主机、控制系统、制动系统其中的任何一个单元失效，都有可能引起轿厢离开层站而发生意外移动。
2.1驱动主机：目前应用最多的通常是永磁同步无齿轮曳引机，曳引式驱动主机，电梯的正常运行就是通过曳引轮绳槽和钢丝绳之间的摩擦力来实现的。电梯长期运行后，可能出现曳引轮绳槽磨损、变形或者附着有油污，另外，还可能出现钢丝绳磨损绳径变小等等，这些因素都有可能造成电梯轿厢的意外移动。
2.2控制系统：电梯的起动、运行、制动、开关门等动作的执行都是依靠电气控制系统所发出的指令来完成的。而电气控制系统有可编程的程序和一系列的电气元件组成，一旦控制程序出错致使控制电路失效或某一电气元件故障，都有可能造成系统发出错误指令，电梯误动作，造成开门溜车事故。
2.3 制动系统：制动器作为制动系统关键部件，其性能的的好坏对整个电梯系统的安全起着至关重要的作用。从目前已发生的轿厢意外移动事故分析，因制动器故障和缺陷引起的占了很大一部分。制动器故障和缺陷常见的有：制动器制动力、顶杆螺栓、制动间隙调整不当、制动轮失圆、闸瓦磨损严重、部件老化、动作卡阻滞后等缺陷。另外，限速器和安全钳制动系统，当限速器和安全钳协调不当，也会产生轿厢滑行，且此时滑行过程中虽能报警但并不能阻止消除对乘客的损伤，若此时轿厢没有撞到缓冲器，则乘客有可能发生意外。所以，针对此类问题的存在，必须通过对电梯轿厢的设计，提出防止电梯轿厢意外移动的方案，打造安全性的轿厢，提高使用质量。
3防止电梯轿厢意外移动保护装置的含义
电梯轿厢产生的意外移动主要是开锁区域内且开门情况下出现的轿厢移动，不包括轿厢收到指令且不在装卸货物和上下乘客的过程中，电梯的轿厢由于驱动控制系统或者主机部分任何一个元件或者操作不当都会产生轿厢意外移动。而防止轿厢意外移动保护装置的含义即通过对电梯轿厢或者操作系统进行设置，通过整个电梯轿厢运行系统的优化和设计，最大程度上保证电梯轿厢的顺利运行，消除意外移动等安全隐患，保障乘客的安全。
4.轿厢意外移动保护装置
4.1工作原理
防止电梯轿厢意外移动的目的就是当电梯轿门打开时启动保护装置，电梯轿门关闭时保护装置继续运行，直至电梯运行停止。该设计理念主要是电梯轿门开启后，乘客入内，此时必须通过信号控制开关将防止电梯轿
厢意外移动保护装置开启，将电梯轿厢牢牢固定在运行的轨道上，避免轿厢产生意外移动和其他安全隐患。当电梯轿门关闭时防止电梯轿厢意外移动保护装置复位后轿厢继续运行，实现电梯轿门与防止电梯轿厢意外移动保护装置同步运行，起到实时保护的作用，并且为了双层保险，要在外部区域设置一个防止意外移动装置的保护装置，实施关注防意外移动装置的运行情况。
4.2组成
防止电梯轿厢意外移动的安全装置主要组成包括制停部件和监测装置两部分。电梯轿厢是否存在意外移动主要是通过装置中的监测功能来实现，且监测装置要想发挥其功能必须依靠安全控制系统和平层感应装置来实现，监测装置必须要保证其电梯轿厢脱离开锁位置时监测到是否存在意外移动的情况。并且设置好监测装置时必须要单独或者整体系统进行型式试验，通过10次以上的型式试验，完全过关后方可投入正式使用。
另一个重要的部分即制停部件，制停部件是通过作用于对重、轿厢、曳引轮、钢丝绳、曳引轮轴等部分来实现制停功能。制停部件不仅可以作用于轿厢，让轿厢停止运作，还可以与上行超速、下行超速保护装置共同作用，制停对重、轿厢时，通过对重安全钳和轿厢安全钳来产生制停功能，此时防止轿厢意外移动的保护装置的重担落在限速器、监测系统的部分。如果制停部件作用于钢丝绳，此时防止电梯轿厢意外移动的保护装置就变成了钢丝绳与检测系统。如果此时利用制动器作用于曳引轮，则防止电梯轿厢意外移动的保护装置变成了制动器和监测系统，因为制动区域曳引轮的功能可以用制动器来实现。
5 结语
电梯轿厢功能关系着整个建筑电梯的使用情况，必须要高度重视，针对电梯轿厢意外移动问题需要从根本设置入手，分析其出现的原因，从设计方面入手，针对电梯轿厢的意外移动配置防护装置，在出现意外移动之前提前预警，并将电梯轿厢及时控制，保护好乘客的安全。
参考文献：
[1]曾俊峰.超高速电梯关键部件气动特性分析与优化设计[D].浙江：浙江大学，2014.1
[2]周志翔，刘剑.超高速电梯发展中存在的问题与研究方向[J].控制工程，2003.10
[3]刘铁.电梯轿厢意外移动检测及保护装置的研究与设计[D].北京工业大学，2015.1
[4]蔡剑雄.防止电梯轿厢意外移动的安全保护装置设计[J].装备制造技术，2015.07.
论文作者:谢向前
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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