轿厢平层再平层功能设计原理和缺陷分析
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【摘要】 本文通过介绍一种轿厢平层再平层功能的设计原理和其传感器布置，分析其运行机制和缺陷，为进一步改进和日常检验提供参考。
【关键词】 电梯;平层再平层;传感器;安全电路;门回路检测
电梯到站开门平层状态，为了补偿乘客进出或装卸载时造成的曳引钢丝绳伸缩导致轿厢升降，许多电梯配备了平层再平层功能，在开门状态能够自动校正平层精度，使电梯轿厢地坎和层站保持基本水平，方便人员或装卸载货物进出。
1 标准第1号修改单对电梯平层精度的要求
GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第1号修改单增加了对轿厢平层精度更高的要求：“12.12轿厢的平层准确度应为±10 mm。平层保持精度应为±20 mm，如果装卸载时超出±20 mm，应校正到±10 mm以内。”[1]从标准的要求来看，电梯配备平层再平层功能是为了满足乘客或装卸载货物进出时，尽量消除轿厢地坎和层站的水平差，从而避免乘客摔倒或货物倾翻等风险，因此电梯平层再平层实质是要求开门状态进行的微动校正平层精度运行。
为了满足新标准设计要求，近年来生产的中高层客梯和绝大部份货梯都标配了平层再平层功能。但实际检验中发现比较多电梯的平层再平层功能的设计存在缺陷，由于传感器的减少以及布置位置的不妥当，甚至存在安全隐患。
2 常规的电梯平层再平层功能的设计原理及其传感器布置方式
图1是目前比较常见的平层再平层功能的设计及其传感器布置方式，中间两个门区传感器接入安全电路板（或PESSRAL），上、下两端的两个平层传感器接入控制主板。
图1中间两个门区传感器接入安全电路板组成完整的含有电子元件的安全电路（或可编程电子安全相关系统PESSRAL），在开锁区域内能旁路门锁回路。当电梯到站平层开门时，通过含有电子元件的安全电路（或可编程电子安全相关系统（或PESSRAL）旁路门锁回路，如果此时电梯轿厢因为乘客进出或装卸载货物导致位移超过h（h≤20 mm）时，通过上、下平层传感器，电梯控制主板检测到脱离信号，电梯可以在开门状态微动运行校正平层精度。
而TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制电梯》第2号修改单也要求：“2.8（7）应当具有门回路检测功能，当轿厢在开锁区域内、轿门开启并且层门门锁释放时，监测检查轿门关闭位置的电气安全装置、检查层门门锁锁紧位置的电气安全装置和轿门监控信号的正确动作;如果监测到上述装置的故障，能够防止电梯的正常运行。”[2]图1中电梯开门平层状态，旁路门锁回路前提是中间两个门区传感器同时都接通才能符合安全电路（或可编程电子安全相关系统PESSRAL）的要求，中间两个门区传感器互为冗余，因此两个门区传感器距离越近越好，最好可以水平布置。这种设计可以让电梯在整个开锁区域内，通过旁路门锁回路，实现门回路检测功能。
图1可以看出，这种平层再平层功能的设计最少需要四个以上的平层传感器才能实现，同时在整段开锁域内，电梯层、轿门释放时，都能检测到门回路是否存在短接故障。这种设计能够满足在开门平层状态，当乘客进出或装卸载货物时由于曳引钢丝绳伸缩导致电梯升降距离超过h（h≤20 mm），上或下平层传感器能检测到脱离信号，由于安全电路（或PESSRAL）旁路了门锁回路，控制系统能控制电梯开门微动再平层，校正回±10 mm以内。
3 一种存在缺陷的平层再平层功能设计及其传感器工作分析
如图2所示，这种设计仅采用上、下平层传感器，分别布置在上下两端，这两个平层传感器同时接入安全电路板（或PESSRAL）和主板。在开门状态下，如果电梯平层保持精度在h（h≤20 mm）以内，那么安全电路（或PESSRAL）可以旁路门锁回路实现门回路检测功能。但是在电梯乘客进出或装卸载货物时，电梯轿厢的位移超过h（h≤20 mm），那么上、下平层传感器只要有一个脱离了平层插板，这时侯安全电路（或PESSRAL）将无法旁路门锁回路。电梯将无法在开门状态进行微动再平层运行，必须关闭层、轿门才能再平层校正平层精度。
如图3所示，开门状态下，当电梯轿厢向上或向下移动超过h（h≤20 mm）时将会有平层传感器脱离插板，这时侯主板将检测到上或下平层信号，同时由于上、下平层传感器也接入了安全电路板（或PESSRAL）才能组成完整的含有电子元件的安全电路，这时侯将无法旁路门锁回路，从而无法实现开门状态微动再平层校正平层精度回±10 mm以内，必须通过关闭层、轿门操作电梯才能重新运行校正。从严格意义上来说，这种平层再平层设计是不满足标准的要求的，当开门状态乘客进出或装卸载货物导致平层精度超过h（h≤20 mm）时，因为轿厢地坎和层站存在比较大落差无法消除，容易导致摔例或货物倾翻。
从图3也可以看出，因为上、下平层传感器均接入安全电路板（或PESSRAL），只有当这两个传感器同时位于平层插板区域，安全电路（或PESSRAL）才能旁路门锁回路。因此，当轿厢位移超过h（h≤20 mm）时，门回路检测功能将失效。检规第2号修改单中要求，开门状态下，在开锁区域应当具有门回路检测功能，因此这种设计也不符合要求，就算在开锁区域内，只要有一个平层传感器脱离了平层插板，将无法检测出门锁短接故障。
4 该设计存在的安全隐患分析
如图4所示，平层插板高度为H，因此开锁区域小于等于H/2。当某一平层传感器存在短接故障，如图4中上平层传感器存在短接时，轿厢向上运行距离大于H/2，小于H时，均能接收到上、下平层信号，可能会存在安全电路（或PESSRAL）继续旁路门锁运行的风险。也就是说，在开锁区域之外，电梯存在旁路门锁运行的安全隐患。这种情况只有当轿厢运行完全脱离平层插板的区域，旁路门锁回路才能完全断开。
同时因为上、下平层传感器位于两端，相互间距离比较大，因此这两个传感器与安全电路板（或PESSRAL）的组合，实质上也不符合含有电子元件的安全电路（或PESSRAL）的设计要求，无法同时或在极短时间内一起动作。上、下平层传感器同时位于平层插板区域才能导通，这是在开门平层状态，输出旁路门锁回路的必要条件。而含有电子元件的安全电路（或PESSRAL）要求這两个传感器是互为冗余的，因此这两个平层传感器应当是紧挨或者水平布置在平层插板中间位置（如图1所示），当其中一个传感器发生短接故障，另一个传感器也能正确动作，这样才能使电梯旁路门锁回路的动作限定在1/2H以内，即开锁区域之内。从图4我们可以看出，这种传感器布置方式，可能导致电梯在开锁区域之外旁路门锁回路继续运行，存在剪切或坠落的安全隐患。
5 结语
目前电梯平层再平层功能在电梯上的应用比较普遍，而实现这个功能所配备的含有电子元件的安全电路（或PESSRAL）在传感器的接入方面必须要考虑冗余设计，把相关传感器当成重要组成部份来全面考虑，不仅要能实现相关功能，也要注意运行风险。
【参考文献】
[1] GB 7588-2003+A1，电梯制造与安装安全规范[S].
[2] TSG T7001-2009，电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯[S].
【作者简介】杨世界，男，工程师，研究方向为电梯检验。
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