Test alternativi per scale mobili e marciapiedi mobili

I requisiti per la velocità delle scale mobili e dei marciapiedi mobili sono comparsi negli standard ASME A17.1/CSA B44 dal 2000 (Requisiti 6.1.4.1 e 6.2.4.1). Il codice A17.1, prima dell'armonizzazione nel 2000, conteneva requisiti per la velocità delle scale mobili dal 1921 (articolo 610a). La velocità massima consentita di una scala mobile è stata ridotta da 125 a 100 fpm nell'edizione 2000 del codice armonizzato A17.1/B44. La velocità di marcia si basa sull'angolo di inclinazione e sulla larghezza della carreggiata. (Vedi A17.1/B44 Tabella 6.2.3.7.)

I requisiti di ritardo per le scale mobili sono stati introdotti nel Supplemento B del 1983 all'edizione 1981 del codice A17.1 (Regola 804.3a) come requisito per i freni. Requisiti simili sono stati introdotti per i marciapiedi mobili nel Supplemento A del 1988 all'edizione 1987 di A17.1 (Regola 904.3).

A17.1/B44 Parte 8, Sezione 8.10.4.1 (8.10.4.1.1(c)(1) richiede di testare la velocità della scala mobile o del marciapiede mobile. I metodi di prova suggeriti sono forniti in ASME A17.2 punti 7.14 e 9.14 rispettivamente per scale mobili e marciapiedi mobili.

Il ritardo della scala mobile o del tappeto mobile è una funzione della coppia frenante. A17.1/B44 Parte 8, Sezione 8.10.4.1 (8.10.4.1.1(s)(1) richiede di testare la coppia frenante sulla scala mobile o sul tappeto mobile. Requisito 8.10.4.1.2 (8.10.4.1.2(d ) per l'ispezione interna e le prove prevede anche la verifica della coppia frenante sia per le scale che per i tappeti mobili. Per le scale e i tappeti mobili con freni a coppia variabile, viene misurata la distanza minima di arresto a vuoto. Ulteriori informazioni sono fornite in A17.2 Voci 8.4 e 10.4 per scale mobili e tappeti mobili, rispettivamente.

Questo articolo spiegherà la relazione tra la distanza di arresto e il ritardo della scala mobile o del tappeto mobile a qualsiasi velocità determinata.

Spesso non sono disponibili apparecchiature sofisticate per la misurazione di vari parametri e caratteristiche e l'ispettore, l'investigatore o altro personale deve ricorrere a test alternativi per determinare tali parametri. Usiamo il termine "determinare", perché la misurazione diretta del parametro potrebbe non essere possibile, ma la misurazione diretta di uno o più fattori che compongono il parametro è facilmente realizzabile.

Velocità

La velocità, o velocità, è determinata dalla misurazione della distanza, s, in un periodo di tempo, t. La velocità media o velocità di un oggetto è direttamente proporzionale al suo cambiamento di posizione e indirettamente proporzionale al cambiamento di tempo durante il quale l'oggetto viaggia. Ingegneri e studenti delle scuole tecniche esprimono questa relazione fisica come:                                                                                               

Questo è scritto matematicamente come:

dove v è la velocità o velocità media dell'oggetto, espressa in unità di lunghezza per unità di tempo; s è la distanza percorsa dall'oggetto o il suo cambiamento di posizione espresso in unità di lunghezza; e Δt è il tempo impiegato per percorrere la distanza, espresso in unità di tempo.

Con queste informazioni di base, la velocità o la velocità di una scala mobile o di un tappeto mobile può essere determinata misurando la distanza percorsa da un oggetto sulla scala o sul tappeto mobile in un periodo di tempo. Su una scala mobile tradizionale conforme al codice, il gradino ha una profondità nominale del battistrada (dimensione dalla parte anteriore a quella posteriore) di 16 pollici (406.4 mm). Dieci gradini si estenderebbero per 160 pollici (4,064 mm). Se misuriamo il tempo necessario a 10 passi per superare un punto fisso sulla scala mobile e dividiamo quel tempo in 160 pollici, determineremo la velocità della scala mobile. Il tempo che tradizionalmente misureremmo sarebbe in secondi utilizzando una varietà di cronometri, orologi, smartphone o altri dispositivi per misurare il tempo. Se quel tempo misurasse, ad esempio, 9 s., la velocità misurata sarebbe:      

Poiché la misura tradizionale e convenzionale della velocità di una scala mobile è espressa in piedi al minuto, dovremmo convertire la velocità sopra indicata da pollici al secondo a piedi al minuto. (12 pollici = 1 piede e 60 s = 1 min.)

Possiamo moltiplicare la velocità determinata sopra per uno o tutti i valori espressi sopra e arrivare comunque allo stesso valore per la velocità ma espresso in termini diversi. Usa questa equazione per convertire le unità:

da cui:

Riscrivendo l'espressione e sostituendo i valori numerici:

Questo valore verrebbe arrotondato a 90 fpm.

Rendendosi conto che 160 pollici sono composti da 10 gradini (scelti come una costante) e che il tempo necessario ai gradini per attraversare 160 pollici varia con la velocità della scala mobile, questo è il valore che dobbiamo determinare. Pertanto, per determinare la velocità della scala mobile, misuriamo il tempo necessario a 10 passi per superare un dato punto sulla scala mobile e dividiamo quel tempo, in secondi, in 800 per ottenere la velocità in piedi al minuto. Nell'espressione sopra, 9 s. è la variabile, quindi possiamo fornire un'equazione per determinare la velocità della scala mobile in piedi al minuto come:

where t₁₀ è il tempo in secondi in cui 10 gradini passano un punto fisso sulla scala mobile, e v₁ è la velocità dei passi in piedi al minuto.

L'esperienza indica che un buon punto fisso da usare come riferimento è la linea del segmento a pettine. Il tempo dovrebbe iniziare quando un passo entra nella linea del pettine (la linea formata dai denti del pettine, t₀) e fermati quando l'undicesimo passo entra nella linea del pettine, t₁₀. È possibile utilizzare lo stesso metodo per determinare la velocità in cui i passaggi escono dai segmenti del pettine, ma entrare nei segmenti del pettine sembra più conveniente.

Il diagramma seguente mostra 10 passaggi orizzontali. Infatti solo alcuni che entrano nel pettine sono orizzontali, e il resto si trova sulla curva e inclinata inferiore. Tuttavia, la velocità lineare dei gradini è all'unisono lungo la direzione di marcia.

where v è la velocità dei passi in piedi al minuto, e t è il tempo in secondi in cui 10 passaggi passano sotto i segmenti del pettine.

Decelerazione

A17.1/B44 contiene i requisiti per la velocità media massima di rallentamento o decelerazione per l'arresto di una scala mobile a seguito dell'attivazione di un dispositivo di sicurezza. In particolare, il requisito 6.1.5.3.1(c) stabilisce:

"6.1.5.3.1 Freno della macchina motrice delle scale mobili c) I freni della macchina motrice devono arrestare i gradini delle scale mobili in discesa a una velocità media non superiore a 0.91 m/s² (3 piedi/s²) misurato sul tempo di ritardo totale. Nessun valore di ritardo orizzontale di picco superiore a 0.91 m/s² (3 piedi/s²) deve avere una durata maggiore di 0.125 s (vedi Appendice I non obbligatoria, Fig. I-11).”

Si richiama l'attenzione sul riferimento ad A17.1-2013/B44-13 Appendice I non obbligatoria, Fig. I-11. Sebbene non sia completamente accurato, il grafico fornisce un'approssimazione approssimativa per la distanza di arresto associata a una data velocità di gradino della scala mobile a una velocità di arresto di 3 fps². Questo è circa 1/10 di ag, dove 1 g è l'accelerazione di gravità (32.2 fps²).

Sebbene la targhetta dei dati del freno fornisca la coppia necessaria per ottenere il ritardo richiesto dal codice, è spesso necessario o conveniente ottenere una migliore approssimazione del ritardo effettivo della scala mobile.

Un metodo per determinare la velocità di arresto o la decelerazione consiste nel misurare la distanza di arresto e calcolare la velocità di arresto in base alla velocità della scala mobile e alla distanza di arresto.

Dal pianerottolo inferiore, con la scala mobile che corre verso il basso, azionare il pulsante di arresto di emergenza quando il bordo anteriore di un gradino si avvicina e si interseca con la linea formata dal bordo anteriore dei segmenti a pettine. Il passaggio procederà oltre il segmento del pettine e si fermerà.

Misurare la lunghezza del gradino rimanente esposto e sottrarlo da 16 pollici, la profondità del gradino, per determinare la distanza di arresto, che chiameremo s, espresso in pollici. Vedi lo schema qui sotto.

Rimangono 10 pollici del gradino quando la scala mobile è ferma. 6 pollici del gradino si sono spostati sotto i punti del segmento del pettine. La distanza di arresto, s, è, quindi, 6 pollici.

Il ritardo medio della scala mobile può essere determinato in base alla conoscenza della velocità del gradino della scala mobile, v₁e la distanza di arresto del passo, s.

La relazione fondamentale tra la velocità (velocità) di un corpo in movimento, la sua distanza di arresto sotto un ritardo costante impresso, è data dall'equazione del moto standard:          

Sostituendo le variabili utilizzate per il nostro esempio di scala mobile nell'equazione 1 si ottiene:

Per risolvere questa equazione per il ritardo della scala mobile, le unità dimensionali devono essere coerenti, in modo che l'equazione 2 diventi:          

Questa equazione è semplificata per diventare:

dove_avg è il ritardo di arresto medio dei gradini delle scale mobili nella loro direzione di marcia, espresso in unità di piedi al secondo al quadrato, s è la distanza di arresto di un passo espressa in pollici, e v₁ è la velocità del gradino della scala mobile determinata dalla sezione precedente "Velocità", espressa in piedi al minuto. Esempi di utilizzo di questo metodo sono i seguenti.

Per una scala mobile che viaggia a 100 fpm, la distanza di arresto minima per ottenere un ritardo di 3 fps² è:

Allo stesso modo, per una scala mobile che viaggia a 90 fpm, la distanza minima di arresto per ottenere un ritardo di 3 fps² è:

Sintesi

La velocità della scala mobile o del tappeto mobile è determinata dall'equazione G. Il ritardo (decelerazione) della scala mobile è determinato dall'equazione 4.            

Questo articolo è stato utilizzato in precedenza in NAESA International's PROGRESSO, Ottobre 2016.