Migliorare la sicurezza dei passeggeri: un quadro per valutare e ottimizzare le distanze di frenata degli ascensori

Una metrica importante che le aziende di manutenzione possono utilizzare per migliorare la sicurezza delle apparecchiature

di Shaik Javeed

Questo articolo è stato presentato all'Elevcon 2025 a Lisbona, Portogallo.

Astratto

La sicurezza dei passeggeri è fondamentale nella manutenzione di ascensori e scale mobili. Quando un'azienda si assume la responsabilità di un progetto, deve affrontare diversi aspetti relativi alle ispezioni e ai protocolli di manutenzione adeguati. È essenziale, a partire dal sopralluogo precontrattuale o subito dopo la firma del contratto, garantire il corretto funzionamento di tutti i dispositivi di sicurezza. Questa diligenza deve essere mantenuta durante ogni successiva visita di manutenzione mensile.

Questo documento si propone di concentrarsi sulla determinazione accurata delle distanze di frenata, poiché molti produttori di ascensori, ad eccezione di alcuni, non forniscono criteri per testare e verificare tali distanze all'interno dei loro controller. Queste informazioni saranno utili agli ascensori di terze parti per valutare in modo indipendente le distanze di frenata sicure, migliorando così la sicurezza degli ascensori.

Proponiamo l'utilizzo di celle di carico a fune per misurare e calcolare il peso della cabina vuota e il rapporto di bilanciamento del contrappeso, poiché questi dati spesso non sono disponibili alle aziende di manutenzione. Questi input di peso sono fondamentali per misurare con precisione gli spazi di frenata, che vengono ricavati utilizzando una ruota tachimetrica a contatto con le funi di trazione principali. Valutando sia gli spazi di arresto massimi che minimi, possiamo verificare efficacemente gli spazi di frenata sicuri dell'ascensore.

1. introduzione

La manutenzione di ascensori e scale mobili è un pilastro del settore dei servizi per l'edilizia. Gli ascensori svolgono un ruolo fondamentale nel trasporto di passeggeri su più piani e, senza di essi, la circolazione delle persone all'interno di edifici alti sarebbe pressoché impossibile. Garantire una corretta manutenzione è essenziale per garantire il funzionamento sicuro e affidabile degli ascensori.

Ogni anno, numerosi incidenti, che vanno da lesioni lievi a incidenti mortali, sottolineano l'importanza della sicurezza negli impianti ascensoristici. Le aziende leader del settore riconoscono la sicurezza non come un costo, ma come un valore fondamentale. Queste organizzazioni danno priorità sia alla sicurezza sul lavoro che a quella dei passeggeri, consapevoli delle significative conseguenze fisiche, emotive e finanziarie che possono derivare da incidenti gravi.

Nel contesto della manutenzione multimarca, le attività devono essere attentamente valutate e i tecnici devono ricevere una formazione adeguata. I tecnici si trovano spesso ad affrontare condizioni estremamente impegnative e imprevedibili, che richiedono risposte tempestive ed efficaci per garantire la sicurezza dei passeggeri. Questo articolo si concentra su un componente critico per la sicurezza di un impianto ascensore: il freno. In quanto elemento essenziale per garantire un funzionamento sicuro, il freno svolge un ruolo chiave nella prevenzione degli incidenti e nella salvaguardia dei passeggeri.

2. Come definisce la manutenzione la norma DIN 31051

Secondo la norma DIN (Norme di Manutenzione), la manutenzione è un insieme di misure volte a mantenere le condizioni desiderate di un sistema o di un componente tecnico. Comprende attività volte a prevenire malfunzionamenti e guasti, ripristinare la funzionalità e migliorare costantemente le prestazioni del sistema.

La manutenzione non riguarda solo gli aspetti tecnici, ma anche misure amministrative e gestionali. La norma DIN 31051 riconosce la necessità di una corretta documentazione, pianificazione e coordinamento delle attività di manutenzione. Ciò garantisce che i processi di manutenzione siano organizzati, ben documentati e allineati agli obiettivi generali dell'organizzazione.

Esistono diversi tipi di manutenzione, come la manutenzione in caso di guasto, detta anche manutenzione reattiva; la manutenzione preventiva; la manutenzione basata sulle condizioni; la manutenzione basata sul tempo; e la manutenzione predittiva.

3. Tipi di manutenzione

Manutenzione in caso di guasto Si tratta di interventi di manutenzione eseguiti dopo un guasto per ripristinare le normali condizioni di funzionamento dell'apparecchiatura. I punti chiave da tenere in considerazione sono: interventi non pianificati, emergenziali e dirompenti (possono causare maggiori tempi di fermo, mancato rispetto dei requisiti contrattuali e rischi per la sicurezza).

Manutenzione preventiva La manutenzione preventiva è una manutenzione eseguita a intervalli regolari, indipendentemente dalle condizioni delle apparecchiature, per ridurre la probabilità di guasti o riparazioni costose. I punti chiave sono che gli interventi siano programmati e sistematici, il che riduce i tempi di fermo non pianificati, prolunga la durata delle apparecchiature, mantiene l'integrità dell'impianto, migliora la sicurezza e l'affidabilità e riduce la necessità di riparazioni di emergenza estese. È un processo intensivo e costoso se non automatizzato. La manutenzione preventiva include tutte le misure che vengono eseguite nell'ambito della manutenzione basata sulle condizioni.

Manutenzione basata sulle condizioni (CBM) è una strategia di manutenzione proattiva in cui la manutenzione viene eseguita solo quando vengono rilevati segni di deterioramento o comportamento anomalo delle apparecchiature. Invece di basarsi su una pianificazione, risponde ai dati in tempo reale provenienti dalla macchina stessa. Oppure, durante un intervallo di manutenzione preventiva, se il meccanico se ne accorge, dovrebbe intervenire immediatamente per mitigare il rischio. Questo riduce al minimo i tempi di fermo non pianificati e rileva i problemi prima che si aggravino.

Manutenzione basata sul tempo o sull'utilizzo Si tratta di una manutenzione eseguita a intervalli prestabiliti. È di routine e non dipende dalle condizioni; si basa sulla previsione dell'usura, riducendo il rischio di guasti imprevisti; ed è indicata per sistemi critici in cui i guasti sono inaccettabili. Ciò può comportare costi di manutenzione più elevati.

Manutenzione predittiva utilizza l'apprendimento automatico o i sensori dell'Internet delle cose per consigliare la sostituzione di un pezzo o l'esecuzione di un intervento su un ascensore o una scala mobile prima che si verifichi un guasto.

Sulla base delle tipologie di manutenzione sopra descritte, si raccomanda di applicare una manutenzione periodica ai freni per il motivo sopra indicato: i freni sono elementi critici per la sicurezza e potenziali guasti che possono causare incidenti sono del tutto inaccettabili. Tuttavia, tenendo conto delle condizioni atmosferiche, è necessario prestare attenzione nella scelta della manutenzione preventiva. Anche la manutenzione predittiva può essere presa in considerazione, ma ci vorranno ancora alcuni anni prima che questa tecnologia maturi.

4. Esempi di guasti ai freni

Il guasto dei freni negli ascensori può verificarsi a causa di problemi sia meccanici che elettrici, come descritto di seguito:

• a. Guasto del circuito elettrico
• b. Usura delle pastiglie dei freni
• c. I rivetti si stanno allentando sui cuscinetti
• d. Perdita di olio sul tamburo del freno che porta alla contaminazione delle pastiglie dei freni
• e. Pistone colpito in posizione aperta
• f. Affaticamento delle parti del freno che porta alla rottura delle aste
• g. Scarsa regolazione delle parti
• h. Surriscaldamento

Queste potenziali condizioni di guasto devono essere attentamente ispezionate durante le visite di manutenzione ordinaria. Alcuni problemi, in particolare i punti b, c, d, e ed f, possono aumentare significativamente la distanza di slittamento dei freni, soprattutto quando l'ascensore viene arrestato in caso di arresto di emergenza o durante l'allineamento con un piano.

In casi estremi, questi guasti possono causare movimenti incontrollati o involontari dell'ascensore. Questo rischio è particolarmente elevato quando i passeggeri escono dalla cabina e il contrappeso, ora più pesante del carico rimanente, provoca il sollevamento della cabina, uno scenario particolarmente pericoloso che sottolinea la necessità di un efficace monitoraggio dei freni.

La norma EN 81-20 (Figura 1) spiega l'arresto dei freni con carico nominale più il 25%; in condizioni di assenza di carico, non esiste un modo semplice per determinare e verificare le distanze di frenata; ed è di fondamentale importanza per gli ingegneri dedurre la coppia frenante o le distanze di slittamento mediante un nuovo approccio.

5. Test e convalida dei freni

Le aziende di ascensori in genere includono nei loro dossier tecnici di manutenzione metodologie dettagliate per testare i freni in condizioni di cabina vuota. Queste procedure spesso specificano criteri chiari per l'esecuzione dei test e la convalida della conformità dei risultati ai requisiti OEM. Al contrario, le aziende di ascensori di piccole e medie dimensioni non dispongono di tale chiarezza nei loro manuali di manutenzione, in particolare per quanto riguarda i test e la convalida delle prestazioni di slittamento dei freni in condizioni di vuoto, inclusa la verifica degli spazi di frenata.

L'autore ha riconosciuto l'importanza cruciale della valutazione degli spazi di frenata, dato che i freni sono un componente fondamentale per la sicurezza e un risultato diretto di corrette pratiche di manutenzione. Una valutazione accurata delle prestazioni di frenata non solo riflette le condizioni del sistema frenante, ma funge anche da indicatore chiave della sicurezza e dell'affidabilità complessive dell'ascensore.

Uno di questi metodi prevede la misurazione e la convalida delle distanze di slittamento dei freni utilizzando due tipi di apparecchiature specializzate. Questo sistema utilizza sensori di carico a fune per determinare parametri chiave: il peso a vuoto della cabina, il rapporto di bilanciamento del contrappeso e il rapporto peso/carrozza. Questi valori misurati vengono quindi inseriti in uno strumento di rilevamento della capacità frenante, insieme ad altri parametri rilevanti, per calcolare con precisione la distanza di slittamento dei freni. Questo approccio fornisce un metodo affidabile e ripetibile per valutare le prestazioni dei freni, in particolare in scenari in cui i dati del produttore non sono prontamente disponibili.

6. Descrizione del prodotto e processo di test

Il rilevatore di capacità frenante dell'ascensore BC100 (Figura 2) è in grado di rilevare la capacità frenante dell'ascensore. L'apparecchiatura è composta da due parti: un terminale portatile per l'acquisizione e il rilevamento dei dati e una ruota anteriore girevole. Durante l'ispezione, la ruota anteriore girevole viene ruotata vicino alla fune metallica e viene azionata dalla fune metallica per ruotare. Quando l'ascensore raggiunge la corsa impostata o la velocità nominale, il segnale di arresto viene inviato al controller dell'ascensore, che misura la distanza di slittamento della fune metallica e i risultati del test vengono visualizzati e registrati dopo l'arresto dell'ascensore.

7. Documenti di riferimento normativi del produttore dell'apparecchiatura

• Terminologia GB/T 7024 per ascensori, scale mobili e marciapiedi mobili.
• GB/T 10058-2009 condizioni tecniche degli ascensori
• Metodi di prova per ascensori GB/T 10059-2009
• GB/T 24474-2009 misurazione della qualità della corsa in ascensore
• T/CASEI T102-2015 – Associazione cinese per gli standard di ispezione delle attrezzature speciali

7.1 Impostazioni dei parametri

Dopo essere entrati nella modalità posizione, impostare i parametri rilevanti (Figura 3), tra cui il coefficiente di bilanciamento, il rapporto di peso della vettura, la velocità nominale, la circonferenza di una ruota rotante, il punto di rilevamento dell'arresto di emergenza e il rapporto di trazione. Nell'interfaccia di selezione "Velocità nominale", l'apparecchiatura fornisce nove valori di velocità standard e il corrispondente intervallo di conformità durante il processo di impostazione e l'ingegnere di prova deve prestare attenzione all'unità del parametro che viene impostato.

7.2 Operazione di apprendimento

Confermare la posizione della cabina dell'ascensore (dovrebbe essere al piano superiore) per preparare l'apprendimento dell'apparecchiatura. Nell'interfaccia di selezione delle funzioni, fare clic sul pulsante "Apprendimento ascensore" per accedere all'interfaccia di preparazione all'apprendimento, cancellare il valore visualizzato (girare manualmente la ruota) e quindi bloccare la fune metallica tra la ruota anteriore e la ruota ausiliaria dell'apparecchiatura (l'angolo tra il display dell'apparecchiatura e la fune metallica deve essere di 90°). Fare clic su "Avvia apprendimento", avviare l'ascensore, scorrere fino al piano inferiore e l'apparecchiatura inizia a registrare la corsa dell'ascensore rilevato.

Una volta che l'ascensore raggiunge il piano inferiore, clicca su "Apprendimento completato" per valutare se il processo di apprendimento è efficace in base ai dati raccolti. Puoi selezionare "Apprendi di nuovo" o "Apprendimento completato".

7.3 Rilevare la distanza di frenata dell'ascensore

Confermare la posizione della cabina dell'ascensore (dovrebbe essere al piano inferiore) per preparare il rilevamento del dispositivo. Nell'interfaccia di selezione delle funzioni, fare clic sul pulsante "Rilevamento ascensore" per accedere all'interfaccia di rilevamento, verificare che la fune metallica sia inserita tra la ruota anteriore e la ruota ausiliaria (l'angolo tra il display dell'apparecchiatura e la fune metallica deve essere di 90°). Fare clic su "Avvia test", riavviare l'ascensore e raggiungere il piano superiore.

Il dispositivo invierà automaticamente il punto di azione in base alla posizione del punto di rilevamento dell'arresto di emergenza (Nota: il tecnico addetto al collaudo non può fare clic su "Arresto e rilevamento ascensore" durante il processo di rilevamento). Dopo l'arresto dell'ascensore, fare clic su "Rilevamento completato".

7.4 Rilevamento completato

Gli standard di prova pertinenti sono integrati nell'apparecchiatura. Al termine del test, vengono fornite le conclusioni in base agli standard: qualificato, non qualificato o conformità alla velocità. I ​​risultati del test includono l'intervallo di conformità, la velocità attuale dell'ascensore, la corsa totale, ecc. (Figura 4).

8. Strumenti aggiuntivi utilizzati per determinare la massa dell'auto e del contrappeso

Lo strumento di rilevamento della capacità frenante richiede l'inserimento del rapporto di contrappeso. Il rapporto tra il peso del veicolo e il peso del veicolo stesso. Pertanto, per determinare il peso a vuoto della cabina e del contrappeso, l'autore ha utilizzato un rilevatore di carico a fune della Henning GmbH, che fornisce risultati accurati.

9. Risultati del test

Sono state scelte tre unità. Due unità Mitsubishi, di cui avevamo informazioni sul peso della vettura e sul rapporto di controbilanciamento. E un'unità è di un marchio straniero (multimarca).

Unità ascensore Mitsubishi n. 1 – Cabina	Contrappeso
Specifiche tecniche: Carico: 750 kg Velocità: 1.75 m / s Rapporto contrappeso: 0.5 Lazo: 1:1 Fermate: 12 Peso dell'auto secondo il documento del produttore: 999 kg Peso dell'auto misurato con lo strumento Henning: 1084 kg	Misurato: 1431 kg
Nota: il peso aggiuntivo delle piastrelle della cabina e dei corrimano del tetto della cabina aggiunge circa 40 kg. L'errore è davvero minimo: meno del 5%.	Nota: il rapporto di controbilanciamento misurato è vicino a 0.5

Tabella 1: Unità ascensore Mitsubishi n. 1

Unità ascensore Mitsubishi n. 2 – Cabina	Contrappeso
Specifiche tecniche: Carico: 600 kg Velocità: 1.0 m / s Rapporto contrappeso: 0.5 Lazo: 1:1 Fermate: 5 Peso dell'auto secondo il documento del produttore: 791 kg Peso dell'auto misurato tramite lo strumento Henning: 815 kg	Massa del contrappeso calcolata secondo il rapporto 0.5: 1091 kg Misurato: 1119 kg La differenza è di 28 kg, che possono essere aggiunti alle balaustre superiori delle auto.
Nota: l'errore è minimo: meno del 3%.	Nota: il rapporto di controbilanciamento misurato è vicino a 0.5

Tabella 2: Unità ascensore Mitsubishi n. 2

Unità multimarca – auto	Contrappeso
Specifiche tecniche: Carico: 800 kg Velocità: 1.0 m / s Rapporto contrappeso: sconosciuto Lazo: 2:1 Fermate: 5 Peso dell'auto secondo il documento del produttore: sconosciuto Peso dell'auto misurato tramite lo strumento Henning: 651 kg x 2 = 1302 kg	Massa del contrappeso calcolata secondo il rapporto 0.5: 1702 kg Misurato: 1630 kg (815X2) La differenza è di 72 kg, di cui 12 kg aggiuntivi dovuti alle balaustre superiori. Per un bilanciamento del 50%, sono necessari 50 kg, che possono essere considerati un errore inferiore al 5%, oppure si può ipotizzare un bilanciamento del 45%.
	Nota: il rapporto di controbilanciamento misurato è prossimo a 0.45 ~0.5.

Tabella 3: Unità multimarca

I risultati dei test e delle misurazioni del misuratore di carico della fune erano quasi accurati, con una tolleranza inferiore al 3%.

10. Controllo della capacità di frenata

Unità Mitsubishi n. 1	Risultati del test
	La distanza di slittamento è di 0.89 m Velocità nominale: 1.75 m/s Velocità misurata: 1.63 m/s Distanza minima Lmin: 0.86 m Distanza massima: Lmax: 1.63 m Inferenza: la distanza di frenata indicata dal produttore è leggermente più rigida (consente uno spazio di slittamento inferiore) rispetto a questa attrezzatura. Tuttavia, i valori sono simili.
Attrezzatura Mitsubishi n. 2
	La distanza di slittamento è di 0.59 m Velocità nominale: 1.0 m/s Velocità misurata: 0.93 m/s Distanza minima Lmin: 0.37 m Distanza massima: Lmax: 0.62 m Inferenza: la distanza di slittamento raccomandata dal produttore e la distanza di slittamento misurata rientrano nell'intervallo.
Attrezzatura multimarca n. 3	Risultati del test
	Distanza di slittamento: 0.39 m Velocità nominale: 1.0 m/s Lazo: 2:1 Velocità misurata: 1.06 m/s Distanza minima Lmin: 0.37 m Distanza massima: Lmax: 0.62 m Inferenza: la distanza di slittamento consigliata dal produttore dell'attrezzatura rientra nell'intervallo.

Tabella 4: Risultati dei test dei tre casi

Tabella 5: Standard di ispezione delle attrezzature speciali della Cina T/CASEI T102-2015

11. conclusioni

Questo articolo presenta un approccio per misurare la distanza di arresto sicura degli ascensori, un parametro importante che le aziende di manutenzione possono utilizzare per migliorare la sicurezza delle apparecchiature. Il metodo proposto offre una soluzione pratica in linea con gli standard cinesi per l'ispezione delle apparecchiature speciali T/CASEI T102-2015, e le distanze sono tabulate per nove diverse velocità nel documento standard. In questo articolo abbiamo preso come riferimento due velocità. In prospettiva, questo approccio presenta un potenziale di ulteriore sviluppo, inclusa la possibilità di utilizzare dispositivi intelligenti per eseguire queste misurazioni su modelli senza locale macchina. Tali progressi potrebbero eliminare la necessità di sensori ingombranti e strumenti multipli, rendendo il processo più efficiente e sicuro.

12. Ringraziamenti

Desidero esprimere la mia sincera gratitudine al mio team di ingegneri e tecnici per il prezioso supporto fornito nell'esecuzione delle misurazioni con la massima attenzione alla sicurezza. Desidero inoltre esprimere la mia gratitudine a Prospect Photoelectric Tech Co., Ltd. per il supporto e per aver fornito chiarimenti sui dettagli tecnici durante la fase di test.

Referenze

[1] Cooper, DA (2021). Guasti ai freni degli ascensori. 12° Simposio sulle tecnologie degli ascensori e delle scale mobili. 3.1-8.

[2] Eberle, HE (2001). La sicurezza prima di tutto: freni affidabili per i più recenti progetti di ascensori. Elevator Technology 11, Singapore 17-24.

[3] Distaso, C. (1992). Il freno dell'ascensore. Tecnologia degli ascensori 4, Amsterdam.