Fornire una protezione secondaria dallo slittamento del freno dell'elevatore a trazione

Una delle cose più pericolose che possono accadere con gli ascensori a fune è il cesoiamento a causa di uno slittamento dei freni. Sfortunatamente, è anche uno dei più difficili da prevenire, perché potrebbe derivare da difetti dell'ascensore tradizionale con modalità di controllo. Nell'evoluzione a lungo termine dell'intero sistema di sicurezza di un ascensore, molte caratteristiche sono state migliorate e rafforzate, ma quando si tratta di una delle protezioni di sicurezza più importanti, per il freno, ci sono ancora delle sfide.

Il dispositivo elettromeccanico di presa della fune di un ascensore può, in una certa misura, fornire una protezione secondaria per il freno. Non tutti gli ascensori, tuttavia, dispongono di dispositivi elettromeccanici di presa della fune e, a causa della recente diffusione del motore sincrono negli ascensori, sempre più unità non dispongono di dispositivi di presa della fune al momento della loro fabbricazione. Ciò significa che molti ascensori non possono utilizzare dispositivi di presa della fune per prevenire incidenti di taglio. Questo articolo affronta la sfida di trovare un modo universale per fornire una protezione secondaria dallo slittamento dei freni.

Il problema di prevenire il cortocircuito dell'interblocco porta e del circuito del freno può essere risolto con aggiornamenti hardware e software del circuito.

Come accadono gli incidenti dovuti al taglio dell'ascensore

Gli incidenti dovuti al taglio dell'ascensore possono verificarsi in tre modi: guasto dell'interblocco della porta dell'ascensore, guasto del freno di controllo elettrico o guasto del freno meccanico. Quando si verifica un guasto dell'interblocco della porta dell'ascensore, ad esempio quando un circuito di interblocco della porta è in cortocircuito, l'ascensore dovrebbe funzionare direttamente con la porta aperta una volta che i segnali all'esterno o all'interno della cabina sono stati registrati, poiché il sistema di controllo potrebbe scambiarlo per chiuso .

Inoltre, se il circuito di controllo del freno è in corto circuito o i contatti sono stati saldati insieme, l'ascensore dovrebbe muoversi direttamente con la porta aperta, perché il freno non può frenare quando è acceso. Finché l'auto si muove con la portiera aperta, possono verificarsi facilmente incidenti di taglio. Per evitare questo pericoloso scenario, il circuito di bloccoporta e controllo freno deve aggiungere una protezione anti-cortocircuito (o saldatura) in modo che il funzionamento si arresti automaticamente quando il circuito va in cortocircuito. Il problema di prevenire il cortocircuito dell'interblocco porta e del circuito del freno può essere risolto con aggiornamenti hardware e software del circuito.

Per il guasto del freno meccanico, la soluzione è molto più complessa. Quando un ascensore si ferma a un piano, il sistema di frenatura meccanica garantisce l'affidabilità dell'arresto. Se la forza frenante meccanica non è sufficiente, lo slittamento dell'ascensore può verificarsi anche con la porta aperta. Poiché questo problema ha origine nel freno stesso, l'ascensore deve utilizzare un altro dispositivo di protezione di sicurezza. Tuttavia, altri dispositivi di protezione di sicurezza esistenti non agiscono come un freno, il che fornisce la protezione più efficace contro gli incidenti di taglio. Inoltre, non è facile aggiungere un nuovo dispositivo di protezione ad un ascensore.

Efficacia di altri dispositivi di sicurezza

I dispositivi di sicurezza, sia meccanici che elettrici, possono guastarsi, il che può portare a gravi conseguenze. Un'adeguata protezione secondaria può prevenire tali situazioni. Anche un freno dell'ascensore potrebbe guastarsi, causando potenzialmente un grave incidente. Ma ora, quando il guasto del freno porta a un incidente di taglio, la maggior parte degli altri dispositivi di sicurezza non è in grado di fornire una migliore protezione secondaria.

L'ingranaggio di sicurezza di un ascensore è un importante dispositivo di sicurezza meccanico utilizzato per la protezione da velocità eccessiva. Non è progettato per agire a bassa o medio-bassa velocità, quindi non può fornire protezione in incidenti di taglio a bassa o media velocità. Se così fosse, la sua frequenza operativa aumenterebbe notevolmente, causando un danno maggiore alla rotaia di guida. Inoltre, per proteggersi dagli incidenti di taglio, deve esserci un dispositivo di monitoraggio elettrico per valutarne la possibilità. Una volta affrontato il rischio di un guasto al freno per taglio accidentale, un dispositivo di monitoraggio elettrico farebbe scattare l'ingranaggio di sicurezza. Ora, tuttavia, tutti i paracadute devono essere attivati ​​da un'azione meccanica, rendendo un tale dispositivo incapace di fornire una protezione secondaria contro gli incidenti di taglio.

Se il suo sistema di controllo del movimento è stato opportunamente modificato, un dispositivo di presa della fune può proteggere dagli incidenti di taglio meglio di altri componenti di sicurezza.

Un tampone è un importante dispositivo di sicurezza meccanica, ma la sua capacità di proteggersi dagli incidenti di taglio è molto limitata. Un buffer fornisce una protezione efficace solo in due circostanze molto speciali, ad esempio quando l'ascensore viene fermato direttamente all'ultimo piano ed è appena scivolato o si è fermato al piano inferiore ed è appena scivolato.

Se il suo sistema di controllo del movimento è stato opportunamente modificato, un dispositivo di presa della fune può proteggere dagli incidenti di taglio meglio di altri componenti di sicurezza. Tuttavia, il dispositivo di presa della fune ha i suoi limiti. I dispositivi di presa della fune sono divisi in due tipi: meccanico ed elettrico e solo un dispositivo di presa della fune elettromeccanico può eseguire una protezione secondaria per il freno. Un dispositivo di presa della fune puramente meccanico non può. Inoltre, a causa dell'uso del motore sincrono negli ultimi anni, sempre più ascensori, comprese le unità senza locale macchina, non dispongono di dispositivi di presa della fune quando vengono fabbricati. Come per gli altri dispositivi di sicurezza elettrica negli ascensori, poiché la protezione finale sarà svolta dal freno, una volta che tale sistema si guasta, anche i dispositivi di sicurezza elettrica si guastano.

Incidenti di taglio attribuiti allo slittamento del freno

Se la sua forza frenante è breve, un ascensore può facilmente scivolare, indipendentemente dal fatto che stia trasportando un carico leggero o completo. Secondo le disposizioni degli ascensori, il coefficiente di equilibrio dovrebbe essere compreso tra il 40 e il 50%. Se il carico nominale di un ascensore è 1000 kg e il coefficiente di equilibrio ha un valore intermedio del 45%, il carico eccentrico massimo è solo 450 kg quando la cabina è più leggera, il carico eccentrico massimo può essere 650 kg quando la cabina è sovraccarico, che è il 110% del carico nominale. Sebbene gli slittamenti attribuiti al guasto del freno possano verificarsi in condizioni di carico leggero, si verificano principalmente in situazioni di pieno carico o sovraccarico.

Nell'ottobre 2011 a Chongqing, in Cina, un incidente di taglio attribuito a un guasto ai freni ha ferito mortalmente un uomo. Prima dell'incidente, una cabina dell'ascensore stava trasportando un carico completo a un piano superiore, fermandosi vicino al pianerottolo superiore. Le porte si aprirono. Allo stesso tempo, l'auto ha cominciato a scivolare verso il basso con le portiere ancora aperte. Nel frattempo, la testa dell'uomo si è incastrata tra la parte superiore della portiera dell'auto e la porta di piano inferiore. Il ferito è stato trasportato in ospedale, ma le sue ferite erano troppo gravi ed è morto alcuni giorni dopo. Un'indagine post-incidente ha rivelato che la forza frenante dell'ascensore era insufficiente e che il coefficiente di bilanciamento era inferiore, perché una volta che l'auto era stata caricata quasi al pieno, l'ascensore è scivolato, causando l'incidente di taglio.

I dispositivi lavorano insieme per formare un sistema di sicurezza completo

Come accennato in precedenza, il ruolo indipendente di qualsiasi altro dispositivo di sicurezza non può superare quello del freno, che è fondamentale per prevenire gli incidenti di taglio. Ma, se i dispositivi di sicurezza indipendenti possono lavorare insieme per formare un sistema di sicurezza completo, lo scenario migliora notevolmente. Quando si verificano incidenti di taglio, il principale componente guasto è solitamente il freno. Le funzioni di altri dispositivi di sicurezza — interblocco porta, portiera della cabina, operazione di ispezione, tampone, ecc. — potrebbero non rappresentare un problema, ma se possono cooperare tra loro, possono svolgere l'importante ruolo di protezione secondaria da incidenti di taglio legati a guasto al freno. In un perfetto sistema di protezione, dispositivi che cooperano armoniosamente tra loro possono supplire alle debolezze di ogni singolo componente e possono costituire una nuova, potente funzione. Quindi, un perfetto sistema di protezione non collasserà a causa di un guasto di un componente isolato, perché altri componenti lo compensano, provocando a loro volta l'arresto del sistema in modo sicuro che non danneggia persone o apparecchiature.

Successivamente, questo documento introduce una funzione contro il taglio in un ascensore a fune che può essere utilizzata come protezione secondaria generale per il freno. Include il processo di rilivellamento che è simile a una funzione iniziale ma presenta una grande differenza. La velocità e la capacità di controllo del livellamento dei primi ascensori erano generalmente scarse, rendendo difficile un livellamento accurato una tantum. Per rimediare a questa situazione, i primi ascensori utilizzavano una funzione di rilivellamento automatico. Poiché la velocità e il controllo del livellamento sono migliorati nel tempo, il livellamento è caduto in disgrazia.

Il livellamento ai fini della protezione dal taglio può essere simile al semplice livellamento dei primi ascensori, ma con differenze essenziali. In primo luogo, il rilivellamento dei primi ascensori veniva effettuato quando i freni funzionavano normalmente, ma il rilivellamento per la protezione da cesoiamento viene eseguito quando i freni si guastano. In secondo luogo, lo scopo del rilivellamento nei primi ascensori era semplicemente per un livellamento accurato, ma lo scopo del rilivellamento per la protezione dal taglio sarebbe quello di prevenire un tragico incidente. Terzo, il rilivellamento semplice è un metodo unico, ma il rilivellamento per la protezione dal taglio implica la cooperazione tra i componenti per formare una sintesi.

La figura 1 illustra il processo di controllo di base per la protezione contro il taglio dell'elevatore di trazione. Questo processo è principalmente per la protezione secondaria del freno. Sebbene l'interblocco della porta e il cortocircuito del freno possano anche causare un incidente da taglio, ho discusso questo scenario nel mio articolo precedente (ELEVATOR WORLD, luglio 2011). L'idea di base è la seguente.

Procedura di cooperazione del dispositivo

In primo luogo, abbiamo bisogno di dispositivi di monitoraggio (come uno elettrico per saldatura a contatto o cortocircuito, uno per la posizione del livellamento dell'auto o la posizione nella zona di sblocco, o un altro dispositivo o software corrispondente) per determinare lo stato di guasto del freno. Quando un ascensore arriva a un piano, il dispositivo di monitoraggio rileva prima se i circuiti sono in cortocircuito nel circuito di interblocco porta e nel circuito del freno. In caso di cortocircuito nel circuito di blocco porta o nel circuito di frenatura, il dispositivo di monitoraggio deve scollegare il circuito della catena di sicurezza per interrompere il motore principale, frenare e arrestare l'ascensore. Poiché il motore principale e il freno non hanno problemi finché l'alimentazione elettrica è stata scollegata, è possibile interrompere il funzionamento dell'ascensore. E, se non è stato rilevato alcun cortocircuito nell'interblocco porta o nel circuito dei freni, i dispositivi di monitoraggio dovrebbero rilevare la posizione in movimento nella zona di sblocco.

In un perfetto sistema di protezione, dispositivi che cooperano armoniosamente tra loro possono supplire alle debolezze di ogni singolo componente e possono costituire una nuova, potente funzione.

Se l'auto continua a muoversi mentre le porte si aprono dopo che l'alimentazione è stata scollegata e la distanza di movimento è maggiore dalla posizione di precisione del livellamento, si può concludere che c'è qualcosa che non va con il freno. Una volta che l'avaria al freno è stata confermata, il sistema di protezione dovrebbe immediatamente adottare misure di protezione secondaria più complesse contro un potenziale incidente di taglio. Il primo passo dovrebbe essere allarmante per il servizio di soccorso, ad esempio avviando un allarme. L'avviso dei soccorritori dovrebbe essere effettuato in concomitanza con l'attivazione di altre misure di protezione automatica, poiché è fondamentale ottenere aiuto sulla scena il prima possibile.

Se una cabina dell'ascensore si è fermata direttamente al piano superiore ed è scivolata, o al piano inferiore ed è scivolata verso il basso, quando si è verificato l'incidente, il sistema di controllo non deve avviare il processo di rilivellamento, perché, in questo caso, il respingente può impedire un taglio incidente. Ma, in altri casi, se l'auto si è fermata a un piano ed è scivolata con la portiera aperta, il processo dovrebbe essere avviato immediatamente. Vale a dire, se l'auto è scivolata verso il basso in corrispondenza del bordo inferiore della zona di sblocco, l'ascensore dovrebbe essere immediatamente alimentato per il rilivellamento verso l'alto. Al contrario, se la cabina è scivolata verso l'alto in corrispondenza del bordo superiore della zona di sblocco, la macchina dell'ascensore deve essere immediatamente alimentata per il rilivellamento verso il basso. Poiché il processo di scorrimento al rialzo è simile a quello di scorrimento al ribasso, analizzeremo solo quest'ultimo.

Nel processo di rilivellamento, il sistema di controllo emette prima un promemoria vocale per i passeggeri di lasciare l'area della portiera dell'auto, quindi forza la chiusura della portiera. Sono necessarie due condizioni affinché si verifichi un incidente di taglio dell'ascensore: l'apertura delle porte di piano e di cabina e il movimento di cesoiamento delle porte di piano e di cabina. Finché le due condizioni non si verificano contemporaneamente, possiamo prevenire efficacemente gli incidenti di taglio.

Quando la porta della cabina si chiude nella zona di sblocco, deve essere mantenuta la funzione di riapertura in caso di urto di una o più persone all'ingresso, ma la porta deve essere richiusa senza indugio. Se alcuni passeggeri vengono colpiti dalla porta nel processo, la porta dovrebbe aprirsi di nuovo e così via. Ma, una volta che la portiera dell'auto è stata chiusa completamente, il pulsante di apertura della porta dell'auto dovrebbe essere neutralizzato per impedire ai passeggeri di aprirlo, poiché questo è molto pericoloso. Sarebbe meglio che la cabina fosse dotata di una porta bloccata meccanicamente che può essere aperta solo attraverso il piano la porta nella zona di sblocco, impedendo a sua volta ai passeggeri di aprire la porta quando l'ascensore sta operando fuori dalla zona di sblocco.

A causa di un guasto ai freni, un'auto che è salita al piano durante il processo di protezione può scivolare di nuovo, ma finché la portiera non è chiusa, l'auto dovrebbe ripetere il processo di livellamento e continuare a utilizzare i comandi vocali per guidare i passeggeri fuori dall'auto. nell'area della portiera fino alla chiusura delle porte.

Per evitare che la macchina avvii troppa frequenza in un tempo troppo breve, la protezione contro il taglio dovrebbe abbassare il più possibile la frequenza di livellamento. Pertanto, il rilivellamento deve essere eseguito nella direzione opposta allo scorrimento. In altre parole, il processo di base di scivolamento e rilivellamento dovrebbe alternarsi. Inoltre, il tempo di conversione dovrebbe essere esteso il più possibile, ovvero il processo di livellamento dovrebbe essere avviato proprio quando l'auto è scivolata al limite della zona di sblocco e, idealmente, il processo di livellamento dovrebbe estendersi fino alla metà dello sbloccaggio. zona dell'altro lato: superamento del livello del pianerottolo ma non raggiunge il bordo della zona di sblocco.

Nella Figura 1, è solo un modo semplice in cui l'ascensore interromperà il processo di rilivellamento quando la cabina arriva al piano. Nella protezione contro il processo di cesoiamento, la velocità di rilivellamento dovrebbe rallentare il più possibile (non superiore a 0.3 mps) e l'ascensore dovrebbe avere un contatto elettrico di sicurezza (o circuito di sicurezza) che possa conformarsi ai relativi requisiti e impedire ogni movimento della cabina fuori dalla zona di sblocco con la porta aperta.

Poiché il sistema di monitoraggio emetterà automaticamente un allarme dopo il guasto del freno, avvisando i soccorritori, quando arrivano sulla scena, possono anche interrompere il processo di rilivellamento e selezionare il metodo appropriato per salvare i passeggeri. Prima dell'arrivo dei soccorritori, se la porta dell'ascensore può essere chiusa automaticamente, il processo di rilivellamento può essere interrotto automaticamente. Durante questo tempo, se il carico della cabina è prossimo al carico nominale o è sovraccarico, deve scendere lentamente al piano inferiore con la porta chiusa; se l'auto è vicina al carico leggero, dovrebbe salire lentamente fino all'ultimo piano con le porte chiuse e fermarsi in blocco in caso di guasto mentre i passeggeri aspettano i soccorsi.

In questo processo, alcuni passeggeri potrebbero scappare aprendo con forza la porta. Ciò significherebbe una riduzione del carico, che potrebbe significare che la cabina scivola verso l'alto a causa del carico più leggero dopo che la cabina dell'ascensore è arrivata al piano inferiore con carico nominale o sovraccarico. Durante questo periodo, se alcuni passeggeri continuano a fuggire, potrebbe comunque verificarsi un incidente di taglio. In altre parole, se l'auto scivola verso l'alto in corrispondenza del bordo superiore della zona di sblocco, è necessario riavviare il livellamento per il processo di discesa.

Se le porte dell'ascensore sono state richiuse durante il processo di protezione, l'ascensore dovrebbe funzionare fino all'ultimo piano e fermarsi in blocco in caso di guasto. Quando la cabina è arrivata al piano superiore dal piano inferiore, anche se alcuni passeggeri sono fuggiti aprendo la portiera della cabina, la cabina diventerà più leggera di prima e non potrà scivolare verso il basso; quindi, non ha bisogno di rilivellamento. Se l'auto è scivolata verso l'alto nella posizione più alta dell'ultimo piano e alcuni passeggeri saltano giù durante la fuga, il piazzale dell'auto può impedire loro di cadere nella fossa. Pertanto, il grembiule per auto dovrebbe avere una lunghezza e una rigidità sufficienti per tale protezione. Secondo i requisiti della norma (ad esempio EN 81-1), l'altezza della porzione verticale del piazzale auto deve essere di almeno 0.75 m. Questa altezza è sicura se il grembiule ha una rigidità sufficiente.

In termini di sicurezza complessiva dell'ascensore, il freno è probabilmente il componente che necessita maggiormente di una protezione secondaria.

Se l'avaria al freno e la cabina è scivolata sul bordo della zona di sblocco con la porta aperta, è necessario avviare il processo di rilivellamento per proteggere gli ascensori a fune dal cesoiamento. L'operazione ha avuto problemi di sicurezza? No, non l'ha fatto. Alcuni ascensori utilizzano ancora il metodo di livellamento con la porta aperta nella zona di sblocco per aumentare l'efficienza dell'apertura della porta. Questo presenta problemi di sicurezza quando l'auto esce dalla zona di sblocco con la portiera aperta. In alcune norme tecniche, una cabina dell'ascensore può livellare o rilivellare nella zona di sblocco con la porta aperta. La velocità di livellamento o rilivellamento ha però un limite, quindi deve avere un contatto elettrico di sicurezza (o circuito di sicurezza) che possa conformarsi alle relative prescrizioni ed impedire ogni movimento della vettura al di fuori della zona di sblocco con la porta aperta.

La protezione contro il cesoiamento di un ascensore a fune non solo ha questi requisiti, ma ha anche una maggiore sicurezza. Questo perché se il freno dovesse slittare, il contatto elettrico di sicurezza dell'ascensore generale perderebbe di efficacia. Un ascensore dotato di protezione contro il cesoiamento può impedire il movimento della cabina al di fuori della zona di sblocco tramite il rilivellamento quando la cabina scivola al limite della zona di sblocco. Allo stesso tempo, la protezione contro il cesoiamento può anche impedire alla vettura di uscire dalla zona di sblocco con la portiera aperta.

In caso di guasto ai freni, un'auto che sta rilivellando al piano può ancora scivolare, ma finché la portiera dell'auto non è chiusa, l'auto dovrebbe ripetere il processo di rilivellamento dopo che è scivolata. Di solito, questo non dovrebbe far sì che la macchina abbia troppa frequenza in un lasso di tempo troppo breve. Poiché la velocità di rilivellamento è lenta, anche se il freno slitta di nuovo dopo il rilivellamento, la fase iniziale di slittamento è ancora lenta. Sebbene la velocità dello slittamento possa aumentare gradualmente, questo processo verrà terminato dall'operazione di rilivellamento prima che si verifichi. Quindi, i passeggeri hanno abbastanza tempo per reagire durante il primo o il secondo ciclo di cambio di scivolone e rilivellamento. A causa dell'uso di un messaggio vocale nel processo di rilivellamento, è molto probabile che tutti i passeggeri possano fuggire rapidamente dall'auto e che la portiera si chiuda automaticamente. Ma se non scappano, in questo momento si allontaneranno dalla portiera dell'auto e la portiera si chiuderà automaticamente. In entrambi i casi, fintanto che la portiera della cabina è stata chiusa, la protezione contro il cesoiamento può interrompere il processo di rilivellamento. Quindi, generalmente, la protezione non dovrebbe far sì che la macchina abbia troppa frequenza in un tempo troppo breve.

Conclusione

I componenti dell'ascensore possono essere suddivisi in due tipi: di lavoro e di protezione. I componenti funzionanti sono solitamente in condizioni di lavoro, quindi sono destinati ad avere un po' di usura e alla fine si guastano nel tempo. Questi importanti componenti di lavoro dovrebbero essere protetti per evitare gravi conseguenze che potrebbero essere causate dal loro guasto. I componenti di protezione in genere non funzionano durante il normale funzionamento, quindi l'usura su di essi è ampiamente evitata. Quindi, una volta che i componenti funzionanti si guastano, i componenti di protezione dovrebbero proteggerli o sostituirli. Ad esempio, le funi sulla puleggia di trazione e il controllore della macchina motrice sono tipici componenti di lavoro, mentre paracadute e respingenti sono tipici componenti di protezione che non funzionano quando l'ascensore è in normale funzionamento. Se tutte le funi della puleggia di trazione si sono rotte a causa dell'eccessiva usura, il paracadute proteggerà l'auto bloccandola sul binario di guida. E, se l'ascensore corre alla sua posizione terminale quando è fuori controllo, il buffer interromperà il suo funzionamento.

Gli ascensori hanno alcuni componenti speciali che funzionano e proteggono, come il freno. Sebbene sia un componente di lavoro molto importante, molti altri componenti di lavoro necessitano della sua protezione quando si guastano, rendendolo anche un componente di protezione molto importante. In termini di sicurezza complessiva dell'ascensore, il freno è probabilmente il componente che necessita maggiormente di una protezione secondaria.

La protezione contro lo slittamento del freno è una proposta più difficile, perché questo tipo di protezione dovrebbe essere svolto dal freno. Se il freno stesso non funziona, tuttavia, è molto importante introdurre una nuova protezione completa formata da altri vari metodi di protezione. Se viene risolto il problema della protezione contro lo slittamento del freno di un ascensore a velocità medio-bassa, le prestazioni di sicurezza complessive dell'ascensore saranno notevolmente migliorate.

Effettuando gli opportuni adeguamenti e utilizzando la giusta combinazione di componenti esistenti, si può realizzare una nuova importante protezione secondaria contro il cesoiamento della trazione-ascensore. Poiché il processo prevede miglioramenti del sistema di controllo piuttosto che aggiunte di componenti, potrebbe essere utilizzato in quasi tutti gli ascensori.