UCMP'de Tüm Sistemlerin ve Alt Sistemlerin Uyumluluğunun Kontrol Edilmesinin Önemi

Burak Demircan tarafından

Asansörlerde istenmeyen kabin hareketi, "seviye ayarlama, seviye düzeltme ve erken kapı açma" işlemleri sırasında, kapılar açık halde kat seviyesinde beklerken, kabinin herhangi bir uyarı yapılmadan hareket etmesi durumunda ortaya çıkan son derece tehlikeli bir durumdur. Bu istenmeyen hareket, yolcuların yaralanmasına veya daha kötü senaryolarda can kaybına yol açabilir. Bu nedenle, 2014/33/AB Asansör Direktifi gibi düzenlemeler, yeni asansörlerin istenmeyen kabin hareketini önleyen bir güvenlik cihazına sahip olmasını gerektirmektedir. Teknik literatürde bu cihaza İstenmeyen Kabin Hareketi Koruması (UCMP) denir ve işlevi, kabin beklenmedik bir şekilde hareket etmeye başlarsa onu hemen durdurmak ve tutmaktır. Bir anlamda, UCMP asansörün "acil durum freni"dir; normalde fark edilmese de, güvenli asansör kullanımını sağlamak için sürekli olarak tetikte kalır.

UCMP sisteminin ne kadar kritik olduğunu vurgulamak için basit bir benzetme kullanabiliriz: LEGO parçalarından bir model inşa ettiğinizi hayal edin. Yapının sağlam olması için her parçanın doğru yerde olması ve uyumlu bir şekilde bir araya gelmesi gerektiği gibi, UCMP'yi oluşturan alt sistemler de aynı uyumu göstermelidir. Aksi takdirde, bir LEGO modelindeki tek bir yanlış parça tüm yapının çökmesine neden olabileceği gibi, UCMP alt sistemlerinden birindeki uyumsuzluk da tüm koruma işlevini tehlikeye atabilir. UCMP işlevi genellikle üç temel alt sistemin birleşik çalışmasıyla sağlanır:

• BulmaKabinin istenmeyen bir şekilde hareket etmeye başladığını algılayan mekanizma veya sensör. Bu, kabin kapıları açıkken belirli bir hareketi (örneğin, belirli bir hız veya mesafe) algılayarak sistemi tetikler. Örneğin, bazı sistemlerde, kabin halatında 200-250 mm'lik bir hareket algılama eşiği olarak kullanılır; kabin bu kadar hareket ederse, sensör tetiklenir. Algılama elemanı bir elektrik sensörü, bir hız izleme devresi veya mekanik bir cihaz olabilir, ancak birincil işlevi "kabin hareket ediyor" bilgisini mümkün olan en kısa sürede algılamaktır.

EtkinleştirmeAlgılama elemanından gelen sinyali alan ve durdurma mekanizmasını harekete geçiren kontrol fonksiyonu. Bu alt sistem genellikle bir elektrik güvenlik devresidir ve algılama ile durdurma arasında bir arayüz görevi görür.

Örneğin, algılama cihazı istenmeyen hareketi algıladığında, aktivasyon devresi acil freni devreye sokan veya hidrolik valfi kapatan solenoidin enerjisini keser. Bazı tasarımlarda, algılama ve tetikleme aynı cihaza entegre edilebilir (örneğin, bazı kontrolörler hem algılama yapar hem de mekanik olarak frenlemeyi tetikler), ancak kavramsal olarak, tetikleme işlevi, algılama sinyalini gecikmeden durdurma mekanizmasına iletmeyi içerir.

• Durdurma: Asansörü fiilen durduran ve durduktan sonra yerinde tutan eleman. Bu, mekanik bir frenleme cihazıdır; elektrikli asansörlerde, rayları kavrayan bir emniyet cihazı (paraşüt freni) veya halata etki eden bir halat frenidir; hidrolik asansörlerde ise kontrolsüz hareketi önleyen bir emniyet valfidir. Durdurma alt sistemi, yeterli frenleme torku/kuvveti uygulayarak kabinin belirli bir mesafede güvenli bir şekilde durmasını ve tekrar hareket etmesini önler. Burada önemli olan, frenleme elemanının hem kabini durdurabilmesi hem de durduktan sonra kaymasını önleyebilmesidir. Bu üç alt sistem birlikte UCMP cihazını oluşturur. Bazı tasarımlarda, üç işlevin her biri ayrı cihazlar tarafından gerçekleştirilirken, bazı çözümler bu işlevleri bir veya iki cihazda birleştirebilir. Örneğin, elektronik olarak kontrol edilen bir halat freni hem algılama (motor hızını izleyerek) hem de frenleme işlemini gerçekleştirebilir. Bununla birlikte, cihaz sayısından bağımsız olarak, sistemin güvenilirliği, alt sistemlerin doğru sırayla ve uyum içinde çalışmasına bağlıdır.

UCMP için temel referanslar EN 81-20/50 standartları, bunların uluslararası karşılıkları ISO 8100-1/2 ve Onaylanmış Kuruluşların ortak görüşlerini yansıtan NB-L Tavsiyeleridir. Bu belgeler, UCMP alt sistemleri için performans kriterlerini ve arayüz gereksinimlerini detaylandırır. Amaç, marka veya tasarımdan bağımsız olarak, asansörlerde UCM korumasının güvenli çalışması için gerekli teknik uyumluluğu sağlamaktır.

EN 81-20:2020 standardı, asansör tasarımcılarının kabin kapıları açıkken meydana gelebilecek istenmeyen hareketlere karşı koruyucu bir cihaz eklemesini (Madde 5.6.7) ve bu cihazın kabini belirli bir sınır mesafesi içinde durdurmasını şart koşmaktadır. Mevcut standartlara göre, bu mesafe maksimum 1,200 mm olarak belirlenmiştir. Başka bir deyişle, kabin iniş noktasından uzaklaşmaya başlasa bile, 1.2 m'yi aşmadan önce durdurulmalıdır. Bu sınır, yolcuların düşme riskini en aza indirmek için seçilmiştir. Bununla birlikte, 1,200 mm sınırı, tasarımcılara çok fazla hareket alanı sağladığı şeklinde algılanmamalıdır, çünkü algılama, tetikleme ve durdurma aşamalarının tümü bu mesafe içinde gerçekleşmelidir. Nitekim, her aşamadaki herhangi bir gecikme, kabinin durmadan önce kat edeceği toplam mesafeyi artırır. Standartlar, tasarımcıların cihazlarını "en kötü durum koşullarını" dikkate alarak seçmelerini ve ayarlamalarını gerektirir.

UCMP düzeneklerinin test ve sertifikasyonu, EN 81-50:2020 standardında ayrıntılı olarak ele alınmaktadır. EN 81-50 Madde 5.8'e göre, UCMP düzeneği komple bir sistem olarak tip testine tabi tutulabilir veya alt fonksiyonlar (algılama, tetikleme, durdurma) ayrı alt sistemler olarak ayrı tip onaylarına sunulabilir. Bununla birlikte, alt sistemler ayrı ayrı sertifikalandırıldığında kritik bir koşul vardır: Her bir alt sistemin arayüz gereksinimleri ve teknik performans parametreleri tanımlanmalıdır. Standart, ayrı tip onaylarına sahip alt sistemlerin komple bir sisteme entegre edildiğinde uyumluluğunu sağlayacak sınır değerlerinin ve çalışma koşullarının üretici tarafından tanımlanması ve tip test dokümantasyonunda belirtilmesi gerektiğini açıkça belirtmektedir. Bu bağlamda, tip testi için başvuran üretici/başvuru sahibi, sistemin veya alt sistemlerin kullanımına ilişkin temel teknik parametreleri laboratuvara bildirmelidir. EN 81-50, bu parametrelere ilişkin aşağıdaki örnekleri vermektedir:

• kütle aralığıAsansörde beklenen en düşük ve en yüksek kütle koşulları (boş kabin, tamamen dolu kabin vb.).
• Kuvvet/Tork limitleri: Gerekirse, frenleme elemanı tarafından uygulanan minimum-maksimum kuvvet veya tork (veya hidrolik sistemler için akış/basınç değerleri).
• Tepki süreleriAlgılama cihazının, kontrol devresinin ve frenleme elemanının ayrı ayrı tepki süreleri (gecikmeleri).
• Hız değerleriKabin frenleme işlemine başlamadan önce ulaşabileceği maksimum hız (örneğin, algılama eşiği aşıldığında kabin hızının hesaplanması).
• Sensör montaj yüksekliğiAlgılama cihazının kilit açma bölgesinde yerden ne kadar yüksekte monte edildiği (bu, algılama mesafesini etkileyebilir).
• Test hızı(ları): Sistemin doğru çalıştığını doğrulamak için tip testinde kullanılacak hız veya hızlar (üretici tarafından belirlenen ve laboratuvarla mutabık kalınan bir değer; örneğin, muayene hızında test edilebilir).
• Çevre koşullarıTasarımın amaçlandığı sıcaklık, nem aralıkları ve diğer ilgili çevresel koşullar. 

Avrupa Birliği Onaylanmış Kuruluşlar Koordinasyon Grubu (NB-L) tarafından yayınlanan 1/008 numaralı tavsiye, UCMP cihazlarının tasarımı ve değerlendirilmesi konusunda ortak bir anlayış sağlamayı amaçlamaktadır. Bu belge, yukarıda belirtilen standart hükümlere paralel olarak, UCMP alt cihazlarının ayrı ayrı değerlendirilmesinde dikkate alınması gereken noktaları vurgulamaktadır. NB-L tavsiyesine göre, bir alt işlevi (algılama, tetikleme, durdurma) yerine getiren her cihaz, kendi başına bir AB tip incelemesine tabi tutulabilir veya üreticinin kontrolü altında tam kalite güvencesi altında değerlendirilebilir. Bununla birlikte, UCMP'nin alt cihazlarından herhangi birinin bu tür bir tasarım doğrulamasına tabi olmaması (yani, ayrı ayrı sertifikalandırılmamış olması) durumunda, UCMP düzeneğinin eksiksiz bir cihaz olarak AB tip incelemesine sunulması gerektiğini belirtmek önemlidir. Bu yaklaşım, hiçbir alt sistemin "beklemede" kalmamasını ve tüm işlevlerin ayrı ayrı veya toplu olarak doğrulanmasını sağlar.

Ayrıca, her bir alt fonksiyon cihazı için hazırlanacak tip onay sertifikalarında nelerin yer alması gerektiği açıklığa kavuşturulmuştur. Özellikle, bir alt sistem için tip onay sertifikası hazırlanırken, bu alt sistemin diğer cihazlarla olan arayüz koşulları ve ilgili tüm parametreler (mesafeler, algılama süresi, hızlar, ivmeler, gecikme süreleri vb.) açıklanmalıdır. Bu, örneğin, bir algılama cihazı üreten bir şirketin, cihazının hangi koşullar altında çalıştığını (örneğin, algılama mesafesi veya hız eşiği, sinyal çıkış süresi vb.) ve bir frenleme cihazıyla nasıl eşleştirilmesi gerektiğini açıkça belirtmesi gerektiği anlamına gelir. Benzer şekilde, bir frenleme cihazı üreticisi (örneğin, paraşüt freni), frenin uygulanabileceği hız aralığını, gerekli tetikleme yöntemini ve tetikleme süresini belgelemelidir.

Özetle, Avrupa'daki yaklaşım şu şekildedir: UCMP sistemini oluşturan her bir bileşen ya entegre bir bütün olarak test edilmeli ya da ayrı ayrı test ediliyorsa, bu bileşenler için birlikte çalışabilirlik kriterleri açıkça tanımlanmalıdır. Uygunluk değerlendirme modüllerine (Modül B, Modül H, vb.) ilişkin ayrıntılar bu makalenin kapsamı dışındadır ve sonraki makalelerde ele alınacaktır; burada vurgu tamamen teknik uyumluluk ve performans gereksinimleri üzerindedir.

Bir UCMP sistemi, ancak alt sistemlerinin doğru koordinasyonuyla görevini yerine getirebilir. Zamanlama (senkronizasyon) ve arayüz sinyalleri, algılama, tetikleme ve durdurma alt sistemleri arasındaki etkileşimde önemli bir rol oynar. Bu amaçla, bunların birbirleriyle olan ilişkilerini açıklayalım. Her alt sistemin bir tepki süresi vardır: algılama elemanı etkinleşmek için belirli bir gecikmeye ihtiyaç duyar, tetikleme devresi sinyali iletmek için zamana ihtiyaç duyar ve frenleme elemanı da tam frenleme kuvveti üretmek için zamana ihtiyaç duyar.

Bu sürelerin toplamı, kabinin hareket etmeye başlamasından tamamen durmasına kadar geçen toplam süreyi belirler. Kabinin kat ettiği mesafe de bu süreye bağlı olarak artar. Şekil 1, tipik bir UCMP reaksiyonunda basitleştirilmiş bir hız-zaman profilini göstermektedir. Kontrolsüz hareket başladığında, kabin hızlanmaya başlar (doğal ivme, örneğin yaklaşık 1.5 m/s², kabul edilebilir). Kabin, algılama sistemi aktif hale gelene kadar hızlanır; algılama gecikmesinin sonunda (örneğin 0.3 s) sensör tetiklenir. Daha sonra, tetikleme gecikmesi sırasında sinyal fren sistemine ulaşır ve fren mekanizması aktif hale gelir (örneğin 0.2 s içinde). Fren uygulandığında, kabin hızı azalmaya başlar ve kabin frenleme sonunda durur. Bu süreçte, algılama ve tetikleme gecikmeleri ne kadar kısa tutulursa, frenleme o kadar erken başlar ve toplam durma mesafesi o kadar azalır.

Yukarıdaki grafikte görüldüğü gibi, alt sistemlerin tepki süreleri uygun değilse, kabinin durması için gereken mesafe önemli ölçüde artabilir. Örneğin, algılama sistemi çok geç tetiklenirse veya fren mekanizması yavaş devreye girerse, kabin standart 1.2 m'nin ötesine geçebilir. Nitekim, literatür, algılama, elektronik sinyal iletimi ve solenoid tepkisindeki gecikmelerin birikmesinin, kabinin beklenenden daha yüksek bir hıza ulaşmasına ve fren mesafesinin uzamasına neden olabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, algılama eşiğinin doğru belirlenmesi, hızlı elektronik kontrolün sağlanması ve fren mekanizmasının yeterince hızlı devreye girmesinin sağlanması gereklidir. EN 81-50 standardı, tip testleri sırasında algılama devresi, kontrol devresi ve frenleme elemanlarının tepki sürelerinin ayrı ayrı ölçülmesini ve toplam hareket mesafesinin kaydedilmesini gerektirir. Tip testi ayrıca, mevcutsa, sistemin otomatik kendi kendini izleme fonksiyonunun düzgün çalıştığını da doğrular.

Algılama ve tetikleme alt sistemleri arasındaki iletişim genellikle asansörün güvenlik devreleri üzerinden gerçekleşir. UCM koruması, elektrik güvenlik devresi kapsamındaki bir bileşen olarak kabul edilir. NB-L tavsiyesi, tetikleme elektronik bileşenler içeriyorsa, Asansör Direktifi'nin III. Ekinde tanımlandığı gibi bir güvenlik cihazı olarak AB tip sertifikası alması gerektiğini belirtir. Çoğu modern UCMP tasarımında, algılama cihazı bir güvenlik kontağını açarak (normalde enerjili bir solenoidi serbest bırakarak veya bir güvenlik rölesini serbest bırakarak) güvenlik zincirini keser ve aynı anda frenleme cihazını etkinleştirir.

Bu sinyalin kategori 4 (EN 81-20 madde 5.11.2.3'e eşdeğer) güvenlik seviyesinde olması gerektiğini belirtmek önemlidir; yani, tek bir arıza durumunda bile çalışmayacak şekilde tasarlanmalı ve gerektiğinde tip onaylı olmalıdır. Algılama alt sistemi arayüzü, arıza emniyeti prensibine göre tasarlanmıştır: örneğin, algılama sensörüne giden güç kesilirse, sistem bunu bir arıza olarak algılar ve asansörün çalışmasını engeller (çünkü UCMP devre dışı bırakılmış olabilir).

UCMP alt sistemleri farklı üreticilerden temin edilebilir ve fiziksel olarak entegre edilmelidir. Örneğin, bir halat frenini tetiklemek için algılama cihazı tarafından sağlanan arayüz, belirli bir akımda gücü kesen bir elektromıknatısın serbest bırakılması şeklinde olabilir. Bu elektromıknatısın besleme voltajı, gücün kesildiği serbest bırakma süresi ve hareket mesafesi (strok) gibi ayrıntılar, algılama devresinin çıkışıyla uyumlu olmalıdır. EN 81-20, UCM korumasının "araç kilit açma bölgesinin sonuna ulaştığında devreye girecek" şekilde tasarlanması gerektiğini belirtir. Bu, kabin zemin seviyesinden yaklaşık birkaç santimetre uzakta (örneğin, 20 cm) olduğunda algılamanın gerçekleşmesi gerektiği anlamına gelir. Algılama mesafesi çok küçükse (örneğin, 1-2 cm), sistem hassas olabilir ancak yanlış tetiklemeye eğilimli olabilir (mikro düzeydeki titreşimleri UCM ile karıştırabilir). Çok büyükse (örneğin, yarım metre), araç zaten önemli bir mesafe kat etmiş olacak ve yetersiz durma mesafesi bırakacaktır. Bu nedenle, optimum bir algılama eşiği ve buna karşılık gelen bir tetikleme mekanizması ayarı kritik bir denge gerektirir.

Saha deneyimi, alt sistem arayüzündeki uyumsuzluğun çeşitli risklere yol açabileceğini göstermektedir. Örneğin, bazı kurulumlarda, UCMP algılama cihazı ve frenleme cihazı farklı üreticilerden temin edilip birleştirildiğinde, dokümantasyon verilerindeki parametrelere tam olarak uyulmadığı için sorunlar ortaya çıkmıştır. Bir senaryo olarak, hidrolik bir asansörde, UCM algılaması için yalnızca valf içindeki sızıntı sensörüne güvenilirse ve ayrı bir fren kullanılmazsa, çok yavaş sızıntılarda sensör tetiklenmediği için kabin milimetre milimetre yerden uzaklaşabilir. Bu durum, kapı eşiklerinde sıkışma veya yolcular içeri girdiğinde beklenmedik hareket gibi tehlikeler yaratır. Başka bir örnek ise, yanlış kalibre edilmiş bir elektronik sensör nedeniyle kabin hareket etmeye başlamadan önce frenin kilitlenmesidir. Bu, sistem sürekli arızalıymış gibi asansörü kullanılamaz hale getirebilir. Bu nedenle, alt sistem üreticileri tarafından belirtilen arayüz gereksinimlerine kesinlikle uyulması ve mümkünse entegrasyon aşamasında sistemin tamamının test edilmesi çok önemlidir. EN 81-50 standardı, tip testleri sırasında bu entegrasyonu doğrulamak için şu anda bir "işbirliği testi" önermektedir. Özellikle, tip testleri sırasında üreticinin, cihazların karşılıklı parametrelerine dayalı bir hesaplama, formül veya diyagram sağlaması ve bunun laboratuvar tarafından onaylanması gerekmektedir. Örneğin, fren sisteminin belirli bir tetikleme hızında ne kadar mesafede duracağını gösteren bir eğri veya hesaplama üretici tarafından sağlanmalı ve test sırasında doğrulanmalıdır.

UCMP alt sistemlerinin ayrı ayrı sertifikalandırılması, asansör üreticisinin farklı tedarikçilerden UCMP bileşenleri seçip kullanabilmesi açısından sektörde esneklik sağlar. Ancak bu esneklik, doğru yönetilmediği takdirde teknik sorumluluk boşlukları yaratabilir. Örneğin, bir üretici A şirketinin sensör cihazını ve B şirketinin fren sistemini kendi asansörüne entegre ederse, sistemin genel performansından kim sorumlu olacaktır?

Tip onay sertifikaları ayrı ayrı mevcutsa, her biri belirli koşullar altında işlevini yerine getirdiğini kanıtlar. Ancak, arayüzde bir uyumsuzluk varsa ve UCM koruması çalışmıyorsa, asansör üreticisi "parçalar sertifikalandırılmıştı" diyerek sorumluluktan kaçınamaz. Hem düzenleyici hem de mühendislik etiği açısından, son entegrasyonu gerçekleştiren taraf (asansör üreticisi, asansör montajcısı), UCMP fonksiyonunun entegre bir bütün olarak çalışmasını sağlamaktan sorumludur. NB-L tavsiyesi de bu konuya değinerek, alt fonksiyonlardan herhangi birinin tip incelemesinden geçmemiş olması durumunda, tüm cihazın tip onayından geçmesi gerektiğini belirtmektedir. Bu nedenle, bir asansörde kullanılmak üzere alt sistem sertifikaları birleştirildiğinde, üretici bu alt sistemlerin birbirleriyle uyumlu olduğunu doğrulamalıdır. Bunu yapmanın en iyi yolu, gerektiğinde saha testleri ve ek risk analizleriyle entegrasyonu güçlendirmektir. Örneğin, asansöre kurulumdan sonra farklı yükler ve senaryolar altında UCM testleri yapmak, alt sistemlerin pratikteki uyumluluğunu gösterecektir. 

Onaylanmış Kuruluşlar (NOBO'lar) genellikle asansörün CE denetimleri sırasında UCMP fonksiyonunu bütünsel olarak kontrol ederler. Tip onay sertifikaları sunulsa bile, cihazların kurallara uygun olarak kurulup ayarlandığından emin olmak için incelenirler. Bu noktada, sertifikasyon dili ile teknik sorumluluk arasında net bir ayrım yapmak önemlidir: Örneğin, fren sistemi sertifikasında "maksimum tetikleme hızı 2.0 m/s'de kullanılabilir" ifadesi yer alabilir; ancak algılama cihazı 2.5 m/s hızda tetiklenecek şekilde ayarlanmıştır. Bu durumda, her ikisi de kağıt üzerinde sertifikalı olsa bile, birlikte kullanıldıklarında düzgün çalışmayacaklardır. Bu nedenle, tüm bu parametreleri birlikte incelemek çok önemlidir.

Saygılarımla...