驾驶室翻新工程问题

我们来看看一些主要的工程问题，这些问题可能会使驾驶室翻新项目变得复杂，而不仅仅是简单地更换或改变内部装饰。

作者：Phil Andrew 和 Stefan Kaczmarczyk 博士

本文基于电梯系统工程中的一章，可在今年春天晚些时候在网站上找到：www。 电梯书网

介绍

电梯系统不仅仅是不同组件的集合和组装，而是一个真正的系统，其中组件之间的接口至关重要，并且每个组件或子系统的物理和操作特性都必须相关（在许多情况下） , 亲密地）其他人的特征。 在这方面，驾驶室与其他任何部件相比都是工程部件，其特性（特别是其质量和平衡）必须与电梯系统的其余部分相关。 我们在这里的目的是概述一些主要的工程问题，这些问题可能会使驾驶室翻新项目复杂化，而不仅仅是简单地更换或改变内部装饰。

虽然更改电梯轿厢内部装饰和饰面的实际工作可能在一两天内完成，但在实际改装工作之前分配足够的时间以确保通过适当和完整记录的工作非常重要勘察和测试之后进行设计计算，确保这些变化不会侵蚀系统的设计安全裕度。 重新安装完成后，电梯重新投入使用之前，必须进行充分的测试，以证明和记录系统的完整性已得到保留。

对现有电梯轿厢进行翻新或现代化改造的一个主要问题是有可能削弱原始设计中的安全边际。 电梯系统的设计非常谨慎，具有较大的安全裕度（例如，悬架中的最小安全系数、导轨屈曲和弯曲的安全裕度等）。 翻新工程很容易减损这些利润。 例如，虽然在电梯轿厢中添加镜子似乎是一个简单的“车间装修”练习，但在边缘情况下，额外的质量可能会将绳索和导轨的安全系数降低到可接受的限度以下。 绳索静态安全系数已降低到 11 而不是原来的 12（取决于应用）在正常运行中不会引起注意，但这意味着电梯可能不再符合它所依据的原始安全标准被指定和设计。 此外，在某些情况下，例如“配重跳跃”，安全系数可能会在实践中暂时降低到更低的值。 另请注意，原始系统的悬挂设计安全系数很可能远远超过符合规范的最低要求，因为绳索载荷与绳索寿命密切相关。 如果安全系数降低，即使仍然符合规范，业主可能会发现自己面临更频繁的绳索更换成本。

在考虑工程问题时，我们还必须考虑“用户期望”。 尽管对于电梯工程师来说，“电梯”这个概念会让人想到整个系统——电梯机器、绳索、驾驶室、配重、缓冲器、安全装置、调速器等——但对于普通大众来说，这个概念很可能是几乎完全被限制在电梯的可见部分，即驾驶室内部，也许还有层站和驾驶室门。 事实上，驾驶室门在每个层站入口处依次与一组单独的层站门相结合的概念不太可能成为普通乘客意识的最前沿。 因此，如果对电梯轿厢进行翻新（特别是如果改变了装饰，例如，通过引入镜子、内部饰面的重大升级或什至简单的颜色变化），所有者的合法意图很可能是用户的感知应该是这是一个“新”的电梯。 然而，我们必须考虑到这种看法的影响。

工程问题

也许首先要说明的是基本的。 正如引言中暗示的那样，任何现代化改造，无论是部分的还是完全的，都不得将电梯的安全水平降低到电梯最初安装或升级到符合更高版本代码时的水平以下。 在驾驶室翻新的背景下，这意味着我们必须特别考虑质量变化的影响。

驾驶室装饰的改变（例如，在汽车中添加或移除镜子）可能会改变汽车侧的固定质量 P。然而，其他变化（例如，更换门、门操作器等）也可能导致悬挂质量的变化并影响汽车的前后平衡。 在任何特定情况下，质量变化是否显着都是工程判断的问题。 标准表明，5% 或更多的变化将被视为重大。 无论如何，较小的更改可能需要仔细考虑。

为了确保系统的完整性得到维护，重要的是建立变更前后的相关质量，以便确定对整个系统的后果。 这意味着还要确定要移除的任何组件（例如，装饰面板）的质量。 悬浮质量的变化使得必须进行完整的设计计算。

轿厢侧固定质量的任何增加都必须清楚地反映在至少足以保证牵引力的配重的重新平衡中。 我们可以假设在应用牵引比最大的点上，井道质量由许多组件组成（表 1）。

出于此特定讨论的目的，我们将悬架、补偿和随行电缆的传递质量与轿厢和配重固定质量集中在一起，以产生最大的轿厢侧和配重-
侧块P_最大 和M_英担. 显然，P_最大 将大于驾驶室本身的简单质量。

最坏情况下的牵引比通常发生在靠近最上层的空驾驶室或靠近最低层的驾驶室满载时。 改装前，在额定负载下行紧急制动时，制动减速度为_b，应用的牵引比将为

在轿厢空载情况下制动到最高楼层时，制动减速度将是_bP 和

如果我们现在假设车侧质量的变化量为 δ P，那么如果制动设置保持不变，制动减速度将因质量的变化而变化。 但是，我们将假设制动设置为
调整以提供相同的制动减速度 ab，或者，δ P 与井道总质量相比较小。 如果修改前最坏情况的牵引比发生在驾驶室额定载荷接近最低楼层并且不改变，我们必须改变配重质量δMcwt，使得

或者，如果最坏情况下的牵引比是空驾驶室接近最高楼层时：

在这个阶段需要注意的是，如果根据公式 3 或 5 调整配重，虽然最坏情况下的牵引比不会改变，但调整会改变平衡，因为与平衡相关的配重质量比例负载会改变。 另一方面，如果采取明显的解决方案（即，将配重质量简单地调整一个δ P 量，与汽车质量的变化相同，牵引比会改变，但平衡不会改变。

我们还必须注意，如果根据公式 3 改变配重质量，那么向下方向的紧急制动将不再是牵引力的最坏情况，反之亦然，如果 δMcwt 计算为根据方程 5。我们在这里的目的不是设计一种重新计算配重的方法，而是研究与轿厢侧固定质量变化相关的潜在问题。

最简单的方法是使 δMcwt 等于 δ P，在这种情况下，方程 3 和 5 都不满足； 即，我们现在有

其中加速度 a 与导致最坏情况牵引比的条件有关。

到目前为止，我们还没有声明车侧固定质量的变化δ P 是增加还是减少。 如果我们增加固定质量，则 δ P 在代数上是一个正数，而对于减少，δ P 将为负数。 因此，对于固定质量的增加，只要

那么牵引比将从修改前的值减少； 即，应用牵引比和临界牵引比之间的余量将提高，而对于固定质量的减少，余量只会提高

边界条件是通过计算值来找到的

如图1所示。

很明显，对于所有实际应用，我们预计减速度（无论是制动还是正常减速度）在 0.09gn ≤ a ≤ 0.19gn 范围内，牵引比在 1.5-2.2 范围内，如图所示图 1 中的阴影区域。在该区域中，轿厢侧和配重侧质量的相等增加实际上会降低（即提高）应用的牵引比，而质量的减少会增加它。 在这一点上我们应该强调，我们在这里关心的是应用的牵引比（即实际发生的牵引比）而不是临界牵引比，这是牵引机和绳索中心的几何形状的问题.

然而，尽管我们可以确信驾驶室质量的增加不太可能导致牵引比恶化（但必须检查），但还有许多其他问题可能会受到牵引比变化的不利影响大量的。 重要的是，悬挂系统的共振频率会随着质量的任何改变而改变——无论是增加还是减少。

增加车侧固定质量

如前所述，如果驾驶室质量增加不超过 5%，大多数安全规范不会要求对系统进行全面修改。 然而，重要的是要记住，这种松弛适用于
只有驾驶室，而不是 P_最大，我们在这里使用过。 此外，为了避免安全裕度的蠕变侵蚀，重要的是根据原始驾驶室质量或上次整修时确定的驾驶室质量（包括系统的完整计算）评估质量的任何变化。 在电梯的漫长使用寿命中，轿厢可能会多次改造。 两个或三个连续的改造项目，每个项目都保持在当时现有驾驶室质量的 5% 以内，很可能会使驾驶室质量超出允许的 5% 变化。 下面列出了其他问题，但列表并不详尽：

• 土木结构的强度必须能够支撑任何增加的质量，记住增加的质量适用于轿厢和配重两侧。
• 滑轮轴和转向器/次级皮带轮上的负载随着质量的任何总增加而增加。
• 机器支架（桥墩或钢）必须足以增加总载荷。
• 悬挂的安全系数必须保持在允许的范围内（考虑到绳索寿命，这可能大大超过规范允许的最小值）。
• 必须重新检查导轨计算，以确保导轨挠度和屈曲载荷不会过大。 对于后者，任何移动质心的变化，即使总质量不变，也需要检查，因为导轨上的弯曲载荷会发生变化。
• 坑内的缓冲器和安全设备必须足以应对变化的质量。 这可能意味着测试和测量以建立其能力。
• 安全钳的额定值和任何防止向上方向超速的保护措施必须足以应对修改后的载荷。

作为所涉及问题的一个例子，如果使用渐进式（B 型）安全钳，无论质量增加还是减少，预期的减速度值显然都存在问题。

如果相关安全规范规定了额定速度、调速器跳闸速度和最大/最小停止距离与额定负载和完整悬挂方面的性能，那么已经确定修改后的系统仍然在安全钳的额定值范围内，这是通过适当的满载测试来验证相对简单。

然而，如果性能是根据额定载荷自由落体的制动来指定的，这个问题就有点问题了。 需要强调的是，当规范要求根据自由落体性能进行规定时，目前没有公认或接受的方法来通过原位测试具有完整悬架的安全钳来确认自由落体性能。 这个问题是专家们讨论的主题，问题是确保悬架在测试过程中变得松弛的测试是否可用于估计额定负载下的自由落体减速度。 在欧洲范围内，EN 81-1：附录 D 规定了在 125% 额定负载和以额定速度或更低速度行驶的情况下进行的调试测试。 该测试既不检查也不旨在检查安全钳的自由落体性能。 这只是一项测试，以确保安全钳已正确安装并正常工作。 型式检验和自由落体试验以及由此产生的对安全装置性能的认证。 因此，在修改之后，仅仅执行附录 D 中规定的验证试验是不够的。

减少固定质量

从系统的角度来看，减少汽车侧固定质量至少在原则上更容易处理。 我们从图 1 中看到，固定质量的减少将导致应用牵引比的增加（即恶化）。 此外，安全钳的动作可能对规范合规性过于苛刻。 简单的解决方案是确保驾驶室压载至其原始质量，从而使操作条件名义上保持不变。 这可能涉及改变轿厢框架以引入额外的压载质量。 然而，这可能不是故事的全部。

驾驶室平衡

驾驶室改造项目的一个更微妙的影响是它可能影响驾驶室的前后平衡。 因为新的装饰可能会改变驾驶室内的重量分布，这个问题很可能与驾驶室的质量是否发生变化无关，尽管质量的变化（增加或减少）当然很可能改变平衡。 如果质量最初减少，那么增加压载重以恢复整个驾驶室质量很可能会改变平衡，而质量增加本身几乎肯定会这样做。

平衡变化的重要方面是对制导系统的潜在影响。 在理想的系统中，驾驶室将悬挂在悬架上，除了克服悬架构件的任何残余扭转所需的横向载荷外，不会在导靴上施加横向载荷，或者由于驾驶室中的载荷不均匀（例如，部分载荷乘客都站在汽车的前部或后部）。 事实上，在高质量的安装中，具有严格的乘坐质量规范，原始安装人员将花费相当多的时间来正确地前后平衡驾驶室，以确保将导轨中任何轻微缺陷的反馈降至最低，并且将接头引导到驾驶室中。
任何不经意的平衡变化都可能导致乘坐质量下降或（即使并非如此）滚柱导靴过载或滑靴磨损增加。 如果在提供大幅改进的汽车装饰之后，车主因更频繁地更换汽车而受到更多关于乘坐质量的投诉或增加成本，则进行改装的公司的商业利益没有任何好处。导靴（以及前面讨论的绳索更换频率增加的可能性）。

从安全的角度来看，轿厢平衡的改变也会改变安全装置操作过程中导轨上的弯曲载荷。 无论是否允许保留修改后的平衡，都必须检查导向计算，以确保导向材料的安全裕度不会超出弯曲和屈曲应力的允许极限。

对变化的感知

除了上述工程问题之外，我们还必须考虑用户和潜在用户的看法。 很恰当地，随着危害和风险变得明显，随着时间的推移，安全规范和良好的设计实践都会改变以降低风险和/或消除危害。 人们常说安全规范（无论在哪个领域）是“最低”标准，好的设计将提供超出要求的性能。 因此，无论安全规范的详细要求如何，调平精度都会随着时间的推移而提高。 此外，在紧急停止方面，虽然代码要求使用机电制动器（以及最终的调速器/安全装置组合）在超速情况下使电梯安全停止，但许多控制系统将检测到初期在电梯达到限速器跳闸速度（电气或机械）之前超速并使电梯停止，甚至将速度降低到低水平并前往最近的层站释放乘客。 过去，此类设施仅限于更复杂的装置，但随着技术变得更具成本竞争力，越来越多的装置提供这种性能，以至于今天，即使是停车场的电梯也可以提供“VV 性能”在平整度等方面。

与许多产品相比，电梯的使用寿命更长——比普通汽车稍长。 因此，当涉及翻新或现代化改造时，要翻新的电梯虽然符合规范，但其性能可能远低于预期。 例如，低速住宅电梯可能仍采用单速或两速交流控制，具有可变的平层精度和减速性能，具体取决于轿厢中的负载。

如果对此类电梯进行翻新（特别是如果更换了驾驶室或其装饰品），那么对于乘客而言，它就变成了“新”电梯，并期望其性能达到现代标准。 在这种情况下，±20 毫米或±30 毫米的调平精度（在翻新前是完全可以接受的）可能会突然构成更严重的绊倒危险，这仅仅是因为在翻新前用户预期不会更好。 翻新后，乘客将不会期望从电梯门槛上上下下。 事实上，在电梯“更新”之后，由于已知和公认的性能标准而允许通过的跳闸并非完全超出可能性范围，可能会导致可能的补偿宣称。

这些问题意味着在任何现代化或翻新项目中都需要考虑三个主要方面，即使该项目仅涉及驾驶室：

• 如何确保拟议的现代化/翻新活动不会将安全水平降低到最初提供的水平以下？
• 需要什么才能使电梯符合当前的安全规范，这种升级有哪些限制？
• 电梯的使用还涉及哪些安全规范未明确涵盖的额外风险？

同样值得考虑的是，任何“部分”翻新能否成功且经济高效地使电梯达到现代环境中可接受的标准。

风险评估

总体而言，对现有电梯进行任何改造都会产生广泛的影响，并且对乘客和维护人员都有潜在危害。 在修改或翻新之前，尽可能确定现有电梯的参数（例如，轿厢质量、平衡、电机功率和悬挂细节）非常重要。 理想情况下，必要的信息将记录在与电梯一起保存的技术信息中。 但是，可能需要进行适当的测量，以便在修改之前确定电梯的重要特性。 正如前面提到的，不太可能提供的是关于拟拆除的大量装饰板等的任何文件。 必须建立足够的信息，以便充分探讨任何拟议修改的影响，以便可以解释修改的更广泛影响。

在考虑修改（无论“微小”）时，对当前安装进行全面和记录在案的风险评估（ISO/TS 14798: 2009）和安全审核，无论是在当前条件下，还是在最初安装的条件下同样重要，缺一不可。 此类审计是对拟议修改/翻新进行进一步评估的前奏。

无论提案是完全更换，还是更换或翻新系统的各个组件，风险评估都是项目成功的基础，不仅必须考虑提案的直接后果，还必须考虑外围问题。 因此，例如，如果建议更换层门或轿门，但不打算直接进行同类更换（例如，更换不同材料或带有装饰性表皮的门），那么不仅功能性问题（动能、闭合力等）很重要，但如上所述对用户感知的影响也很重要。

虽然这些问题相当明显，但全面风险评估的目标是梳理出需要考虑的更微妙（因此，可能更危险）的问题。

结语

在本文中，我们考虑了驾驶室改装和翻新项目的一些潜在问题，特别是与质量变化相关的问题。 此讨论的目的不是作为翻新项目的设计手册，而只是为了引起人们对可能出现且可能被忽视的潜在问题的关注。

显然，随着电梯寿命的延长，设计师会遇到可以追溯到早期版本的安全规范的翻新项目，其中允许使用诸如栅栏门（现代规范禁止）之类的组件。

然而，无论电梯的使用年限如何，任何翻新或改造工作都不能侵蚀最初纳入设计的安全范围，这一点很重要。 内置正常的安全系数