门系统设计演变

顾问对这一实践如何以及为何发展的看法

由于本期的重点是门系统，因此有必要考虑设计如何演变到目前的状态，以及实践如何以及为何发展。

由于线性皮带传动相对简单且成本低廉，其设计已逐渐成为主流。设计者运用机电一体化原理，通过先进的控制技术最大限度地提高性能，同时通过使用现成的零部件进行简单的机械布置，最大限度地降低成本。然而，有人可能会认为，这种方法以低成本和简单性为主要特征，因此其性能水平相对于传统设计有所降低。 

传统的高端谐波操作器提供了极致的性能，具有较高的开启和关闭速度以及灵敏的反转能力，当然，这些都伴随着更高的成本和更高的机电复杂性。 

许多传统的操作器都包含油阻尼器或阻尼壶，它们可以是操作器本身的固有部件，也可以单独连接到操作器机构。它们的作用是控制和阻尼开闭循环的最后部分。 

门耦合器的设计不断发展，机械复杂性不断增加，以简化联锁设计。然而，这种复杂性的增加可能会导致电梯性能下降，例如轿厢快速到达楼层，因为日益复杂的设计会抑制轿厢更快的接近速度。   

联锁设计的发展使得其如今已简化并实现量产，这体现了门滑轮和联锁设计在复杂性和成本（图3和图4）之间的权衡。考虑到电梯通常会配备多个联锁装置，这种做法似乎合乎逻辑。

英国手动门的联锁装置（英国主要为卷帘门，欧洲主要为铰链门）主要基于 Dewhurst VL 系列联锁装置。这些联锁装置已投入生产多年，其使用寿命（和销量）均远超所有潜在竞争对手和竞争者的设计。 

虽然我们已经统一了欧式紧急释放钥匙，但相关操作机制的设计仍需考量。电梯井道必须确保安全，并方便维护和应急处理。因此，紧急释放装置的设计可视为安全关键。事实上，我曾进行过多起事故调查，其中因释放钥匙使用不当导致门解锁，或者在双开式货运入口的情况下，导致电梯轿厢不在层站时自动打开。一般而言，释放机制应简单可靠。经验表明，复杂性越高，故障风险也就越大。虽然有人担心紧急释放钥匙太容易被获取，但我认为，设计的标准化总体上是积极有益的，在存在未经授权干扰风险的情况下，设计师可以参考EN 81-71的规定。 

货运电梯上使用的垂直双开门需要一种特殊的安全系统，该系统用于确定轿厢在相应层站的位置，并同时控制层站门的操作。这种双重安全功能确保轿厢在层站后才能打开门，长期以来一直是个设计难题，而且根据我的经验，它一直存在问题，并且仍然问题重重。无论制造商是谁，我所见过的每个系统都有其固有的致命弱点。虽然我理解 EN 81-20 要求电动垂直轿厢门/门的面板应无孔的工程逻辑，但我的观察和直觉是，在实际应用中，关闭的轿厢门/门（必须在层站门/门关闭之前关闭）会遮挡电梯操作员对层站情况的视线。在我看来，这是一种倒退。   

EN 81-20 在自动门操作和乘客保护要求方面引入了重大变化，实际上要求在关闭过程中对穿过入口的人员进行非接触式检测。现在最先进的技术是基于非接触式检测和保护。我记得在电梯使用者因肢体与关闭门的运动元件夹住或碰撞而受伤的案例中提供过建议。在 EN 81-20 之前，我可以建议使用机械安全边或接触式传感器来满足法律要求（除非需要更高程度的保护，例如对于行动不便或年长的乘客）并且这是可以接受的（前提是系统满足力和冲击能量限制）。该系统被认为符合要求，没有违反公认的技术水平。在 EN 81-20 之后，关闭周期中的非接触式检测代表了最先进的技术。

考虑到门的安全性，EN 150-1931 中规定的 17.1 N 最大压力（可追溯到 10 年的 ASME A1955 规范）和 17.1 J 最大动能限制（源于 81 年的 ASME A20 规范）已经存在很多年了，并且至少从 1970 年开始其量级大致相同。其他司法管辖区也反映了类似的力量和能量限制，尽管量级可能会有所不同，以反映与门和其他部件强度有关的特殊要求。但是，上限的经验表示值得怀疑，似乎是从经验和实用主义中得出的，而不是从经过验证的工程理论中得出的（1958 年的 BS 2655 标准要求自动电梯上的门或闸门应“设计为其关闭和打开时不太可能伤害到人”）。

然而，即便如此，150 N 和 10 J 的最大值本身就存在时间较长，而且与其他类型的电梯设备故障相比，电梯门相关事故的数量相对较高，因此任何修改（可能涉及最大值的降低）都可能引发争议。事实上，工程有效性和法律确定性问题在巩固我们标准和监管体系中既定的最大限值方面发挥着重要作用。虽然单纯遵守规定本身并不足以在发生事故或受伤时提供充分的辩护，但不遵守规定几乎肯定是致命的。然而，新兴技术或许能为重新审视电梯门运行的安全性提供机会。

事实上，我已进行过多次事故调查，其中由于释放钥匙使用不当，导致门被解锁，或者在双开货运入口的情况下，当电梯轿厢不在平台时，门自动打开。

1970世纪220年代，奥的斯的平衡桥式探测器引领了市场，尽管这项技术早在几年前就已开发，而且由于采用XNUMX伏高频航空技术，可能存在非常严重的触电危险。最有效的替代方案是光线光电探测器，主要用于医院和医疗保健环境。 

然而，这些装置安装在轿厢门板上，因此容易出现对齐和污染问题。图6展示了一款奥的斯橡胶安全鞋，它安装在轿厢门的前缘，当其与障碍物发生物理接触时，会操作微动开关使轿厢门反转。我记得，与探测器相比，这些装置在物理损坏、柔性电缆故障以及连杆和固定装置断裂方面存在诸多问题。鉴于操作损坏通常由客户承担，电梯承包商可能会对这种设计的消亡感到惋惜，尽管我很高兴看到它的消亡。

奥的斯最初采用直流注入制动来控制交流驱动的运行器，后来被奥的斯饱和电抗器控制的6970运行器所取代。该运行器被广泛应用，在闭合循环中提供卓越的速度和灵敏的反转性能。同样，迅达的QKS系列将注入制动应用于复杂的谐波机构，以实现类似的性能。图5展示了奥的斯6970饱和电抗器运行器，它包含一个凸轮和从动件操作的伸缩式耦合器。其作用是使正在关闭的轿厢门前缘提前到层门之前，从而方便门探测器的提前操作，提高安全性。

由于 OEM 巨头现在将其门/入口生产分包给专业制造公司，我们或许正在观察到电梯制造中门系统元素的商品化。  

 我已经在这个行业工作了近 50 年，对于由于直线皮带设计的整合而导致的工程多样性的减少，我感到遗憾，尽管其中一些产品采用了可提供卓越性能的技术，而其他产品则相对较差。   

那么，未来会怎样？人工智能与先进传感器技术的结合，有望提升门保护的有效性，并可能使3D检测系统成为可能。迄今为止，该系统的成效有限。虽然此前已应用了先进的传感器技术，但这些技术缺乏相关的处理复杂性和智能性，无法使系统在识别误触发和识别进出电梯轿厢的真实乘客方面保持稳健。   

人工智能应用还可能扩展到操作员扭矩和速度的控制，以及门的压力和力，以及轿厢和楼梯平台入口状况和性能监控，以实现有效的预测性维护。