电梯也倾向于向上“坠落”

一种防止不受控制的上升汽车运动的新方法

重力和奥的斯

我们都知道，根据万有引力定律，物体倾向于向下坠落。 我们也知道如何计算下落物体的速度（速度）、碰撞物体的冲击力以及其他向下坠落物体的行为，但大多数人并不知道电梯也可以向上“坠落”。

重力和电梯密切相关。 在这方面，让我们记住 Elisha Graves Otis 于 1854 年提出的革命性解决方案。他对电梯坠落问题的解决方案涉及他指示他的助手切断吊绳，这导致了第一台电梯安全装置的启动。 随着安全装置的成功部署，以利沙宣布：“各位安全，先生们。 一切安好。” 这一著名的演示开启了以安全、高速电梯为支撑的高层建筑新时代的开始。

牵引驱动特性

有几种类型的电梯驱动器，最常用的电梯驱动器之一是牵引电梯。 这是一种使用配重来平衡汽车和负载的类型。 绳索和滑轮槽之间的摩擦允许驱动器在没有绳索打滑的情况下运行驾驶室。 这种方法被认为是在古埃及开始的。

牵引电梯与其他升降类型的区别在于它们允许高层建筑交通。 事实上，人们无法想象将配备液压电梯的高层建筑作为一种垂直运输解决方案。 牵引电梯允许以快速、安全和经济高效的方式在楼层之间移动。 牵引电梯的另一个显着特点是，虽然它们可以像液压电梯一样下降，但它们也可以向上“下降”。

配重

大多数乘坐电梯的人都没有意识到，当他们乘坐牵引电梯上升时，重物会下降，反之亦然：当他们下降时，相同的物体会上升，并且始终与移动的轿厢保持相同的速度。 这种沉重的配重不仅旨在节省电力（因为它允许我们使用相对较小的电动机来移动沉重的电梯负载），还可以让高速电梯安全运行。

我们也知道配重比空车重。 习惯上计算配重相对于轿厢重量及其设计承载的电梯载荷的重量，其中配重的重量等于空轿厢的重量加上轿厢标称载荷的一半设计用于携带。 因此，如果驾驶室承载的载荷小于其额定载荷的一半，则配重较重，驾驶室趋于向上移动，而对重则向下移动。 另一方面，如果轿厢内的负载超过其工作负载的一半，则轿厢趋于向下移动，而对重则向上移动。

制动

每个电梯驱动装置都装有制动装置。 较旧的电梯通常配备鼓式制动器，而盘式制动器现在更常见。 盘式制动器被广泛用于无机房电梯，因为与鼓式制动器不同，盘式制动器被认为是免维护的，这对于在电梯运行时不易调整的制动系统非常重要。

成本效益

在某种程度上，电梯不是具有成本效益的交通工具，因为它们通常会对每个呼叫做出反应，而不管在大厅等候的乘客数量如何。 在没有目的地选择控制（DSC）的情况下，电梯轿厢以与 20 人相同的紧急程度响应一个人的呼叫。此外，电梯没有最小负载，这与它们都具有最大负载的事实相反。 现有电梯采用的技术并不能确定每次乘坐多少乘客登上轿厢，电机的指定功率几乎是恒定输出，根据轿厢承载的负载略有不同。

现代 DSC 系统能够识别在大厅等候并希望到达特定楼层的乘客数量； 然而，这并不妨碍电梯以最短的等待时间接听单个乘客的呼叫。 这导致得出的结论是，大多数时间（不包括高峰时间），电梯运行时驾驶室中的负载不到其工作负载的一半，这意味着，在大多数情况下，电梯轿厢倾向于向上（而不是向下）“坠落” ) 在制动器或控制器故障的情况下。

当前困境

我们假设电梯轿厢的运动完全取决于其驱动机器。 尽管这在大多数情况下是正确的，但有时是错误的：由于我们无法避免重力，因此驱动器和电梯轿厢之间的关系也取决于驱动制动器。 只要电机在预定速度下运行并根据预期的电信号运行，一切都很好。 但是，一旦驱动信号消失，电机失去动力，电机自由运行，电梯完全依靠制动器，重力开始起作用。 使汽车向上或向下移动的相同电机功率也为施加在汽车上的重力提供了必要的阻力。 一旦电机功率减弱，制动装置就会起作用，使汽车减速和制动，防止其移动。

然而，制动器是一种机电设备，可能会因各种原因而发生故障。 在这种情况下，制动器不会在电机轴上施加摩擦力来阻止驱动运动，它当然不能保持汽车及其负载。 在这种情况下，轿厢受到不受控制的加速（向上或向下方向），加速到高速以及轿厢或配重与缓冲器或高架结构的最终碰撞。

为避免这种情况，每部牵引电梯都配备了一个备用装置，该装置采用限速器 (OSG) 的形式，可独立于电力对轿厢速度过快或不受控制做出反应，以及一个安全钳 (SG)，该装置由电梯启动。 OSG 并且能够在轿厢负载在导轨上的情况下停止和保持轿厢。

SG

SG 实际上是一种汽车制动器，用于在由于悬架故障、机器轴断裂、机器制动器故障或任何意外的轿厢导致的超速而导致轿厢不受控制或意外移动的情况下将轿厢夹紧并保持在其导轨上打开门的运动。 后两者是最常见的故障。

大多数现有电梯仅配备向下的 SG。 然而，由于过去未受控制的上升电梯的经验，电梯代码已更改为包括上升轿厢超速保护以及任一方向的意外运动保护（门打开）。

许多制造商已经开发出低成本的双向 SG，可以轻松地在新安装中实施。 这些类型的 SG 由设计为双向跳闸的单个 OSG 激活。 虽然这样的SG在其激活过程中携带的容量有限，但它被认为是一种具有成本效益、高质量、安全的解决方案。 然而，保护现有电梯免受不受控制的向上加速的问题仍然存在。 用双向安全钳替换现有的单向安全钳可能从不可能到非常复杂和昂贵。 即使是解决问题的附加设备也属于后一类，并且依赖于电力。

解决方案

如前所述，必须使用额外的 SG 来为向上运动提供安全保护。 幸运的是，电梯具有简单的机械结构，使我们能够为现有电梯添加新的、单独的 SG。 剩下的唯一问题是如何有效地激活这个SG。 换句话说，如何使用现有的 OSG 激活新的 SG，或者，如何使用现有的 OSG 独立于电力激活安装在同一部电梯中并在相反方向上运行的两个独立 SG？

设计一种向上方向的安全钳安装在带有导靴的车架上，替换现有的导靴并作为替换部件安装是一项相对容易的任务。 当然，新的 SG 可以由额外的新 OSG 激活，但这是一种昂贵且复杂的解决方案。 出于这个原因，您的作者设计了一种新方法，使用单个 OSG 来激活安装在同一电梯轿厢上的两个独立的 SG，这些 SG 以彼此相反的方向运行。 这将允许添加一个简单、低成本的 SG，用于对大多数现有电梯进行向上保护。

这里建议的解决方案既可以作为现有电梯的低成本附加 SG，也可以用于解决涉及高速电梯的问题。 此外，它可以应用于负载较重的电梯，不能使用允许容量有限的小型双向SG。 它涉及一种新方法，使用单个 OSG 激活两个独立的安全装置：一个用于向上，另一个用于向下，安装在同一部电梯上。

运作模式

目前，单个 OSG 仅使用一个 SG，无论是单向还是双向。 这种传统的SG刚性连接到OSG绳索，其两端连接到SG杠杆臂，这使得绳索在其顶部和底部滑轮上随着轿厢运动而运动。 一旦上滑轮锁定，绳索停止运动； 因此，杠杆臂被挡住，汽车的持续运动启动了安全钳。

当需要用单个OSG激活两个SG时，这种连接方式无法实现。我们可以想象一下，将一根绳子系在一个只能顺时针旋转的门把手上，然后将同一根绳子（在两个门把手上方）连接到另一个只能逆时针旋转的门把手上。显然，无论哪个门把手旋转，都会使另一个门把手断裂。这就是为什么两个SG不能刚性地连接到同一根OSG绳子上的原因——因为OSG臂的运动方向相反。

向下的 SG 杆通常在 SG 激活期间向上移动，而向上的 SG 杆在激活期间必须向下移动。 为了克服这个限制，您的作者设计了杠杆和 OSG 绳索的可移动连接。 在该方案中，每个杠杆端部设计成包括OSG绳索穿过的中空形状（例如环），并且绳索的两端连接在这两个环区之间或外部； 因此，绳索未连接到任一杠杆。 此外，在上环上方和下环下方的绳索上附有机械限位器。 塞子的尺寸大于环的直径； 因此，塞子不能穿过环。

在正常操作期间，轿厢运动会在塞子与其环之间产生轻微的冲击。 当它向上移动时，上环与上限位器发生碰撞，使绳索随小车向上移动。 当小车向下移动时也会发生同样的情况：底部环与底部止动器碰撞并随着小车的运动向下移动绳索。

OSG跳闸时，绳索运动停止，因此当轿厢向下移动时，向下限位器阻止底环运动，从而迫使杠杆臂向上移动以接合导轨并阻止轿厢移动。 同时，上杠杆臂随着轿厢的运动而继续运动，不受干扰，增加了上环与其挡块之间的距离。 轿厢向上移动时也是如此：上挡块挡住上杠杆臂，迫使杠杆臂向下移动，与导轨啮合，将轿厢挡住。 同时，底部杠杆臂随着轿厢运动继续其运动，不受干扰。 因此，底环与其向下止动件之间的距离增加。 在这两种情况下，都不会损坏杠杆臂，并且每个 SG 独立工作。

通常，杠杆臂配有拉簧以确保其中立位置，以避免意外启动安全装置。 弹簧施加在杠杆臂上的力必须小于 OSG 绳索和 OSG 滑轮槽之间的摩擦力。 每个汽车运动都由这个弹簧感应，但由于在正常运行时没有摩擦，因此弹簧运动可以忽略不计。 简而言之，在正常操作下，弹簧会阻止杠杆臂的运动，从而阻止 SG 激活。

对于将附加 SG 安装在车架顶部的布置，有必要评估载荷并确定在安全应用期间施加在车架上的应力。 框架的设计可能无法在规范要求的安全范围内承受此类应力。 通过将上部 SG 安装在下部 SG 下方的轿厢框架底部，可以避免进行此类计算。 在这种情况下，止动器位置的布置将更改为在 SG 杠杆臂之间（图 5）。

在这种情况下，当轿厢向下移动时，上杠杆臂被上挡块挡住。 它位于杠杆臂下方，迫使杠杆向上移动以接合导轨并阻止轿厢移动。 同时，底部杠杆臂向下移动，增加与止动器的距离。 当汽车向上移动以用底部杠杆臂绊倒时，情况正好相反。

这些安排导致您的作者在每个车架上构建了一对双 SG 安排（图 6）。 这可能有助于减少高速电梯中 SG 激活期间的摩擦和导轨损坏。 一旦以正确的距离使用两个独立的安全钳，同一点上的摩擦就会减少 50%，从而减少 SG 激活期间导轨的发热。

因此，使用这种方法，可以激活每个可能的组合，包括由两个独立的 SG（向上和向下）构成的双双向 SG，它可以由位于向下 SG 下方或上方的向上 SG 组成。 它也可以用于多种用途的组合（图 7）。