自动扶梯运力与安全装置研究

自动扶梯运力与安全装置研究

【摘要】自动扶梯系列产品地出现改变了人们的行走方式。它不仅成功地缩减了目标间的距离，而且使超短途（如楼层间，月台间等）的大流量人员运输成为可能。可以这样说，自动扶梯的应用已经改变了人们的生活。本文分析了自动扶梯的运力与安全装置。

【关键词】自动扶梯;安全装置;研究

自动扶梯/自动人行道（以下简称扶梯/人行道）是一种承担连续输送任务的运输工具，它具有输送能力大（可运送4500~13500人/h），持续能力强（可连续工作20小时/天），能连续运送人员等特点。扶梯的分类方法有多种，如果按照使用场所和运载情况分类，一般将其分为以下2类：普通商用型（轻型）和公共交通型（重型），这2类扶梯的根本区别在于工作条件的不同。在普通条件下运行的扶梯称为普通商用型（轻型）扶梯，适用在下列工作条件下运行的自动扶梯为公共交通型（重型）自动扶梯：a.属于1个公共交通系统的组成部分，包括出口和入口处；b.适应每周运行时间约140h，且在任何3h的间隔内，持续重载时间不少于0.5h，其载荷应达100%的制动载荷。通过对比发现，划分商用型和公共交通型扶梯/人行道最根本的是对输送能力（以下简称运力）的不同需求。同时运力也是扶梯/人行道设计和使用中最重要的参数，如何有效地对其进行研究和分析也成为扶梯/人行道能否成功使用的关键。在本文中，笔者将从不同角度对其进行综合分析，谈一下自己对这方面的认识。

1.自动扶梯理论运力的计算

根据GB16899-1997《自动扶梯和自动人行道制造与安装规范》，自动扶梯的理论运力的定义为：自动扶梯或自动人行道每小时理论输送人数。计算时作如下假设：在1个平均深度为0.4m的梯级或每0.4m可见长度的踏板或胶带（梯级的标准深度为0.4m）上能够承载的人数为：当梯级宽度Z1=0.6m时，为1人；当梯级宽度Z1=0.8m时，为1.5人；当梯级宽度Z1=1.0m时，为2人（以上3种宽度为最常见的扶梯梯级宽度）。

扶梯的理论运力C1=（3600×V×K）/0.4 （1）

式中C1—扶梯的理论运力，人/h

V—扶梯的额定速度，m/s

K—宽度系数Z1=0.6m时K=1.0；Z1=0.8m时K=1.5；Z1=1.0m时K=2.0

2.扶梯的实际运力

扶梯的实际运力C2与理论计算值C1是不一致的，为使C1与C2有可比性，

在计算C1与C2时，其技术条件应相同（满载）。

3.影响自动扶梯理论运力的因素

3.1扶梯运行速度对运力的影响

当扶梯的速度超过0.7 m/s时，人们在自动扶梯入口处因害怕而产生的迟疑心理会降低扶梯的自然乘坐率，抵消因扶梯速度增加带来的理论运力的增加量，反而导致实际运力的下降。实验证明，扶梯速度为0.45~0.5 m/s被认为是最适宜乘坐的扶梯运行速度。同时这个速度区间也是最佳实际与理论运力比率（即实际运输效率最高）区间。因此，在绝大多数场合，0.45~0.5 m/s被选为自动扶梯标准速度区间。而只有在大扬程和大流量的公共交通运输场合，为提高实际运力的绝对值，才使用0.65~0.75 m/s速度的自动扶梯。与此同时，在这个速度区间运行的的扶梯往往会采用3个水平梯级，以降低人们的迟疑心理，提高自然乘坐率和运载效率。由此说明，运行速度的选择不能只考虑到理论计算的需要，更重要的是寻找“人机工程”的最佳结合点，以达到理论与实际的统一。

3.2梯级宽度对运力的影响

实际观察中不难发现，实际上不可能按照理论公式中所规定的，在每个宽度为1m的梯级上都站满2个人。即使在候梯乘客很多，甚至排队候梯时，依然无法在每个梯级上都达到理论满载状态。

3.２.1关于乘客流动率和流动速度比率

在乘坐扶梯前，经常会得到这样的提示，“（自动扶梯）右侧站立，左侧行走。”现在这已经成为社会公德的一部分。尤其是在高峰时段，人们已经越来越自觉的留出通道给有急事的人通行，这无疑提高了自动扶梯上乘客的流动率。但同时也不可避免的降低了扶梯的运载能力。原本每个梯级应该站立2个乘客，现在只能站一个人了。从这个角度讲，此时扶梯实际静态运载能力只是设计能力的1/2。并不能简单的认为此时C2=C1/2，因为存在以下2个问题：

a.当扶梯左侧人流运动后，左侧人数则不能再按照静态乘载状态计算。

b.原计算均假定乘客到达扶梯后是不运动的，即乘客与扶梯保持相对静止。并以此为基础，计算C1和C2的值。但当左侧人流运动后，扶梯的实际乘载能力相应的提高了。因此，计算实际运力的关键最终集中于对乘客流动率和行走速度的判定和计算上。

乘客的流动率e（即整个扶梯上运动的乘客占乘客总量的百分比）。根据英国学者安德鲁的观察发现，在高峰时段，上行人群的流动率为40%，下行人群为60%。在非高峰时段，上行人群的流动率为20%，下行人群为40%。

3.２.2空梯级现象和人的心理距离

大量的观察证明，扶梯梯级100%被应用的情况是无法找到的，即使在交通最拥挤的时候，乘客也不会相互间紧邻站立，也就是说扶梯上永远会有空梯级（或空位置）出现，这种现象叫“空梯级现象”。“空梯级现象”，是人与人之间的心理距离的体现。人与人之间都存在有心理距离的，这个距离随着人们相互熟悉程度地加深而缩短。具体表现为以人的个体为中心的1个椭圆形范围。即人的心理椭圆。当别人进入这个椭圆形区域时，人们往往会由于越过心理承受范围而感到不适。当个体占据了0.21m2以上的面积时，才能基本满足人们在一般情况下（非限定性人群），相邻站立的要求。

4.安全装置

自动扶梯属于国家规定的特种设备之一，按照国家制造与安装安全规范，它除具有一般机电类产品的电气安全保护功能，比如断相保护装置，短路保护，过载保护外，还有一些特殊的装置来保障我们的安全乘坐，这些装置有：

（1）紧急停止装置设置在位于自动扶梯出入口附近的、明显而易于接近的位置；便于在紧急情况时触动装置，是扶梯停止运行。

（2）如有异物卡在扶手带出入口处，自动扶梯立即停止运行。

（3）如有异物卡入梯级、踏板、扶手带或梳齿板之间，且产生损坏梯级、踏板、扶手带或梳齿板支撑结构的危险时，安装装置动作，自动扶梯停止运行。

（4）自动扶梯配有速度限制装置，当速度超过额定速度1.2倍之前自动停车，同时切断自动扶梯的电源。

（5）自动扶梯设置有一个在梯级，踏板或扶手带改变规定运行方向时，自动停止运行的防逆转装置。

（6）直接驱动梯级、踏板或扶手带的链条的断裂或过分伸长，触动相应的安全装置时，自动扶梯自动停止运行。

（7）驱动装置与转向装置之间的距离（无意性）缩短，自动扶梯自动停止运行。

5.结论

综上所述，文中分析了影响自动扶梯实际运力的几个关键性的非技术性因素。同时也分析了这些因素所反映的现象及导致其产生的原因。作为与人类活动密切相关的公共交通工具，仅仅从技术层面来进行理论计算是不够的，对人类精神和心理层面的研究将使整个产品的设计和使用更加趋向于合理。目前国外已经有一些生产企业开始尝试用彩色梯级影响人们在扶梯上的运动速度；还有为提高安全效果，在自动扶梯裙板上增加保护毛刷（这将降低扶梯梯级有效宽度）等。