CN101456506B - 电梯装置及电梯的管制运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在地震发生时高精度地感知主绳索等长条构件的摇晃情况并据此进行管制运行的电梯装置。将设置在电梯升降通道(20)内的长条构件，例如主绳索(7)设定多个固有周期，并且针对各个固有周期，根据由设置于建筑物或者所述升降通道(20)内的振动计(5)检测出的信号来运算主绳索(7)相对于所述升降通道(20)的位移的相对位移，同时对该运算结果和规定的阈值进行比较，以此判断是否进行管制运行。

Description

电梯装置及电梯的管制运行方法

技术领域

本发明涉及一种在建筑物因地震而摇晃时进行管制运行的电梯装置。 

背景技术

地震时，传播速度较快的P波(纵波)和传播速度较慢但呈现地震的主震的S波(横波)从震源传播到建筑物。作为现有技术而言，例如在以下非专利文献1中公开了一种方案，其由建筑物摇晃检测机构所检测到的S波的水平方向的加速度等级分类成由特低等级、低等级和高等级构成的阈值等级，并以此进行电梯的地震时管制运行。在因S波的主震而产生的建筑物摇晃增大之前，通过检测水平方向的特低等级的加速度，或者通过在能够比S波提前几秒探测到地震到来的建筑物的下部进行P波初期微动探测，而使电梯暂停，以此来进行管制运行。 

此外，受震源较远的地震的影响，在具有沉淀层的平原地区容易发生长周期地震，在发生长周期地震时，虽然建筑物的摇晃加速度较小，但由于建筑物的上部会产生摇晃模式，所以电梯的主绳索、调速器绳索及用于向轿厢供给的电力与信号通信的线缆等(以下，将上述部件总称之为“长条构件”)容易产生摇晃，上述长条构件在升降通道内大幅度摇晃，会与其他设备发生接触而导致设备损坏。以下，将该种建筑物的摇晃简称之为“建筑物摇晃”，将建筑物摇晃引起的长条构件的摇晃称之为“长条构件摇晃”，另外，在显示该等摇晃的大小时，以“建筑物摇晃量”和“长条构件摇晃量”来表示。 

长周期地震时的建筑物摇晃的加速度等级低，因此，当提高建筑物摇晃的加速度感知灵敏度时，可能会由于并不是长条构件摇晃的直接主要原因的噪音振动而产生误动作，导致转向管制运行。由此，为了减少这种误动作，例如在专利文献1和专利文献2所示的现有技术中公开了一种管制运行方法，其通过尽可能检测与长条构件摇晃状态量相接近的建筑物摇晃 的速度、位移或速度与位移的乘积等的状态量来进行管制运行。 

专利文献1：日本特开昭60-15382号公报(权利要求1和2，图2)

专利文献2：日本特开昭60-197576号公报(权利要求1，图8) 

非专利文献1：日本国土交通省-住宅局-建筑指导课、财团法人日本建筑设备/电梯中心，社团法人日本电梯协会编辑的2002年版《升降机技术标准的解说》第二部的94～100页。 

如上所述，根据现有技术，当发生地震时，通过检测建筑物的加速度、速度、位移或速度与位移的乘积的状态量来进行管制运行，但是，现有技术中，并没有根据长条构件摇晃的直接的状态量来进行管制运行。 

并且，容易使高层建筑物产生摇晃的长周期地震，是一种在震源地相距很远的地震在向由沉淀层构成的类似关东平原那样的平原部传播的过程中发生的地震，由于其震源一般相距较远，达到150～200公里，所以P波极其微弱。 

其结果是，存在以下问题，即P波初期微动管制无法发挥其功能，导致在电梯行驶时，长条构件与升降通道内的机器发生牵挂而产生二次损伤，如果为了避免该种情况发生而提高P波检测灵敏度时，存在以下问题，即电梯会因近距离的小规模地震或者与地震无关的噪音振动而进入无谓的停止状态。并且，在根据建筑物摇晃的速度、位移或速度与位移的乘积等状态量间接性地判断长条构件的摇晃时，无法逐一了解长条构件摇晃的增大程度和衰减程度等状态的变化，因此，还存在不能对以下情况做出正确判断的问题：(1)是否允许降低额定速度来进行减速运行？(2)是否使电梯的运行暂时进入停止状态？(3)是否能够对电梯进行避难运行，将电梯移动到长条构件摇晃不会大幅度增大的位置即长条构件的摇晃不会与建筑物摇晃产生共振的位置？或者(4)无法根据长条构件摇晃的衰减程度等合理地确定电梯管制运行的解除时间等。 

例如，长周期地震运动中的建筑物摇晃而引起的长条构件摇晃的增大程度和衰减程度等在很大程度上由建筑物的摇晃方式和摇晃持续的程度决定，所以仅仅根据建筑物摇晃的速度、位移或者速度和位移的乘积等状态量，无法判断长条构件摇晃的增大程度和衰减程度，因此，现有技术中采取了以下的管制运行，即在判断长条构件出现了摇晃时，将长条构件摇 晃停止所需的时间大致预测为3～5分钟，并在这一时间段内使电梯停止运行。 

另外，即使根据长条构件的直接状态量进行了管制运行，但由于在实际上建筑物本身也发生了摇晃，所以无法对长条构件与升降通道内的设备之间是否会产生干扰进行高精度的预测。 

发明内容

本发明的目的，在于提供一种电梯装置，其能够进行高精度的管制运行，从而能够解决上述现有技术中存在的问题。 

为了实现本发明的上述目的，本发明的第一方面提供了一种在地震或者强风时进行管制运行的电梯装置，其中，根据由设置于建筑物或者升降通道的振动计所检测出的信号来运算出长条构件相对于升降通道的位移的相对位移，并且具有相对位移判断部，其将该长条构件的相对位移与预先设定的阈值进行比较，根据比较的结果由控制盘控制电梯而进行管制运行。 

根据本发明，可提供一种电梯装置，该电梯装置在地震或者强风时，能够可靠地防止长条构件与升降通道内的设备之间的钩挂，并且能够抑制无谓的管制运行。 

在第一方面的基础上，本发明的第二方面提供了一种电梯装置，其中，将振动计设置于建筑物上部或者升降通道上部。 

根据本发明，在设置于升降通道下部等位置而无法直接检测到长条构件上端的摇晃时，可以通过检测在该位置的摇晃，并根据该摇晃预测长条构件上端的摇晃量来预测长条构件的相对位移。 

在第一方面或第二方面的基础上，本发明的第三方面提供了一种电梯装置，其中，将建筑物的固有周期的设计值及选择接近该设计值的数值中的多个值设定为长条构件的固有周期。 

根据本发明，能够实现安全性高的电梯管制运行。 

本发明提供一种电梯的管制运行方法，其中，对设置于升降通道内的长条构件设定多个固有周期，针对各个固有周期，根据由设置于建筑物或者所述升降通道的振动计检测出的信号来运算出长条构件相对于所述升 降通道的位移的相对位移，并将该运算结果与规定的阈值进行比较，而判断是否进行管制运行。 

根据本发明，能够可靠地防止升降通道内的设备与长条构件之间的钩挂。另一方面，在长条构件的绝对位移增大而超过阈值，但长条构件相对于升降通道的位移的相对位移小于阈值时，升降通道内的设备与长条构件之间的钩挂的可能性变小。也就是说，能够高精度地判断长条构件与升降通道内的设备之间是否会产生钩挂，从而能够抑制不必要的管制运行。 

附图说明

图1是表示本发明的实施例的电梯的概略结构图。 

图2是本发明的实施例的长条构件相对位移的运算部的结构图。 

图3是本发明的实施例的运算部内的信号处理的流程图。 

图4是本发明的实施例的长条构件相对位移的说明图。 

图5是基于长条构件的摇晃说明图来表示本发明的实施例的阈值的设定方法的图。 

附图标号说明 

1轿厢 

2平衡重 

3控制盘 

4卷扬机 

5振动计 

6调速器 

7主绳索 

8调速器绳索 

9补偿绳索 

10尾绳索 

20升降通道 

21机械室 

22支架 

23电梯坑(pit) 

30运算部 

31、32滤波器 

33X、33Y滤波器的输出信号 

34X、34Y、35X、35Y、36X、36Y相对位移响应运算部 

37、38、39相对位移合成运算部 

40相对位移判断部 

41、44信号线 

42水平方向加速度合成运算部 

43建筑物摇晃判断部分 

50水平平面 

51摇晃轨迹 

52判断区域 

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

图1是表示本发明的实施例涉及的电梯装置的结构示例图。本实施例的电梯装置由轿厢1和平衡重2沿着导轨(未图示)升降。另外，轿厢1和平衡重2由主绳索7悬吊成吊桶式形状，并经由设置在升降通道20上部的机械室21的卷扬机4驱动。在机械室21内配置有控制盘3、调速器6及振动计5，在调速器6上卷挂有调速器绳索8。并且，从卷扬机一侧看，还设置有对轿厢单侧与平衡重两侧的主绳索7的重量差进行补偿的平衡绳索9。此外，还铺设有用于供电给轿厢1的尾绳索10。这样，在升降通道20内设置有主绳索7、调速器绳索8、平衡绳索9及尾绳索10等长条构件。并且，在升降通道20内设置有用于支撑导轨和电梯的升降通道内机器设备等支架22。 

用于检测建筑物摇晃的振动计5具有检测相互垂直的水平方向(x、y方向)加速度的功能，在振动计5的收纳壳体中存在有运算部30。另外，所述运算部30基于振动计5检测出的x、y方向的加速度信号，而计算出从建筑物观察到的长条构件的位移，即长条构件相对于升降通道20的位移的相对位移。并且，具有管制运行判断功能，其将该长条构件的相对位 移与预先设定的阈值进行比较，根据比较的结果由控制盘3控制电梯而进行管制运行。其中，运算部30也可以根据具体情况而收纳在控制盘3内。 

由所述运算部30进行的运算处理，考虑到处理的稳定性以及为了方便对预先设定的参数进行变更，采用了数字处理方式，但也可以采用模拟处理方式。 

图2是说明运算部30的结构的图。运算部30设有：高通滤波器31和低通滤波器32，该高通滤波器31用于从振动计5的x、y方向的检测信号中除去因振动计5的水平度安装误差而引起的重力加速度分量和加速度传感器本体具有的直流漂移分量(x方向：31X，y方向：31Y)；该低通滤波器32用于除去噪音振动分量的(x方向：32X，y方向：32Y)。 

运算部30构成有构成x方向相对位移响应运算部34X、35X、36X和y方向相对位移响应运算部34Y、35Y、36Y，所述x方向相对位移响应运算部和y方向相对位移响应运算部使用滤波器32X的输出信号33X和滤波器32Y的输出信号33Y，对由预先设定的多个固有周期Ta、Tb、Tc……构成的多个长条构件相对位移振动模式每隔经过时间而进行计算，运算部30具有相对位移合成运算部37、38、39，该相对位移合成运算部37、38、39针对所述长条构件相对位移的固有周期中的各个固有周期，合成x、y方向的相对位移响应运算结果，运算部还具有相对位移判断部40，该相对位移判断部40根据所述合成运算的相对位移而判断是否进行管制运行，并且，相对位移判断部40的信号通过信号线41送往控制盘3。 

在相对位移判断部40中，阶段性地设置多个阈值，根据其等级，判断运行速度的限制、运行的暂时停止、维修人员安全检查后的恢复，或者判断长条构件摇晃的衰减等级，因此，能够根据长条构件的相对位移来解除电梯的管制运行。 

此外，还根据图2所示的建筑物摇晃判断部43的信号来判断建筑物的摇晃加速度，并根据建筑物的摇晃加速度来进行管制运行。在本实施例中，由于能够通过相对位移判断部40进行长条构件相对位移的管制，所以能够将建筑物摇晃判断部43的加速度阈值提高到与电梯的结构和机构的允许等级相对应的阈值(100～150Gal左右)，由此，能够避免在发生长周期分量少的近距离的小规模地震时，因加速度而进行无谓的管制运行。 

图3中，对根据运算部30内的滤波器32的输出信号33X、33Y进行长条构件相对位移运算的处理流程进行了说明。 

34X表示使用滤波器32的输出信号33X、33Y，而固有周期Ta中的x方向响应运算部，34Y表示y方向响应运算部，35X表示固有周期Tb中的x方向响应运算部，35Y表示y方向响应运算部，36X表示固有周期Tc中的x方向响应运算部，36Y表示y方向响应运算部。37、38、39表示对每一个所述固有周期的x、y方向的相对位移进行合成的相对位移合成运算部，并且在图3中，在各自的部位分别表示了运算信号的波形例。 

以下，以主绳索7为例，参照图4对运算部30兼具的运算功能和管制运行判断功能进行说明。图4所示的是根据长条构件的相对位移来进行摇晃管制的实施例，如图4所示，以(主绳索7的相对位移E)＝(主绳索7的绝对位移D)-(升降通道20的绝对位移C)来表示。并且，将主绳索7的相对位移E与摇晃极限尺寸L之间的比率α％、β％、γ％和δ％(α＜β＜γ＜δ)作为相对位移判断部40的阈值，其中，摇晃极限尺寸L是表示主绳索7会与支架22等发生干扰的摇晃极限尺寸。 

在长条构件相对位移管制运行中，使相对位移判断部40具有管制运行判断功能，以便进行如下方式的管制运行：当长条构件的相对位移率超过β％时，进行减速运行或接近最上层时进行的强制呼叫管制运行(该管制运行是在主绳索摇晃的状态下，如果轿厢直接行驶到最上层，则轿厢有时会产生异常振动，所以在最上层的前一层通过运行软件产生虚拟呼叫，使电梯临时停靠的运行)等运行行驶管制运行，当超过γ％时，暂时停止运行，当衰减到β％以下时，重新开始运行行驶管制运行，当衰减到α％以下时，解除管制运行，当超过δ％时，在升降通道内的检修结束之后重新开始运行。如此，在本实施例中，设定多个等级的阈值，并根据各个等级的阈值进行内容不同的管制运行，所以即使在发生了地震等的情况下，也能够使电梯适当地运行。 

在上述说明中，相对位移判断部40的阈值被设定成单一的标量，但也可以通过设置图5所示的判断区域52，来判断x、y方向的响应坐标值是否超出了该区域。 

以下说明长条构件相对位移响应计算。为使用振动模式运算长条构件 相对位移响应时，首先需要设定长条构件的固有周期。可是，该长条构件的固有周期因长条构件的长度和张力即轿厢和平衡重等的位置和质量等的不同而不同，所以为了经时性地设定长条构件的固有周期，必须随时进行所述轿厢的位置等信息的接收处理和计算处理。为此，为了提高运算部30的处理的速度，并且避免其结构变得复杂，在计算长条构件相对位移响应时，可以不使用所述轿厢的位置等信息，而是通过设定长条构件容易发生摇晃的固有周期来计算长条构件的相对位移响应。以下对该方法进行说明。 

最初，长条构件的摇晃是随着由长周期地震或者强风时等建筑物摇晃而产生的摇晃，该建筑物摇晃中所包含的主要周期分量是建筑物上部摇晃最大时的周期即建筑物的一次固有周期T₀(秒)。因此，一般认为，长条构件在其摇晃的固有周期接近建筑物的一次固有周期时，与建筑物摇晃产生共振，而产生摇晃量最大的摇晃。例如，当轿厢的位置处于建筑物的下部楼层附近时，轿厢侧的主绳索7的固有周期容易接近建筑物的一次固有周期，而当轿厢位于建筑物中间附近的楼层时，张力小于主绳索7的调速器绳索8和平衡绳索9的固有周期容易接近建筑物的一次固有周期。因此，使用以建筑物的一次固有周期或者与该一次固有周期相近的值作为长条构件固有周期的振动模式，根据由振动计5检测到的建筑物摇晃信号来计算长条构件的相对位移，就能够对可能发生的最大的相对位移实现考虑，从而能够实现安全性高的电梯管制运行。 

在此，建筑物的一次固有周期的一般特点是其周期的长短与建筑物的摇晃的大小有关，并且随着摇晃的增大其周期变长。长周期地震时的建筑物摇晃加速度为30Gal左右时的建筑物的一次固有周期值，比以摇晃加速度为200Gal以上的摇晃为基准的建筑物耐震设计时的固有周期短，建筑物的固有周期的设计值不一定与实际的固有周期值相同。此外，建筑物的短边方向和长边方向的各个摇晃方向的建筑物固有周期各不相同。 

也就是说，建筑物的固有周期的值因建筑物摇晃的方向和大小的不同而不同，所以为了避免因上述变动给长条构件相对位移的预测带来不良影响，优选采取各种措施来提高预测精度。例如，将建筑物的固有周期的设计值及该固有周期的设计值前后的多个值作为长条构件的固有周期，采用 多个振动模式计算长条构件的相对位移响应，并将上述相对位移响应中最大的相对位移响应与规定的阈值进行比较，以判断是否进行管制运行，由此可以提高安全性。此外，通过具备学习功能，具体来说是使用过去的地震或者强风时所观测到的建筑物的响应数据来计算建筑物固有周期的学习功能，也能够提高长条构件相对位移的预测精度。 

进而，作为包含在建筑物摇晃中的周期分量，还存在起因于所发生的长周期地震运动和风的运动的周期频带，所以优选对长条构件的相对位移的固有周期与上述周期频带相一致而发生共振的情况加以考虑。尤其是在高层建筑中，长周期地震运动的周期频带中可能包含建筑物的固有周期。因此，可以采用多个长条构件相对位移振动模式来预测相对位移，以此来提高摇晃预测的精确度，并根据各个上述模型的响应值来预测长条构件的相对位移，以此进行管制运行。其中，上述多个长条构件相对位移振动模式由在长周期地震运动的周期频带(例如2秒～20秒左右)中按照规定间隔设定的固有周期Ta、Tb、Tc……构成。 

此外，也可以考虑采用以下计算方法，即不仅从长周期地震运动的周期频带，而且从包括P波和S波在内的整个地震运动的周期频带(例如0.2秒～20秒左右)中选择多个值，并将其设定为长条构件的固有周期，以此计算各个固有周期中的长条构件的相对位移响应。并且，也可以设置成，在与会因为轿厢等升降而变化的长条构件长度(行程)对应的固有周期的范围内，选择多个值作为长条构件的固有周期，以此来预测长条构件相对位移。 

而且，在长条构件相对位移振动体系的衰减特性方面，虽然在长条构件的各构成部分中略有不同，但通过采用能够对长条构件的相对位移量进行稳定计算的通用值，则能够确保相对位移计算的实时处理性能。 

运算部30的数字运算处理的速度设定成在将加速度模拟信号转换成数字信号的取样周期(秒)内结束所有振动响应计算那样的速度，并且设定成将所求出的响应值作为下一计算步骤下的初期值来逐步进行响应计算的实时处理速度。并且，取样周期(秒)例如取决于预先设定的多组固有周期内的最短的固有周期(秒)，但只要大致在0.01～0.03秒左右，即能够维持响应计算的精度。 

根据上述结构，能够判断各个时间点的因建筑物摇晃而产生的长条构件相对位移的状态，所以能够根据震源地较远的地震传播到具有沉淀层的平原地区时容易发生的长周期地震运动中的建筑物的摇晃方式和摇晃的持续程度逐步计算出长条构件摇晃的增大程度和衰减程度，从而能够在考虑到地震或强风时的长条构件的相对位移的特点的基础上进行高精度的电梯管制运行。 

此外，在本实施例中，计算的是长条构件相对于升降通道20的位移的相对位移，而不是长条构件的绝对位移，因此能够取得以下的效果。例如，在长条构件的绝对位移减小而未超过阈值，但长条构件相对于升降通道20的位移的相对位移超过阈值的情况下，即可开始管制运行。也就是说，能够可靠地防止升降通道20内的设备与长条构件之间的钩挂。另一方面，在长条构件的绝对位移增大而超过阈值，但长条构件相对于升降通道20的位移的相对位移小于阈值时，升降通道20内的设备与长条构件之间的钩挂的可能性变小。也就是说，能够高精度地判断长条构件与升降通道内的设备之间是否会产生钩挂，从而能够抑制不必要的管制运行。 

另外，在上述实施例中，振动计5设置在机械室内，但只要是能够对由地震引起的摇晃进行检测的位置，则可以设置在建筑物或升降通道内的任意位置上。在设置于升降通道下部等位置而无法直接检测到长条构件上端的摇晃时，可以通过检测在该位置的摇晃，并根据该摇晃预测长条构件上端的摇晃量来预测长条构件的相对位移。并且，上述说明中，在长条构件相对位移的计算时使用了加速度传感器信号，但也可以采用速度传感器信号，此时，只需要改变运算部的算法，即能进行长条构件相对位移的运算。 

Claims (5)

1.一种电梯装置，其在地震时或强风时进行管制运行，

所述电梯装置的特征在于，

根据由设置于建筑物或者升降通道的振动计检测出的信号来运算出长条构件相对于升降通道的位移的相对位移，

并且具有相对位移判断部，其将该长条构件的相对位移与预先设定的阈值进行比较，根据比较的结果由控制盘控制电梯而进行管制运行。

2.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，

将所述振动计设置于所述建筑物上部或者所述升降通道上部。

3.如权利要求1或2所述的电梯装置，其特征在于，

对所述长条构件设定多个固有周期，运算出各个固有周期中的所述长条构件的相对位移，并将这些相对位移中最大的相对位移与规定的阈值进行比较，而判断是否进行管制运行。

4.如权利要求3所述的电梯装置，其特征在于，

将所述建筑物的固有周期的设计值及选择接近该设计值的数值中的多个值设定为所述长条构件的固有周期。

5.一种电梯的管制运行方法，其特征在于，

对设置于升降通道内的长条构件设定多个固有周期，针对各个固有周期，根据由设置于建筑物或者所述升降通道的振动计检测出的信号来运算出长条构件相对于所述升降通道的位移的相对位移，并将该运算结果与规定的阈值进行比较，而判断是否进行管制运行。

Images