CN102405184A - 用于安全装置的参数的自动调节 - Google Patents

Abstract

公开了用于自动地调节传送器(10，10a)的安全控制参数的装置(100)和方法(300)。安全装置(100)可包括各种传感器(102，102a，104，104a，106，106a，108，108a)和安全控制模块(200，200a)。安全控制模块(200，200a)可预编程有这样的学习-运行方法(300)：其构造成学习传送器(10，10a)的运行特性和机械特性，基于预定义标称规范来验证传送器(10，10a)的运行特性，以及用经校准的安全控制参数来确定安全功能，由此来监测传送器运行。

Description

用于安全装置的参数的自动调节

公开领域

本公开大体涉及安全控制系统，并且更具体而言，涉及用于自动地调节和校准用于传送器的安全控制系统内的参数的装置和方法。

公开背景

诸如自动扶梯、自动步道、自动走道等的传送器提供了运动路径来迅速地且方便地将人们从一个位置运送到另一个位置。更具体而言，传送器的运动托板或梯级使乘客沿着两个楼梯平台之间的路径的长度以预先确定的速率移动。隐藏不可见且设置在传送器下面的梯级链用来以闭环的方式互连各个梯级。受主要驱动源、传动轴和相关联的链轮驱动，梯级链使梯级沿着传送器的暴露上表面而运动，以在楼梯平台之间运送乘客。设置在两个楼梯平台中的各个内的链轮引导梯级链通过弧，以使梯级运动方向反转，以及产生循环返回路径。

因为它们的连续运动的原因，传送器倾向于有各种内部故障，这可进一步导致在传送器上或传送器附近的乘客受到伤害。一个这种故障与传送器的速度或传送器的梯级在楼梯平台之间行进的速度相关联。传送器的速度可偏离预定义标称速度或相对于预定义标称速度而波动，从而导致传送器的梯级运动过快、运动过慢、骤停、加速过快等。传送器的速度的不一致性可由若干个因素导致。但是，在大多数情况中，传送器的速度的不一致性可由供应给传送器的主要驱动源的功率的波动导致。例如，过电压、欠电压、功率浪涌、尖峰，或供应给传送器的功率的其它不一致性可导致传送器的变化，这会随着时间的过去而积累，并且最终使传送器的预定义标称速度偏移。功率波动还可妨碍传送器如安全协议所要求的那样在预定义时间或距离内停止的能力。

其它故障与未对准的或丢失的托板或梯级有关。随着时间的过去，传送器的一个或多个梯级可从相关联的梯级链松脱出来，从而导致梯级掉到或落到传送器系统的下面而未检测到。丢失梯级也可由维护不当导致。传送器需要定期维护，其中，可对一个或多个梯级进行移除、更换等。但是，如果梯级未被恰当地紧固或未与梯级链重新对准，则梯级可松脱和下落。无论如何，如果传送器的控制系统未能检测到丢失的梯级导致的空位，则传送器可继续运行，使该空位前进到传送器的上表面，并且向乘客暴露该空位。不知情的乘客可掉进或踩进该空位中，并且变得受伤。

因此，自动扶梯和自动步道设有用来将这种故障状况所导致的危害减到最小的各种安全措施。例如，可由维修技师在现场执行定期维护，以确保传送器的恰当运行。但是，这种维护是适时的、昂贵的，并且会引入人为误差的风险。其它安全措施可采用安全监测装置。具体而言，传送器可设有监测传送器的运行的故障状况的安全监测装置。当已经检测到故障时，安全监测装置可构造成将纠正指令传递给传送器的控制单元，或者仅暂停传送器的运行，直到该故障被维修技师人工地清除。但是，还可能需要传送器遵守与传送器类型、位置、应用等相关联的安全规程和规章来运行。由于各个传送器的类型、位置和应用是不同的，所以与各个传送器相关联的安全监测装置也必须不同。

具体而言，必须对用于各个传送器的安全监测装置来针对那个特定的传送器进行特别设计、构造和预编程，这相当于花费相当大量的时间和金钱来建立各个传送器系统。这还意味着现有的安全装置不适于任何其它传送器类型或应用，而且另外不能升级来遵守变化的条件，例如新的传送器安全规程和规章。为了遵守变化的安全规程和规章，可能需要整个地更换目前现有的安全装置或传送器系统。这种维修需要相当大量的金钱以及对最终用户的停机时间。

因此，存在对以更加及时和成本高效的方式监测传送器系统的安全参数的稳定可靠且通用的控制系统的需要。更具体而言，存在对这样的安全控制系统的需要：其适于各种各样的不同的传送器类型和本地安全规章，而且另外监测传送器梯级的存在、梯级速度、停止距离和其它安全控制参数。此外，存在对这样的控制系统的需要：其自动地确定相关联的传送器的运行特性和机械特性，对必要的安全参数进行自校准，并且根据传送器专有的安全规程来监测参数。

公开概述

根据本公开的一方面，提供了一种用于自动地调节传送器的安全控制参数的设备，传送器具有在第一平台和第二平台之间延伸的多个梯级，梯级由梯级链互连且由主要驱动构件驱动。该设备包括：构造成至少输出梯级速度信号和梯级检测信号的多个传感器；以及与传感器通讯且与传送器控制单元通讯的安全控制模块，安全控制模块构造成基于传感器的输出来自动地确定传送器的运行特性和机械特性，基于预定义标称规范来验证传送器的运行特性，以及确定对应于传送器的经验证的运行特性的安全控制参数，由此来监测传送器运行。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于自动地调节传送器的安全控制参数的方法，传送器具有在第一平台和第二平台之间延伸的多个梯级，梯级由梯级链互连且由主要驱动构件驱动。该方法包括以下步骤：基于梯级速度传感器和梯级检测传感器的输出来确定传送器的运行特性和机械特性；基于预定义标称规范来验证传送器的运行特性；以及确定对应于传送器的经验证的运行特性的安全控制参数，由此来监测传送器运行。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于自动地调节传送器的安全控制参数的方法，传送器具有在第一平台和第二平台之间延伸的多个梯级，梯级由梯级链互连且由主要驱动构件驱动。该方法包括以下步骤：对梯级速度传感器和梯级检测传感器的输出信号采样达预定义时间段；基于梯级速度输出信号来确定实测梯级速度；基于梯级速度输出信号的频率来确定梯级速度传感器类型；基于梯级速度和梯级检测输出信号之间的相关性来确定传送器梯级大小；比较实测梯级速度与预定义梯级速度；比较传感器输出信号之间的交叉相关性与预定义容差；以及仅在实测梯级速度和传感器输出信号之间的交叉相关性两者处于预定义容差内的情况下确定安全控制参数。

在结合附图阅读以下详细描述之后，本公开的这些和其它方面将变得更容易显而易见。

附图简述

图1是结合了根据本公开的教导构造的、用于自动地调节安全控制参数的示例性安全装置的传送器的透视图；

图2是结合了自动安全控制装置的示例性传送器系统的示意图；以及

图3是用于自动地调节传送器的安全控制参数的示例性学习-运行方法的流程图。

虽然本公开能够有各种修改和备选构造，但在附图中显示了且将在下面详细地描述本公开的某些说明性实施例。但是，应当理解，不意图限于所公开的特定形式，而是相反，意图覆盖落在本公开的精神和范围内的所有修改、备选构造和等效方案。

详细描述

参照附图且具体而言参照图1，提供了用于传送器的示例性安全装置，并且其由参考标号100指示。理解的是本公开的教导可用来构造下面具体地公开的装置之外的上述用于自动地调节安全控制参数的装置。本领域普通技术人员将容易地理解以下内容仅是示例性实施例。

如图1中所示，提供了自动扶梯的形式的示例性传送器10，其具有第一平台12、第二平台14、在第一和第二平台12、14之间延伸的多个运动托板或梯级16，以及设置在多个梯级16旁边的自动扶手18。传送器10的梯级16由主要驱动源17(例如电动马达等)驱动，并且被促使在平台12、14之间运动。主要驱动源17使传动轴和相关联的齿轮旋转，以使从传送器10内以机械的方式互连梯级16的内表面的闭环梯级带或链旋转。在两个楼梯平台12、14中的各个内，链轮19引导梯级链和附连的梯级16通过弧，以使梯级运动方向反转，以及以循环的方式产生返回路径。通过类似机构来使扶手18在梯级16旁边以与梯级16的速度相当的速度可旋转地运动。

仍然参照图1，传送器10可设有如图所示的传送器控制单元90和安全装置100。大体上，传送器控制单元90可用来管理传送器系统的整体运行和控制。安全装置100可用来确保传送器10根据相关联的安全规程和规章来运行。也可根据其它准则来使用安全装置100，例如传送器安装在其内的设施所阐述的那些准则、合同协议、用户定义的规范等。安全装置100可包括用于观测传送器10的各种参数的多个传感器102、104、106、108和安全控制模块200。具体而言，安全装置100可观测传送器10的传动速度或梯级速度、扶手18的速度、与楼梯平台12、14中的各个相关的梯级16的存在或缺失等。为了确定梯级速度，安全装置100可提供定位成紧邻驱动互连梯级16的梯级链的链轮19的齿20的梯级速度传感器102，例如光电传感器。备选地，梯级速度传感器102可包括定位在链轮19的轴线上、构造成检测链轮19的旋转速度的编码器。为了检测梯级16的存在或缺失，安全装置100可在传送器10的楼梯平台12、14中包括梯级检测传感器104、106。具体而言，梯级检测传感器104、106可包括构造成检测托板或梯级16的梯级滚子或梯级滚子轴中的金属的接近传感器。安全装置100还可包括扶手传感器108，以观测扶手18的相对于梯级16的速度的相对速度。安全控制模块200可对传感器输出采样，以首先学习传送器10的运行特性和机械特性，验证实测数据，根据习得的特性和安全规章来自动地调节安全控制参数，而且另外监测传送器运行的任何显著的故障或偏差迹象。一旦已经检测到这种故障，安全控制模块200就可相应地为传送器控制单元90提供用于调节传送器运行的必要指令。

现在参照图2，提供了集成有自动地调节的安全装置100a的示例性传送器系统的整体示意图。更具体而言，整个系统的主要构件可至少包括传送器10a、传送器控制单元90a和安全装置100a。如在图1的实施例中，各种传感器102a可布置在传送器10a上和传送器10a内，以在传送器10a的正常运行期间对传送器10a专有的数据进行测量或采样达预定义时间段。当起动时，安全控制模块200a可使用传感器102a提供的采样数据来学习传送器10a的运行特性和机械特性。取决于所提供的传感器102a的类型，安全控制模块200a可使用采样数据来确定特性，例如传送器梯级速度、梯级大小、梯级距、扶手速度、相关联的齿轮比，以及正在使用的传感器的类型。

一旦获得了传送器10a的全部所需数据，安全控制模块200a就可验证采样数据，或者比较采样数据与预定义标称值和阈值。预定义值可包括标称传送器梯级速度、梯级大小等，如本地安全规程和规章所阐述的那样。预定义值还可结合其它准则(例如合同专有的要求、用户定义的偏好等)所引入的约束或限制。如果采样数据处于预定义标称值的可接受阈值内，则安全控制模块200a可前进来确定传送器10a专有的适当的安全功能和相应的安全控制参数。但是，如果采样数据不处于预定义标称值的可接受的阈值内，安全控制模块200a就可拒绝采样数据，并且前进来获得随后的传送器数据样本，直到验证成功为止。如果采样数据有效且符合相应的安全规程和规章，则安全控制模块200a可自动地产生传送器专有的新的安全功能，或者自动地调节之前存储在安全装置100a内的现有安全功能。更具体而言，安全控制模块200a可根据预定义值来校准安全控制参数，并且将安全控制参数存储在安全装置100a内供参考。

使用安全功能作为参考，安全控制模块200a可进一步监测传送器10a运行的相对于标称规范的任何显著偏差。如果检测到这种偏差，安全控制模块200a就可将必要信号传输给传送器控制单元90a以纠正误差。例如，如果安全装置100a检测到传送器梯级速度的显著增加，则安全控制模块200a可指示控制单元90a减速。作为响应，控制单元90a可减少通往驱动传送器10a的马达的功率等，以便降低传送器梯级速度。一旦传送器梯级速度返回到处于可接受的限度内的速度，如由所存储的安全功能所阐述的那样，安全控制模块200a就可指示控制单元90a停止减速以及保持目前的梯级速度。因此，传送器控制单元90a然后可保持输送给马达的功率。

返回参照图1的实施例，可使用在传送器10的控制面板内提供以便可由维修技师容易地接近的微控制器、微处理器等来实现安全控制模块200。安全装置100可进一步包括显示器或用户接口，维修技师可通过它们来查看或修改传送器数据。使用这种接口，维修技师还可根据变化的安全规程和规章来更新安全控制模块200。为了根据新的安全要求来调节或校准传送器10的安全控制参数，维修技师仅需要指示安全控制模块200起动学习-运行300。

如本文中所公开，学习-运行300可为预编程在微处理器、微控制器等内以根据图3的流程图示意性地示出的步骤来运行的算法。在执行学习-运行300之前，学习-运行300可需要一个或多个先决条件。例如，学习-运行300可要求传送器10以恒定的速度运行预先确定的持续时间。如果传送器10是自动扶梯，则学习-运行300在前进之前可要求自动扶梯以恒定的速度沿特定方向(向上或向下)运行。学习-运行300还可需要可在制造时提供的或在现场通过维修技师提供的预定义输入。预定义输入可为规定传送器10应当合乎期望地遵守的一个或多个约束的离散值。例如，学习-运行300可需要安全标准可接受的一个或多个离散的标称传送器梯级速度、梯级或托板大小等。

一旦满足所有先决条件且安全控制模块200接收了必要的预定义输入，学习-运行300就可等待用户的人工输入或指令来起动学习-运行300。在接收到起动指令之后，学习-运行300就可首先执行学习序列302。在学习序列302期间，学习-运行300可使用各种传感器102、104、106、108来观测传送器10的正常运行状况达预定义时间段。例如，学习序列302可对梯级速度传感器102、梯级检测传感器104、106、扶手传感器108等测得的数据采样达40秒左右的时段。基于采样数据，学习序列302然后可执行平均运算和加法运算，以得出传送器10的关键特性。具体而言，学习序列302可构造成计算传送器10的实测梯级速度、各个梯级检测信号的平均周期、梯级速度信号的平均周期、梯级检测信号的每一周期的梯级速度信号脉冲的平均数量、梯级速度信号的平均频率、扶手信号的平均周期等。使用这样的推导，学习-运行300就可能能够确定特定传送器10的各种机械特征。具体而言，学习序列302可能能够基于梯级速度传感器102所提供的梯级速度信号的频率来确定正在使用的梯级速度传感器102、接近传感器或编码器的类型。学习序列302还可基于梯级检测信号的每一周期的梯级速度信号脉冲的数量来确定传送器梯级大小、深度和/或梯级距。

在学习序列302期间学习了传送器10的运行特性和机械特性之后，学习-运行300然后可前进到图3的验证序列304。在验证序列304中，可比较传送器10的实测梯级速度与预定义梯级速度。如之前所论述的那样，安全控制模块200可预编程有和设有一系列可接受的标称梯级速度。验证序列304可比较实测梯级速度与各个可用的预定义梯级速度，例如0.50米/秒、0.65米/秒、0.75米/秒和0.90米/秒，以确定最佳匹配，或最接近实测梯级速度的预定义梯级速度。验证序列304可进一步确定实测梯级速度是否处于选定的预定义梯级速度的预定义容差(例如5％或10％)内。作为额外的措施，验证序列304可进一步确定在学习序列302期间采样到的测量结果是否在预定义容差内彼此交叉相关。取决于该结果，验证序列304可退出(reject)或继续学习-运行300。例如，验证序列304可构造成仅在实测梯级速度和在单独的测量结果之间的交叉相关性不处于相应的预定义容差内时退出学习-运行300。备选地，验证序列304可构造成在实测梯级速度和在单独的测量结果之间的交叉相关性中的任何一个不处于相应的预定义容差内时退出学习-运行300。如果学习-运行300被退出或中止，则学习-运行300可自动地重新起动或通过人工的用户输入来重新起动。

如果验证序列304是成功的，学习-运行300就可前进到校准序列306，如图3中所示。基于传送器10的运行特性和机械特性，校准序列306可自动地为特定的传送器10产生新的安全功能，并且存储该安全功能供参考。备选地，校准序列306可自动地调节现有安全功能的控制参数。具体而言，安全功能可包括监测传送器10所依据的一系列安全控制参数或阈值。安全参数可包括与传送器梯级速度、梯级的前向和反向运动、丢失的梯级的检测、停止距离、扶手速度等有关的阈值。更重要的是，产生的安全功能及其参数根据预定义标称梯级速度来自动地校准，以便确保遵守安全规程和规章。

基于前述内容，可看到，本公开可对传送器(例如自动扶梯、自动步道、自动走道等)提供克服现有技术中的缺陷的安全装置。更具体而言，本公开提供了可自动地适应各种各样的传送器类型中的任一种以及同时确保遵守传送器专有的安全规程和规章的安全控制装置。由于是有适应能力的，所以该安全控制模块有助于在任何环境中制造、安装和维护传送器。由于是自动的，所以该安全控制模块将维修传送器所需的停机时间和开支减到最小。此外，由于减少了维修技师进行维护的需要，所以该安全控制模块另外将人为误差所引入的故障减到最小。

虽然仅阐述了某些实施例，但是根据上面的描述，备选方案和修改方案对本领域技术人员来说将是显而易见的。这些和其它备选方案被认为是等效方案且处于本公开的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种用于自动地调节传送器(10，10a)的安全控制参数的设备(100，100a)，所述传送器(10，10a)具有在第一平台(12)和第二平台(14)之间延伸的多个梯级(16)，所述梯级(16)由梯级链互连且由主要驱动构件(17)驱动，所述设备(100，100a)包括：

构造成至少输出梯级速度信号和梯级检测信号的多个传感器(102，102a，104，104a，106，106a)；以及

与所述传感器(102，102a，104，104a，106，106a)通讯且与传送器控制单元(90，90a)通讯的安全控制模块(200，200a)，所述安全控制模块(200，200a)构造成基于所述传感器(102，102a，104，104a，106，106a)的输出来自动地确定所述传送器(10，10a)的运行特性和机械特性，基于预定义标称规范来验证所述传送器(10，10a)的运行特性，以及确定对应于所述传送器(10，10a)的经验证的运行特性的安全控制参数，由此来监测传送器运行。

2.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述安全控制模块(200，200a)进一步监测所述传送器(10，10a)的运行特性，并且将用于纠正任何显著偏差的指令传输给所述传送器控制单元(90，90a)。

3.根据权利要求2所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述安全控制模块(200，200a)监测梯级速度、反向运动、梯级检测和停止距离。

4.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述多个传感器(102，102a，104，104a，106，106a，108，108a)构造成进一步输出扶手速度信号。

5.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，至少通过计算所述梯级速度信号的平均周期和所述梯级检测信号的平均周期来确定所述运行特性。

6.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述机械特性包括传送器梯级大小和梯级速度传感器类型。

7.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述安全控制模块(200，200a)通过比较实测梯级速度与预定义梯级速度来验证所述传送器(10，10a)的运行特性。

8.根据权利要求7所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述安全控制模块(200，200a)进一步比较所述传感器输出信号之间的交叉相关性与预定义容差。

9.根据权利要求1所述的设备(100，100a)，其特征在于，所述设备(100，100a)进一步包括用户接口，所述安全控制模块(200，200a)通过所述用户接口来显示与所述传送器(10，10a)的运行特性有关的信息。

10.一种用于自动地调节传送器(10，10a)的安全控制参数的方法(300)，所述传送器(10，10a)具有在第一平台(12)和第二平台(14)之间延伸的多个梯级(16)，所述梯级(16)由梯级链互连且由主要驱动构件(17)驱动，所述方法(300)包括以下步骤：

基于梯级速度传感器(102，102a)和梯级检测传感器(104，104a，106，106a)的输出来确定所述传送器(10，10a)的运行特性和机械特性；

基于预定义标称规范来验证所述传送器(10，10a)的运行特性；以及

确定对应于所述传送器(10，10a)的经验证的运行特性的安全控制参数，由此来监测传送器运行。

11.根据权利要求10所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)进一步包括以下步骤：监测所述传送器(10，10a)的运行特性，以及将用于纠正任何显著偏差的指令传输给所述传送器控制单元(90，90a)。

12.根据权利要求10所述的方法(300)，其特征在于，确定所述传送器(10，10a)的运行特性和机械特性的步骤进一步以扶手传感器(108，108a)的输出为基础。

13.根据权利要求10所述的方法(300)，其特征在于，所述传送器(10，10a)的运行特性至少包括梯级速度信号的平均周期和梯级检测信号的平均周期。

14.根据权利要求10所述的方法(300)，其特征在于，所述机械特性包括传送器(10，10a)梯级大小和梯级速度传感器类型。

15.根据权利要求10所述的方法(300)，其特征在于，验证的步骤比较实测梯级速度与预定义梯级速度。

16.一种用于自动地调节传送器(10，10a)的安全控制参数的方法(300)，所述传送器(10，10a)具有在第一平台(12)和第二平台(14)之间延伸的多个梯级(16)，所述梯级(16)由梯级链互连且由主要驱动构件(17)驱动，所述方法(300)包括以下步骤：

对梯级速度传感器(102，102a)和梯级检测传感器(104，104a，106，106a)的输出信号采样达预定义时间段；

基于所述梯级速度输出信号来确定实测梯级速度；

基于所述梯级速度输出信号的频率来确定梯级速度传感器类型；

基于所述梯级速度和梯级检测输出信号之间的相关性来确定传送器梯级大小；

比较所述实测梯级速度与预定义梯级速度；

比较传感器输出信号之间的交叉相关性与预定义容差；以及

仅在所述实测梯级速度和传感器输出信号之间的交叉相关性两者处于预定义容差内的情况下确定安全控制参数。

17.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，对输出信号采样的步骤进一步对扶手传感器(108，108a)的输出信号采样达所述预定义时间段。

18.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，对输出信号采样的步骤响应于用户输入且仅在正常传送器运行期间起动。

19.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，使用所述梯级检测输出信号的每一周期的梯级速度信号脉冲的数量来确定所述梯级速度和梯级检测输出信号之间的相关性。

20.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，所述安全控制参数包括用于梯级速度、反向运动、梯级检测和停止距离的阈值。

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