CN102897640B - 用于驱动自动人行道的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动自动人行道的驱动系统，所述驱动系统包括：驱动单元（2-2’），其布置在人行道（1）的每个端部处；控制装置（3-3’），其用于控制每个驱动单元；和总控制装置（4），其用于控制一套驱动单元（3-3’）。

Description

用于驱动自动人行道的驱动系统

技术领域

本发明涉及一种驱动系统，其用于驱动自动人行道，并且更具体地，其用于驱动用于运输人和货物的自动人行道，所述自动人行道由在侧导板上运动的踏板的环形带形成。

用于上述目的的传统自动人行道由一组在导板上运动的踏板构成，所述踏板被固定和配合在支撑部件和用户的重量的结构上。人行道还设有玻璃的或者不透明的栏杆，所述栏杆也固定到同一个支撑结构，在所述栏杆上扶手以与踏板相同的速度运动。

背景技术

诸如自动人行道的用于运输乘员/货物的传统系统包括输送机踏板的链，所述输送机踏板在用于提供沿着特定路径的连续运动的目的的轨道中运动。输送机踏板连接到由于驱动系统而导致运动的所述链轨道。驱动系统通常包括输送机板的链、嵌齿轮、轴和电动齿轮传动马达。电动马达驱动一体地附装有嵌齿轮的轴，所述嵌齿轮将运动传递到输送机踏板的链的链环。输送机踏板以与所述链相同的方式运动。驱动系统位于自动人行道的端部中的一个处，而负责张紧该系统的元件通常位于相对的端部处。在自动人行道的这些端部区域处进行输送机踏板的翻转，使整个自动人行道在下部行进完成返回行程。

近年来已经出现旨在减少最大机器高度的一系列新颖设计；因此，传统的驱动系统必须被修改。

有根据所使用的人行道概念选择的若干解决方案。这些解决方案中的一个在来自通力公司的WO05042392中说明，根据该文献，借助使用扁平马达，驱动系统能够至少部分地位于栏杆内。从而借助一系列带或者链进行驱动，所述一系列带或者链最终驱动踏板的链，所述踏板的链具有较短的节距以能够在较小的可用空间中翻转，但是所述踏板的链另外还充当传统的人行道链。

也来自通力公司的US7341139说明了扶手的驱动及其到踏板驱动和马达系统的附装。来自通力公司的US7353932说明了踏板的带的布置和两个驱动马达的可能的同时使用。

蒂森克虏伯的西班牙专利200601651说明了一种紧凑的人行道，其是基于由节距短于传统踏板的节距的踏板所形成的踏板的带的概念。该人行道包括使自动人行道的踏板通过驱动链运动的驱动系统，所述驱动链直接接合驱动链环链的下部件。驱动链具有单独的驱动辊，所述驱动辊由可变形的弹性材料制成。驱动链的链环通过附装轴彼此连接并且在下部件中具有齿和卡爪以接合驱动链和辊。

具有申请号2009311290的蒂森克虏伯的西班牙专利提出一种驱动系统，其用于驱动无链自动扶梯并且借助使用一组辊轮使人行道运动，所述一组辊轮与组装在梯级或者踏板的带的离开段和返回段之间的轴成一体，并且所述一组辊轮直接通过梯级或者踏板的内表面上的梯级或者踏板接合结构或者存在于与踏板或者梯级的带成一体的链中的类似的结构来接合所述梯级或者踏板。

这些申请具有限制动力的缺点，所述动力可以通过驱动器由于与传统的驱动器相比较小的可用空间而传递到梯级或者踏板的带，阻碍了若干传动元件及其适当的加强件的使用。

这些在传递动力方面的限制约束了最大距离，所述最大距离可以借助这些系统沿着两个运动方向“被提供”。

在仅一个端部处具有驱动单元的另一个缺点在于，对于非常长的水平人行道而言，必要的是在“下行”方向(在上头部中的驱动单元)的情况下从位于与驱动单元相对的头部中的张紧站施加过大的力，以便防止在踏板的链/带中出现具有过大负应力的区域。这是因为在该方向上，驱动器推动踏板的带和上面的所有载荷，而并不是如在“上行”方向上出现的那样拉动所述踏板的带。

文献JP2007022663公开了一种输送装置，其中，履带由具有高刚性的板条形成，并且省略了通常设置的防偏斜装置，而且整个输送装置设置为中等规格。板条型履带通过将多个由塑料制成的板条以环形方式连接在一起而形成。所述输送装置包括：用以驱动履带的链轮；板条型输送机，所述板条型输送机装有驱动马达以驱动链轮；设置在输送机的移送行程端部部分上的防止挡装置；以及控制装置，所述控制装置用以控制从驱动侧转换器到驱动马达的供电电压，从而启动和停止主线路，并且用于输送机的速度与主线路的速度相符。另外，在主线路的侧部部分上装有用于移送行人的输送机。

文献DE102009034345公开了用于操作行人移送设备的方法和装置，所述行人移送设备包括沿移送路径运动的梯级或踏板，所述移送路径包括多个驱动装置。至少一个驱动装置设置在转向区域中，且至少另一个驱动装置设置在移送路径的区域中。驱动装置连接至通过高阶控制器进行监测的频率转换器。存储预定义的驱动模式，由各个频率转换器将驱动装置的测量值传送至高阶控制器，然后进行相互比较。在偏离所存储的驱动模式的情况下，由高阶控制器辅助对频率转换器进行校正。

发明内容

本发明涉及一种驱动系统，其用于驱动最初说明的类型的自动人行道，所述驱动系统对用于驱动自动人行道的传统概念进行修改。

本发明的目的是提供一种基于使用用于克服上述问题的目的的若干驱动单元的牵引方案。驱动单元将尤其在人行道的每个端部处使用，驱动单元被控制成使得它们协同操作地工作。

本发明的驱动系统包括布置在人行道的每个端部处的驱动单元、用于控制每个驱动单元的控制装置和用于控制驱动系统的一组驱动单元的总控制装置。

驱动单元可以各自都包括一个或者多个马达，所述一个或者多个马达控制驱动单元的马达，以便使它们协同操作地工作，即，启动在所述驱动单元的马达之间的系统的总载荷/动力是必要的，以便确保驱动系统的正确操作。布置在人行道的两个端部处的驱动单元的马达将从而一起提供驱动所述人行道所必要的动力。

用于控制每个驱动单元的控制装置将直接控制所述驱动单元的马达或者多个马达以用于总是提供所需要的转矩和速度。

继而，总控制单元将包括控制和/或监督算法，其负责执行驱动单元的马达之间的协调策略并且发送必要的命令到用于控制每个驱动单元的控制装置。

用于控制每个驱动单元的马达或者多个马达的控制装置可以包括具有闭环矢量控制算法的用于交流马达的调频器。调频器可以包括输入整流器，其负责产生用于母线的直流电压，从所述输入整流器为DC-AC逆变器提供电力，所述DC-AC逆变器为对应驱动单元的马达或者多个马达提供电力。

布置在人行道的任一侧上的驱动单元将与主从载荷分配算法协同操作地一起工作，用作主驱动装置(master)的驱动单元提供了大于50％的固定量的转矩，而用作从属驱动装置的单元提供其余的转矩。主从载荷分配算法可以取决于转动方向或者与转动方向无关。

主驱动单元可以在速度方面受到控制，并且从属驱动单元可以在转矩跟踪模式方面受到控制，所述转矩跟踪模式用于跟踪与通过主驱动单元一直施加的转矩对应的转矩设定点，所述转矩设定点设定成用于遵守在两个单元之间建立起的分配载荷/转矩的百分比。主驱动单元和从属驱动单元也可以在速度方面受到控制，两个速度设定点是相同的并且从属驱动单元具有转矩极限值，所述转矩极限值将与由主驱动单元一直施加的转矩对应，所述两个速度设定点设定成用于遵守在两个单元之间建立起的分配载荷/转矩的百分比。

主单元可以由距离乘员入口最远的驱动单元形成，因此所述主单元取决于运动方向。该主单元必须提供由系统所需要的大部分动力，另一个马达是仅仅辅助的从属装置。

可以使用不同的协调策略，例如，用于该运动方向的放置在乘员出口区域中的马达可以是主驱动装置，其为人行道提供所需要的大部分动力，另一个马达被限于辅助该主驱动装置。

另一个可能的实施例将设定人行道的上头部马达作为系统的主驱动装置，设置成如同在以上两个运动方向所需要的大部分动力的情况下那样。位于下头部中的马达将总是限于根据其载荷状态提供由系统所需要的额外的动力。

用于控制整个牵引系统的总控制装置将负责执行该马达协调策略，发送用于控制所述马达的控制装置的必要的命令。控制装置负责直接控制马达，以便使这些马达总是提供所需要的转矩和速度。该设备的可能的实施例是借助基于AC/DC整流的体系结构的PWM的用于交流马达的调频器、DC母线和具有PWM输出和控制的DC/AC转换器，虽然也能够是其它实施例。

附图说明

在附图中示出本发明的驱动系统的实施例：

-图1示出具有驱动单元的传统人行道的示意图；

-图2示出本发明的驱动系统的控制和致动装置的图解；

-图3a示出具有在上行方向上的驱动单元的人行道中的应力分布；

-图3b示出具有在下行方向上的驱动单元的人行道中的应力分布；

-图4a示出具有在上行方向上的两个驱动单元和依赖转动方向的主驱动装置的人行道中的应力分布；

-图4b示出具有在下行方向上的两个驱动单元和依赖转动方向的主驱动装置的人行道中的应力分布；

-图5a示出具有在上行方向上的两个驱动单元和在上头部中的主驱动装置的人行道中的应力分布；

-图5b示出具有在下行方向上的两个驱动单元和在上头部中的主驱动装置的人行道中的应力分布；以及

-图6示出踏板的带的牵引系统的视图。

具体实施方式

图1示意性地示出本发明的驱动系统的不同部件，所述不同部件包括踏板的带的驱动系统和在人行道1的每个端部处的驱动单元，所述驱动单元由一个或者多个马达2-2’、用于控制马达2-2’的控制装置3-3’和用于控制该系统的总控制装置4构成。

在来自相同申请人的ES2342532中说明了用于驱动人行道1的驱动系统的优选但不排他的实施例，所述驱动系统如图6中所示包括一系列具有辊5’的轮5。轮5布置在与人行道1中的踏板的带的运动方向垂直的轴6上。轴6通过一个或多个马达2-2’借助例如齿轮的一系列传动装置驱动。动力借助将辊5’接合在踏板的接合结构7中而传递到踏板的带。

用于控制马达2-2’的控制装置3-3’可以优选地包括具有闭环矢量控制算法的用于交流马达的调频器，虽然不是排他地，所述调频器的框图与图2中用附图标记3-3’指示的内容对应：所述调频器包括输入整流器8-8’，其产生用于DCBUS9-9’的直流电压，从所述DCBUS9-9’为DC-AC逆变器10-10’提供电力，所述DC-AC逆变器10-10’为马达2-2’提供电力。

用于控制马达2-2’的控制装置3-3’必须能够控制马达2-2’，用于跟踪由该系统的总控制装置4所指示的速度和/或位置和/或转矩设定点，以及用于为控制装置3-3’提供若干状态变量，例如，由马达2-2’施加的转矩、转速等。因此，控制装置3-3’会需要来自其它外部传感器的信息，所述传感器例如是马达速度和/或位置测量传感器(编码器)、用于流过马达相的电流的传感器、转矩计等。

马达协调算法的优选实施例包括限定总是处于距离乘员入口最远的侧上的主驱动马达，因此马达协调算法取决于运动方向。该主驱动装置必须提供由该系统所需要的大部分动力，而另一个马达是仅仅辅助的从属装置。

在优选的实施例中，该系统的总控制和监督装置发送命令到用于控制马达2-2’的控制装置3-3’，以便使主驱动装置提供例如60％的固定量的转矩，并且从属装置提供例如40％的其余的转矩。

为了执行该目的，该系统的总控制装置4发送命令到用于控制主驱动马达的控制装置，以便使该控制装置维持在所选运动方向上的恒速，所选运动方向将是踏板的带的运动方向。同时，所述控制装置发送当前的主驱动装置的转矩值到从属马达控制系统。该马达将在转矩模式中受到控制，即，其控制装置将尝试使马达不通过主动地控制其速度就达到转矩设定点。

用于将来自主驱动装置的载荷传递到从属装置的机构的实施例可以以如下方式工作：最初，主驱动马达设定需要初始_P_M转矩的系统的速度，该速度值通过系统的总控制装置4传递到从属装置。在从属装置后面的无限小瞬间，并且因此，系统的其余部件，被加速到主驱动装置的额定速度以上，用于达到初始_P_M转矩的目的，用于控制主驱动装置的控制装置通过减小其转矩做出响应以尝试保持系统的初始速度恒定。该主驱动装置的新转矩值被再次传递到从属装置，以便在该处理的若干迭代之后根据建立起的转矩分配百分比(例如，对于主驱动装置而言是60％并且对于从属装置而言是40％)在两个马达2-2’之间达到转矩平衡。

为了最大地减小在载荷分配期间的系统的较小的速度振荡，必要的是不同的控制装置在可靠性、精度和速度方面被有效地相互结合起来。这将确保将诸如所施加的转矩、速度等的每个马达2-2’的操作变量快速传递到控制装置，并且这些控制装置可以发送适当的命令。

可能的实施例将借助使用允许较大的速度、精度的4mA至20mA电流回路形式的模拟信号，并且适用于数百米的较大传输距离。

与执行马达协调算法同时地，控制装置3-3’必须控制系统的状态必须是正确的，例如在马达2-2’中的一个中有不适当的过大转矩的情况下，系统必须被置于安全位置。控制的另一种状况将是马达2-2’中的一个或者其控制系统发生故障。

用于执行该系统的总控制装置的优选体系结构将在图2中示出，所述优选体系结构由以下部件构成：

-一个或多个CUP12，其将执行控制算法；

-一个或多个外部信号输入模块13，例如，运动的顺序、向前或者向后运动的方向、额定速度等。

-一个或多个外部信号输出模块14，例如，系统/故障的状态、当前的速度、当前所施加的转矩等。

-每个存在的马达控制装置3-3’的一个或多个输出模块15-15’，通常有两个部件：用于控制上头部马达2的控制装置3和用于控制下头部马达2’的控制装置3’。这些部件将处理发送到这些系统的设定点信号，例如待施加的转矩、待维持的速度等。

-每个存在的马达控制装置3-3’的一个或多个输入模块16-16’，通常有两个部件：用于控制上头部马达2的控制装置3和用于控制下头部马达2’的控制装置3’。这些部件将处理这些系统的状态信号，例如所施加的转矩、当前的速度等。

以上已经说明了与图4a和4b(具有不固定的主驱动装置的优选实施例)或者图5a和5b(与转动方向无关的具有固定的主驱动装置的实施例)对应的应力分布，其中可以看到最大应力水平比借助单个固定的驱动系统得到的应力水平低了多少。

Claims (11)

1.一种用于驱动自动人行道的驱动系统，所述自动人行道的人行道(1)由在侧导板上运动的踏板的带形成，所述驱动系统包括：驱动单元，其布置在所述人行道(1)的每个端部处，所述驱动单元包括一个或多个马达(2-2’)和用于控制每个马达(2-2’)的控制装置(3-3’)；和总控制装置(4)，其用于控制一套驱动单元；所述驱动单元协同操作地一起工作以共同提供驱动所述人行道(1)所必需的动力，并且所述驱动单元每个包括至少一个马达(2-2’)；并且用于控制每个驱动单元的控制装置(3-3’)直接控制所述驱动单元的一个或多个马达(2-2’)以用于总是提供所需要的转矩和速度；并且所述总控制装置(4)包括控制和/或监督算法，其负责执行驱动单元的马达(2-2’)之间的协调策略并且将必要的命令发送到所述控制装置(3-3’)以控制每个驱动单元，所述驱动系统的特征在于，布置在所述人行道(1)的任一侧上的驱动单元与主从载荷分配算法协同操作地一起工作，其中主驱动单元在速度方面受到控制，从属驱动单元在转矩跟踪模式中受到控制，所述转矩跟踪模式用于跟踪与通过所述主驱动单元一直施加的转矩对应的转矩设定点，所述转矩设定点设定成用于遵守在两个单元之间建立起的载荷/转矩分配的百分比。

2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，用于控制每个驱动单元的一个或多个马达(2-2’)的控制装置(3-3’)包括具有闭环矢量控制算法的用于交流马达的调频器。

3.根据权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，所述调频器包括输入整流器(8)，其产生用于DC-BUS(9)的直流电压，从所述DC-BUS(9)为DC-AC逆变器(10)提供电力，所述DC-AC逆变器(10)为所述马达(2-2’)提供电力。

4.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述主驱动单元提供了大于50％的固定量的转矩，并且所述从属驱动单元提供其余的转矩。

5.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述主驱动单元和所述从属驱动单元在速度方面受到控制，两个速度设定点是相同的并且所述从属驱动单元具有转矩极限，所述转矩极限将与由所述主驱动单元一直施加的转矩对应，设定成遵守在所述两个单元之间建立起的载荷/转矩分配的百分比。

6.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述主驱动单元由距离乘员入口最远的驱动单元形成。

7.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述主从载荷分配算法取决于转动的方向。

8.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述主从载荷分配算法与转动的方向无关。

9.根据上述权利要求中的任意一项所述的驱动系统，其特征在于，所述总控制装置在单个硬件设备中实施。

10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的驱动系统，其特征在于，所述总控制装置在一系列硬件模块中实施，所述一系列硬件模块分布在所述驱动单元中并且通过模拟或数字通信彼此连接，所述模块中的一个用作主模块，而其余的模块用作从属模块，并且所述主模块被指派给所述主驱动单元。

11.根据权利要求1至8中的任意一项所述的驱动系统，其特征在于，所述总控制装置在一系列硬件模块中实施，所述一系列硬件模块分布在所述驱动单元中，集成在用于控制所述马达(2-2’)的控制装置中，并且通过模拟或数字通信彼此连接，所述模块中的一个用作主模块，而其余的模块用作从属模块，并且所述主模块被指派给所述主驱动单元。