CN103159125B - 用于自动扶梯和移动人行道的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动扶梯和移动人行道的制动系统，该制动系统包括：至少一个制动装置（3），所述制动装置每个都具有主制动器（30）和辅助制动器（31），当所述主制动器的电致动装置中没有电压时所述主制动器被释放，当所述辅助制动器的电致动装置中没有电压时所述辅助制动器被闭合；用于控制所述至少一个制动装置（3）的控制装置（1），该控制装置构造成：获得自动扶梯或移动人行道的载荷，根据所述载荷计算每个制动装置（3）所需的制动力矩，并且当接收到制动命令时，致动所述至少一个制动装置（3）以在制动时获得相应的力矩；当发生系统故障时，致动所述至少一个辅助制动器（32）以使所述自动扶梯或移动人行道处于安全位置。

Description

用于自动扶梯和移动人行道的制动系统

技术领域

本发明涉及用于移动人行道或自动扶梯的制动系统，并且尤其用于用来运输人和货物的移动人行道或自动扶梯，所述移动人行道或自动扶梯由在侧面导向件上运动的托盘或台阶的环形带构成。

用于所述目的的传统移动人行道和自动扶梯由在导向件上运动的托盘或台阶的组件构成，所述导向件固定并且配合在支撑用户和构件的重量的结构上。人行道和自动扶梯还设有玻璃的或不透明的栏杆，所述栏杆也固定至相同的支承结构，并且扶手在所述栏杆上以与托盘或台阶相同的速度运动。

背景技术

诸如移动人行道或自动扶梯的用于运输乘客/货物的传统系统包括传送托盘或台阶的链，所述传送托盘或台阶在一回路中运动用于沿特定路径提供连续运动。所述传送托盘或台阶连接至所述链回路，所述链回路通过驱动系统而运动。驱动系统通常包括传送板的链、齿轮、轴和设有紧急制动器的齿轮电动机。该电动机驱动所述轴，所述齿轮一体地附装至所述轴，所述齿轮将运动传递至传送托盘或台阶的链的链节。传送托盘或台阶以与所述链相同的方式运动。驱动系统仅位于移动人行道或自动扶梯的两端中的一端处，而用于张紧所述系统的部件通常位于相对的端部处。全部跟随返回路径沿着移动人行道或自动扶梯的底部行进的传送托盘或台阶在移动人行道或自动扶梯的这些端部区域处翻转。

为了保证在系统故障的情况下的系统安全性并且即使在没有电流的情况下也能保持托盘或台阶的带在停止状态下固定不动，必须给所述系统提供用于对此加以保证的制动系统。所述制动系统甚至在没有施加电压的情况下也必须处于制动状态。

所述制动系统还必须在机器处于任意载荷状态下都能以一定距离停止托盘或台阶的带的运动，以便保证不会危及乘客安全的最小制动距离。

所述制动系统传统地包括制动蹄，当制动时，所述制动蹄借助弹簧被推靠在鼓或飞轮的侧面上，所述鼓或飞轮一体地附装至所述齿轮电动机的轴。为了释放制动器并允许机器的正常操作，设有一个或多个直线螺线管，所述直线螺线管沿着与一个或多个所述弹簧相反的方向起作用，以便当所述螺线管被通电时，所述螺线管能使所述制动蹄从所述鼓或飞轮的表面运动，允许系统的自由转动。

多年来，已提出了不同的机械方案来改进该系统的效能，例如奥蒂斯电梯的专利EP0388299-B1所述的方案，但其操作原理与上述类似。

所有这些弹簧式紧急制动系统要求使用飞轮以能在系统的不同载荷状态下保持安全的制动距离，尤其是在自动扶梯的向上方向上在未加载和满载机器情况下都能保持安全的制动距离。

还必须通过对“闭合”制动蹄的弹簧进行预加载而调节制动力，这是因为所获得的减速度取决于所述弹簧。由于弹簧和制动蹄摩擦部件受到磨损，影响其制动能力，因此必须经常重复进行这些调节。

所有这些都导致不同制动系统的开发，无论在制动时的转动方向以及机器上的乘客重量如何，该制动系统都能以安全方式获得预设的减速度。

所使用的一种方案是给传统制动器设置控制系统，所述传统制动器的制动蹄通过弹簧被迫进入线圈的失能位置（de-energized position）（不给线圈供给电力，即，由于其电源通过所述系统借助诸如接触器或继电器的“短路”装置断开而没有能量），所述控制系统在制动时作用在所述螺线管上，以便产生抵抗弹簧的力，从而减小制动力矩，从而在制动时适应自动扶梯或人行道的载荷状态，获得所需的制动距离。该系统的问题在于，在出现故障时，该系统以所能获得的全部制动力进行制动，因而无法符合法规根据载荷状态所要求的制动距离。

其他制动系统基于使用驱动电动机的变频驱动器来实现制动斜坡并因而获得受控的减速度。该方案的缺点包括由于必须使用该变频驱动器而成本增加，这是因为变频驱动器是并不包含在所有机器中的可选部件。还必须重新计算该变频驱动器的动力，以能够应对最差的系统载荷条件，这导致相对于在制动时不使用变频驱动器的方案而言所需空间增大并且成本增加。而且，变频驱动器的使用并没有消除对传统紧急致动器的需要。

发明内容

本发明涉及一种用于移动人行道或自动扶梯的制动系统，无论系统载荷如何，都能保证恒定的制动距离。

该系统包括制动装置和由其控制使用的逻辑。

制动装置使用两个制动器：主制动器或常用制动器；和另一个辅助、第二或紧急制动器，由于弹簧倾向于“打开”制动器，因此当所述主制动器的螺线管中没有电压时所述主制动器不产生制动力，当所述辅助制动器的螺线管中没有电压时所述辅助制动器被停止。

常用制动器的制动力矩通过调节其螺线管的力而被动态地控制，并且将仅在程序制动期间使用。因此，第二制动器将用于当停止时保持机器固定不动。

所述制动系统的另一个部件是系统控制器，其用于控制制动器的致动和解除，并且根据载荷调节制动力矩。可以通过所述系统控制器基于来自与其连接的传感器或外部系统的数据而计算所述载荷，所述外部系统诸如是变频驱动器。

在具有多于一个制动器的机器中，可以设有能控制若干制动单元的控制系统或彼此连接的若干控制系统，所述彼此连接的若干控制系统用于协调在其所分配的制动器上的控制动作，以便保证与载荷无关的恒定制动距离，而不会在机器的机械构件上产生破坏性的超限应变。

用于自动扶梯和移动人行道的所述制动系统包括：

至少一个制动装置，所述制动装置每个都具有主制动器和辅助制动器，当所述主制动器的电致动装置中没有电压时所述主制动器被释放，当所述辅助制动器的电致动装置中没有电压时所述辅助制动器被闭合；

用于控制所述至少一个制动装置的控制装置，该控制装置构造成：

获得自动扶梯或移动人行道的载荷，根据所述载荷计算每个制动装置所需的制动力矩，并且当接收到制动命令时，致动所述至少一个制动装置以在制动时获得相应的力矩；

当发生系统故障（制动系统自身通过自检而检测到的内部故障）时，致动所述至少一个辅助制动器以使所述自动扶梯或移动人行道处于安全位置。

为了施加所述制动力矩，所述控制装置优选地构造成计算必须施加至所述主制动器的电致动装置的制动电流并且在制动时施加所述电流。

所述控制装置可以包括电力控制器，该电力控制器构造成保持所述制动电流恒定。

所述控制装置优选地构造成根据计算出的制动力矩的值单独致动所述主制动器或一起致动所述主制动器和所述辅助制动器。

所述控制装置还构造成：

获得由致动所述制动装置而引起的所述自动扶梯或移动人行道的实际减速度；

将所述实际减速度与根据计算出的制动力矩获得的理论减速度相比较，从而如果所述实际减速度与所述理论减速度之间的差超过预定极限，则所述控制装置认为存在系统故障。

所述主制动器和辅助制动器的电致动装置优选包括至少一个螺线管。

所述控制装置优选地构造成按以下方式中的至少任意一种获得所述自动扶梯或移动人行道的载荷：

基于来自连接至所述控制装置的传感器的数据；

根据诸如输入信号的由外部系统提供的信息；

通过由用于估计所述载荷的载荷估计装置提供的信息；

通过从连接至所述自动扶梯或移动人行道的齿轮电动机组件的输出轴的转矩电压或转矩电流传感器估计转矩；

通过功率估计器借助编码器计算速度以及在每个时刻供给至所述一个或多个电动机的电流和电压。

所述制动系统可以包括用于估计所述自动扶梯或移动人行道的载荷的载荷估计装置。

在所述自动扶梯或移动人行道具有多个齿轮电动机的情况下，所述控制装置包括用于联接至每个齿轮电动机的每个制动装置的一个控制设备，不同的控制设备相互连接以分配制动力矩，以便保证在机械构件上没有超限应变的安全制动。

所述制动系统可以具有不间断电源系统，用于甚至在电网故障的情况下也能保证所述系统的正确操作。

所述控制装置可以具有学习算法以补偿所使用的制动器效能的损失，以便使制动距离总是保持恒定，为此所述控制装置构造成：

分析在每次制动中获得的距离值；

如果它大于指定值，则以与前一次制动中的效能损失成比例的方式增大下一次制动的制动力值。

所述控制装置优选地基于冗余CPU方案，在实际控制装置的任何内部元件出现故障的情况下所述冗余CPU方案是安全的。

附图说明

以下简要说明一系列附图，所述附图有助于更好地理解本发明，并且专门用于作为非限制性示例给出的本发明的实施例。

图1示出本发明的系统对象的框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的制动系统对象的主要区块是控制装置1和制动装置3，所述制动装置包括两个制动器：主制动器30和辅助制动器31。通常为控制设备的控制装置1可选地包括载荷估计装置2，但可以通过所述系统之外的估计器将关于自动扶梯或人行道的载荷估计信息供给至控制装置1。

虽然主制动器30和辅助制动器31通常可以是独立的机械部件，但也可以制造集成了二者功能的制动单元。

控制装置1用于指挥控制器30、31并控制其状态。

在停止状态下，控制装置1从两个制动器30、31撤消电压并确保辅助制动器31处于制动位置。

在运动命令的情况下，控制装置1打开两个制动器30、31，允许一个或多个电动机自由运动并确保两个制动器处于打开状态下，当检测到所述制动器中的一个的错误位置时切换到故障模式。

一旦控制装置接收到制动命令，控制装置就根据系统载荷计算必须的制动力矩，并且命令制动器在制动时获得该力矩，一旦到达停止状态就从两个制动器撤消电压。可以通过已经在其他应用中使用的方法计算自动扶梯的载荷，例如来自可变驱动器的由电动机施加的转矩信号，或者可以通过借助联接至所述齿轮电动机组件的输出轴的转矩电压传感器或转矩电流传感器估计转矩而计算所述载荷。估计载荷的另一种方法是通过功率估计器借助编码器计算速度以及在每个时刻供给至所述一个或多个电动机的电流和电压。该系统将具有表，其中对于每个电压、电流和速度，比力矩对应于每种类型的电动机。

在整个制动过程中，控制装置必须检查实际获得的减速度，为此必须从另一个更高的控制系统以数值形式直接给所述控制装置提供关于速度的信息，或者所述控制系统必须设有用于从输入信号或由编码器式传感器或其他类型的传感器提供的信号计算所述速度的算法，可以从所述传感器确定速度和转动方向。

如果所命令的减速度与所获得的减速度之间的差大于预定极限，则制动系统必须切换到故障模式。

为了控制由主制动器30施加的力矩，控制装置1必须根据系统载荷来计算供给至该制动器的螺线管的电流，该电流与所施加的制动力矩成比例，并且控制装置必须在制动时保持该电流恒定。为了保持该电流恒定，控制装置设有电力控制器，该电力控制器能以不同方式作用于螺线管以给其供给指定的电流，例如该电力控制器能进行脉宽调制（PWM）管理，以将通过螺线管的电流的比电压保持在所要求的值。

为了确定自动扶梯或人行道上的载荷，可以使用来自外部系统的信号，或者实际控制装置可以访问载荷估计装置2，所述外部系统例如是变频驱动器，该变频驱动器报告使系统运动所需的转矩，所述载荷估计装置通常是一模块，其从不同传感器的值，例如电压、电流以及一个或多个电动机的位置和速度，来估计所述载荷。实际载荷估计装置2可以是控制装置1的一部分，或者可以是与所述控制装置直接通讯的外部模块。

控制装置1包括数据处理装置10（例如微处理器或微控制器）和输入模块11，该输入模块用于接收不同输入信号，诸如运动或致动信号、停止信号、运动方向信号和速度基准信号。所述控制装置还可以包括用于将不同输出信号发送至外部系统的输出模块12。控制系统可以是基于冗余CPU方案的系统，以便在实际系统故障的情况下是安全的。换言之，在其一个元件，例如CPU，出现故障的情况下，其他CPU从两个制动器撤销电力并且使系统处于安全位置。这之所以成为可能是因为所述CPU中的至少一个校验系统操作（即使在内部激励，即CPU故障等的情况下，在外部激励下的系统响应，所述外部激励为停止信号、运动方向信号、自动扶梯或人行道的载荷等，所述系统响应为诸如致动信号、施加至制动器的线圈的电压和电流等的输出）。

在有或没有对辅助制动器的控制的情况下，通过控制供给至主制动器的一个或多个螺线管的电流而控制由所述螺线管施加的力，所述控制装置将调节主制动器的制动力矩。在控制装置接收到制动命令的情况下，控制装置计算待施加至主制动器的电流值并且在整个制动过程中将其保持恒定。

根据所需的制动力矩，控制装置在制动时单独使用主制动器或也使用辅助制动器。将通过系统载荷水平来确定是否致动辅助制动器。如果所需制动力矩大于主制动器最小可能力矩加上辅助制动器最小可能力矩的总和，则两个制动器都被致动。无论如何，根据载荷是否使用两个制动器和对于普通制动仅使用主制动器的策略是可以使用的。因此，可以用该策略来优化两个制动器的尺寸和飞轮的尺寸，以将制动距离保持在法规强制要求的值。

Claims (11)

1.一种用于自动扶梯和移动人行道的制动系统，所述制动系统包括：

至少一个制动装置(3)，所述制动装置每个都具有主制动器(30)和辅助制动器(31)，当所述主制动器的电致动装置中没有电压时所述主制动器被释放，当所述辅助制动器的电致动装置中没有电压时所述辅助制动器被闭合；以及

用于控制所述至少一个制动装置(3)的控制装置(1)，该控制装置构造成用于当发生系统故障时致动至少一个所述辅助制动器(31)以使所述自动扶梯或移动人行道处于安全位置；

其特征在于，所述控制装置(1)还被构造成用于：

获得自动扶梯或移动人行道的载荷；

根据所述载荷计算每个制动装置(3)所需的制动力矩；以及

当接收到制动命令时在制动时根据计算出的制动力矩的值单独致动所述主制动器(30)或一起致动所述主制动器(30)和所述辅助制动器(31)，以便获得相应的力矩。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，为了施加所述制动力矩，所述控制装置(1)构造成计算必须施加至所述主制动器(30)的电致动装置的制动电流并且在制动时施加所述制动电流。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，所述控制装置(1)包括电力控制器，该电力控制器构造成保持所述制动电流恒定。

4.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制装置(1)构造成用于：

获得由致动所述制动装置(3)而引起的所述自动扶梯或移动人行道的实际减速度；

将所述实际减速度与根据计算出的制动力矩获得的理论减速度相比较，从而如果所述实际减速度与所述理论减速度之间的差超过预定极限，则所述控制装置(1)认为存在系统故障。

5.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述主制动器(30)和辅助制动器(31)的电致动装置包括至少一个螺线管。

6.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制装置(1)构造成按以下方式中的至少任意一种获得所述自动扶梯或移动人行道的载荷：

基于来自连接至所述控制装置(1)的传感器的数据；

根据由外部系统提供的信息；

通过由用于估计所述载荷的载荷估计装置(2)提供的信息；

通过从连接至所述自动扶梯或移动人行道的齿轮电动机组件的输出轴的转矩电压或转矩电流传感器估计转矩；

通过功率估计器借助编码器计算速度以及在每个时刻供给至一个或多个电动机的电流和电压。

7.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统包括用于估计所述自动扶梯或移动人行道的载荷的载荷估计装置(2)。

8.根据权利要求1所述的制动系统，在所述自动扶梯或移动人行道具有多个齿轮电动机的情况下，其特征在于，所述控制装置(1)包括用于每个制动装置(3)的一个控制设备，每个所述制动装置分别联接至每个齿轮电动机，不同的控制设备相互连接以分配制动力矩，以便保证在机械构件上没有超限应变的安全制动。

9.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统具有不间断电源系统，用于甚至在电网故障的情况下也能保证所述制动系统的正确操作。

10.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制装置(1)具有学习算法以补偿所使用的制动器的效能损失，以便使制动距离总是保持恒定，为此所述控制装置(1)构造成：

分析在每次制动中获得的距离值；

如果该距离值大于指定值，则以与前一次制动中的效能损失成比例的方式使下一次制动增大一制动力值。

11.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制装置(1)基于冗余CPU方案，在实际的控制装置(1)的任何内部元件出现故障的情况下所述冗余CPU方案是安全的。