CN107473044A - 一种具有自动解困功能的电梯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具有自动解困功能的电梯系统及方法，包括：故障的检测与甄别系统、控制系统以及ARD；所述故障的检测与甄别系统、ARD分别与控制系统连接，ARD与电梯外接供电系统采用电气互锁的方式并联连接；所述故障的检测与甄别系统在电梯正常启动运行时检测电梯轿门的开关动作并传送至控制系统；本发明有益效果：本发明采用时间原则甄别故障并自动触发救援运行，解决了现有技术条件下，需要人为触发(按钮)启动救援运行的问题。为多阶层人士乘用电梯提供了安全保障。

Description

一种具有自动解困功能的电梯系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电梯困人时能够自动解困(救人)的电梯，属于电梯紧急救援技术。

背景技术

电梯是机电设备，因机械或电气故障、供电系统故障或意外事故等原因导致的电梯突然在运行过程中停梯、轿厢困人难以避免。轿厢内困人的时间如果超过一定的限度容易引起被困人员的焦虑、非理智行为并有可能产生二次事故或者对被困人员造成心理影响。

根据特种设备安全技术规范和产品标准，电梯的紧急救援通常这样设计：在电梯的轿厢操纵箱上设置一个报警装置，该装置一般是一个带有警铃标识的按钮。“该装置应采用一个对讲系统以便于救援服务持续联系。在启动此对讲系统之后，被困乘客应不必再做其他操作(GB 7588-2003§14.2.3.3)”。

从技术标准要求上看，电梯停梯困人后，基于安全角度，不允许乘客自行施救；从法律法规上看，根据2009年颁布实施的《中华人民共和国特种设备安全监查条例》第六十四条(三)：“电梯轿厢滞留人员2小时以上的”，属于一般事故。《中华人民共和国特种设备安全法》第九十条、九十一条对此事故的法律责任做了规定。故此，在一些地方尤其是中心城市，都有限时救援被困乘客的地方法规或条例。据调查，多数城市要求的解困时限在40分钟左右。但因城市交通的条件限制，及时到达现场进行解困救援并非易事。

现有技术下，解决上述问题的技术方案是，采用一种带有自动救援电源(automatic rescue power supply，以下简称ARD)如蓄电池供电的自动救援操作装置(automatic rescue operation device)，当电梯在故障停梯情况下，比照电梯供电电源故 障(power supply failure)的情况，断开电梯供电电路，接入自动救援操作装置，进入自动 救援操作(automatic rescue operation)运行(自动使轿厢移动至层站并打开电梯轿门和层门的操作)。有的设计，还将控制自动救援操作装置运行的按钮设置在轿厢内，让被困乘客自行操作。

现有技术存在两大安全风险：

一是，如上面提到的GB 7588-2003§14.2.3.3“被困乘客应不必再做其他操作”。让被困人员通过另外操纵紧急按钮(自救)不符合现行技术标准，存在误操作的风险，且不具备操作能力的人可能无力操作。

二是，电梯故障尤其是容易引起伤人的部位往往在于电梯门区故障，如果不考虑门故障如门未锁闭，而仅仅比照供电电源故障的情况实施救援，存在开门走梯的安全风险。

发明内容

本发明的目的在于设计一种电梯故障停梯困人后，被困人员除采用对讲系统与救援服务联系之外，“不必再做其他操作”的自动救援系统。

本发明与现有技术相比具有以下的特征：

(1)电梯故障的甄别采用时间控制器和开关门检测开关，依据电梯运行的时间原则和门区锁闭安全检测，故而完全排除了开门走车的安全风险；

(2)控制ARD的运行操作不是通过被困人员使用操纵箱内设置的紧急操作按钮，而是系统自动实现；

(3)电梯轿厢内、外设置有听觉、视觉信号。故障状态下，可实现一方面安抚轿厢内的被困成员等待救援，另一方面提醒准备使用电梯的人不要使用电梯(此功能非常重要，曾有电梯发生故障时有人试图呼叫电梯，导致其它楼层正在出入轿厢的人员被剪切的伤害记录)。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有自动解困功能的电梯系统，包括：故障的检测与甄别系统、控制系统以及ARD；所述故障的检测与甄别系统、ARD分别与控制系统连接，ARD与外接供电系统采用电气互锁的方式并联连接；所述故障的检测与甄别系统在电梯正常启动运行时检测电梯轿门的开关动作并传送至控制系统；

电梯正常运行时，电梯外接供电电源为控制系统供电，ARD退出；如果故障的检测与甄别系统在设定的时间周期内没有检测到电梯开门且经验证门区锁闭正常的情况下，判定电梯出现故障，与电梯外接供电系统电气互锁的ARD自动为控制系统供电，进入自动救援操作运行。

进一步地，所述进入自动救援操作运行具体为：控制系统检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门；若在非门区，驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站开门。

进一步地，具有自动解困功能的电梯系统还包括：在电梯轿厢内部和电梯轿厢底部分别设置与控制系统连接的声光报警装置。

进一步地，所述故障的检测与甄别系统包括：时间限制器以及安装在电梯轿门位置的接触式或非接触式检测开关组；

所述时间限制器在每次电梯启动后计时，停梯开门后计时完成，电梯关门走梯后重新计时进入下一个周期，无限循环；

所述检测开关组检测轿门开启或者锁闭动作，并且验证轿门锁触点完全锁闭。

进一步地，所述时间限制器与检测开关组进行通讯，如果在设定的时间限制内收到电梯轿厢开门信号，则系统认定电梯正常运行；如果在设定的时间周期内未接收到电梯轿厢开门信号且经验证门区锁闭正常，则系统认定电梯出现故障，并向控制系统发出故障信号。

进一步地，所述控制系统包括：中央处理器以及与中央处理器电连接的第一控制继电器和第二控制继电器，与电梯外接供电系统连接的相序继电器，所述相序继电器的常开触点KM1分别与外接供电系统三相线路连接，所述相序继电器的常闭触点KM2与ARD连接。

进一步地，电梯正常运行时，常开触点KM1闭合，常闭触点KM2断开，外接供电系统为控制系统供电，ARD退出；

检测到电梯故障信号后，故障的检测与甄别系统发来启动信号，第二控制继电器的一对触点动作，常开触点KM1断开；等待预定的延时后，第一控制继电器的一对触点动作，短接相序继电器，常闭触点KM2闭合，ARD启动为控制系统供电。

一种具有自动解困功能的电梯系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)检测电梯运行状态，如果在设定的时间限制内收到电梯轿厢开门信号，则认定电梯正常运行；如果在设定的时间周期内未接收到电梯轿厢开门信号且经验证门区锁闭正常，则系统认定电梯出现故障，进入下一步；

(2)电梯的外接供电系统断开，预定的延时时间之后，ARD为电梯的控制系统供电，进入自动救援操作运行；

(3)救援结束，手动切换到电梯的外接供电系统，ARD退出运行，恢复ARD与电梯的外接供电系统的电气互锁。

进一步地，所述步骤(2)中，自动救援操作运行具体为：

检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门放出被困人员；

若在非门区，ARD驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站，然后开门、放出被困人员；

自动救援运行过程中，系统自动监测电梯的安全回路，并按照技术标准要求设置停止点。

进一步地，进入自动救援操作运行后，电梯轿厢内的声光报警装置开始工作，显示屏发出光信号、同时设置提示救援正在进行的语音提示；同时，轿厢底部的声光报警装置开始工作，具有闪烁灯光亮和保持一定分贝的报警音响，提示周围人不要接近电梯。

本发明有益效果：

(1)《中华人民共和国特种设备安全法》第九十条、九十一条对电梯困人事故的法律责任做了规定。现有技术条件下，常有因道路拥堵、救援人员没有接到救援信息等情况延误救援时限，本发明能够在电梯故障困人情况下自动启动救援，有效的解决了及时救援问题。

(2)本发明采用时间原则甄别故障并自动触发救援运行，解决了现有技术条件下，需要人为触发(按钮)启动救援运行的问题。为多阶层人士乘用电梯提供了安全保障。

(3)本发明集成了电梯自动救援的技术和装置，将现有技术条件下的ARD孤立救援装置、轿厢内紧急报警装置、故障采集装置、听觉信号和视觉信号集成设计在一体。是一种新的电梯产品技术。

(4)本发明采用计算机芯片作为电梯故障情况下的救援控制系统的处理器。采用软件技术控制时间参量，采用时间参量甄别电梯故障，属于电梯故障报警技术的创新。

说明书附图

图1为本发明电梯系统电气原理图；

图2为本发明故障的检测与甄别系统工作时序示意图；

图3为本发明控制系统软件构成示意图；

图4为本发明具有自动解困功能的电梯系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍。

本发明公开了一种具有自动解困功能的电梯系统，包括：

故障的检测与甄别系统、控制系统以及ARD；ARD和故障的检测与甄别系统分别与控制系统连接，ARD与外接供电系统采用电气互锁的方式并联连接；

故障的检测与甄别系统在电梯正常启动运行时检测电梯轿门的开关动作并传送至控制系统：

电梯正常运行时，外接供电系统为控制系统供电，ARD退出；如果故障的检测与甄别系统在设定的时间周期内没有检测到电梯开门且经验证门区锁闭正常的情况下，判定电梯出现故障，与外接供电系统电气互锁的ARD自动为控制系统供电；

控制系统检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门；若在非门区，驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站开门。

作为一种实施方式，在电梯轿厢内部和电梯轿厢底部分别设置与控制系统连接的声光报警装置。声光报警装置包括听觉和视觉信号装置，与控制系统连接，一旦进入所述自动救援操，轿厢内的听觉信号和视觉信号开始工作，显示屏发出光信号、同时设置这样的语音提示“救援正在进行中...请安心等待”；轿厢底部设置听觉和视觉信号，具有闪烁灯光亮和保持一定分贝的报警音响，提示周围人不必接近电梯。制动救援运行结束，听觉信号和视觉信号停止。

本发明具有自动解困功能的电梯系统的电气原理图如图1所示，包括：

与故障的检测与甄别系统电连接的第一控制继电器和第二控制继电器，与电梯系统外接电源连接的相序继电器，相序继电器的常开触点KM1分别与外接电源三相线路连接，相序继电器的常闭触点KM2与ARD连接。

电梯正常运行时，常开触点KM1闭合，常闭触点KM2断开，外部电源为控制系统供电，ARD退出；

检测到电梯故障信号后，故障的检测与甄别系统发来启动信号，第二控制继电器的一对触点动作，常开触点KM1断开；等待预定的延时后，第一控制继电器的一对触点动作，短接相序继电器，常闭触点KM2闭合，ARD启动为控制系统供电。端子排R、T送出驱动主机需要的电源，移动轿厢。救援运行完成后，启动信号和相序短接信号断开，系统停止工作、ARD退出，等待恢复电梯的正常供电。

下面对具有自动解困功能的电梯系统的组成及工作原理介绍如下：

(1)电梯故障的检测与甄别系统

故障的检测与甄别系统由安装在轿门附近能够检测到轿门开启&锁闭的位置、由接触式或非接触式(如槽型光电)开关构成的检测系统。

检测开关可以是一组同时检测轿门开启或闭合以及验证轿门锁触点完全锁闭的开关；也可以是一组检测轿门开启或闭合、另一组验证轿门锁触点完全锁闭的两组开关共同组成。

检测开关的检测信号以电信号方式与控制板卡连接，功能为：检测轿门的开关门动作：每发生开关门动作一次则以电信号方式送控制系统中央处理器芯片，系统周期循环，电梯正常运行；检测轿门的闭合状态：仅当验证轿厢门关闭后(轿门锁开关闭合)，检测开关才向电梯的控制系统发出控制指令，允许电梯运行。

电梯故障检测与甄别系统原理和工作方法：

电梯运行的行程(上或下)因电梯的井道行程(高度运行尺寸)固定而完全固定。是一个定值。故此，电梯在一个方向的正常运行情况下，其所用时间应在一定的范围之内。如果在正常的时间内没有发生开门动作，则基本可以判定该电梯出现了故障。

电梯门区运行检测与故障甄别系统依据上述原理设计。该系统由时间限制器、开关门检测装置：时间限制器(可以软件实现)在每次电梯启动后计时，停梯开门后计时完成，电梯关门走梯后计时进入下一个周期，无限循环。开关门检测开关(接触式或非接触式)设置在轿门上，能够检测出轿门的开关动作。

工作过程如下：

电梯启动运行，计时周期开始，所述开关门检测开关检测门的动作。如果预定的时间周期(如，时间周期设定为电梯全程运行的时间再加上10s)内没有检测到电梯开门且经验证门区锁闭正常的情况，则自动启动ARD，进入自动救援操作运行。

图2给出了故障检测与甄别系统的工作时序说明实例，电梯运行一个全周期45s内完成，再加上开门保护时间10s，定时器设定总监控时间为55s，如果55s内不发生一次开门信号，就判定电梯有异常状态。定时继电器动作，输出启动信号T0。运行信号从运行接触器ZC2常开点取得，开门信号从门锁继电器MSJ取得。

需要说明的是，在启动自动救援运行的同时启动语音提示，如语音提示为：“救援正在进行中...请安心等待”；在轿厢底部设置一个报警装置与控制系统连接，报警装置具有红灯闪烁和一定的分贝(≥60dB A)音响。用于提示周围人不必接近电梯。自动救援运行结束，听觉信号和视觉信号停止。

(2)ARD自动救援操作运行

进入自动救援操作运行后，系统首先检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门放出被困人员；若在非门区，ARD驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向慢速(≤0.3m/s)拖动电梯轿厢至就近的平层层站，然后开门、放出被困人员。自动救援运行过程中，系统自动监测电梯的安全回路，并按照技术标准要求设置停止点。救援结束，手动切换到电梯的外电网(目的是验证故障已经排除)，恢复与外接供电系统的电气互锁。

根据电梯功率选用适合的ARD，ARD与电梯的外接供电系统并联，且采用电气互锁结构。电梯正常状态下，ARD只是一个备用电源，接入供电电网，即可对蓄电池组进行充电，不影响电梯的任何功能。

电梯发生故障，由检测开关发来电梯运行超时且门区正常的信号后，一个与外接供电系统电气互锁的前置接触器KM释放、K1吸合，KM线圈回路断开(互锁)，电梯的外电网供电电源断开。预定的延时时间(排除偶尔的自行恢复)之后，ARD接管电梯的控制系统，向电梯控制系统供电。

系统首先检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门放出被困人员；若在非门区，ARD驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向慢速(≤0.3m/s)拖动电梯轿厢至就近的平层层站，然后开门、放出被困人员。自动救援运行过程中，系统自动监测电梯的安全回路，并按照技术标准要求设置停止点。救援结束，手动切换到电梯的外电网(目的是验证故障已经排除)，KM线圈吸合，恢复与电梯外接供电系统的电气互锁。

自动救援功能电梯设计有专门的控制系统，控制系统的核心是有一块控制板卡(PCB板)，电梯正常运行状态，控制板的主要功能是给ARD充电，当收到故障检测信号后，控制板输出一组电信号(时区波形)，控制系统单项逆变回路产生24V电信号，驱动KM继电器动作，预定的延时后系统断开与电梯控制系统的电气连锁同时也断开与外电网的连接，与此同时，单项逆变信号输出一个信号控制逆变电路将ARD电压(如24V)通过高频变压器转变成高压直流电(母线电压500V)，并触发次级变压产生380V交流电输出，给电梯控制系统提供电源。

控制系统软件构成包括：中央处理器、条件判定模块和启动信号装置，如图3所示。

时间限制器根据实施例电梯的运行高程所需要的时间+延时设定限制周期，采用通讯方式与开关门检测装置通讯，当在设定的时间限制内开关门检测装置收到信号，则系统认定正常运行；当在设定的时间周期内开关门检测装置未接收到信号，系统认定打断，中央处理器向条件判定模块发出通讯信号，启动信号装置工作。系统每启动一次，为一个工作循环。

救援运行结束，启动信号断开，电梯重新送电后，系统重启，初始化，进入下一次循环。

本发明进一步公开了一种具有自动解困功能的电梯系统的工作方法，如图4所示，整体流程如下：

进入自动救援运行的同时启动听觉和视觉信号---ARD运行---驱动轿厢向有利于平衡的一侧移动---到达附近的层站---开门放出被困人员---故障排除---恢复电梯供电---自动救援结束。

具体包括以下步骤：

(1)检测电梯运行状态，如果在设定的时间限制内收到电梯轿厢开门信号，则认定电梯正常运行；如果在设定的时间周期内未接收到电梯轿厢开门信号且经验证门区锁闭正常，则系统认定电梯出现故障，进入下一步；

(2)电梯的外电网供电电源断开，预定的延时时间之后，ARD为电梯的控制系统供电，进入自动救援操作运行；

自动救援操作运行具体为：

检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门放出被困人员；

若在非门区，ARD驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站，然后开门、放出被困人员；

自动救援运行过程中，系统自动监测电梯的安全回路，并按照技术标准要求设置停止点。

(3)救援结束，手动切换到电梯的外电网，ARD退出运行，恢复ARD与电梯的外电网供电系统的电气互锁。

进一步地，进入自动救援操作运行后，电梯轿厢内的声光报警装置开始工作，显示屏发出光信号、同时设置提示救援正在进行的语音提示；同时，轿厢底部的声光报警装置开始工作，具有闪烁灯光亮和保持一定分贝的报警音响，提示周围人不要接近电梯。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，包括：故障的检测与甄别系统、控制系统以及ARD；所述故障的检测与甄别系统、ARD分别与控制系统连接，ARD与外接供电系统采用电气互锁的方式并联连接；所述故障的检测与甄别系统在电梯正常启动运行时检测电梯轿门的开关动作并传送至控制系统；

电梯正常运行时，电梯外接供电系统为控制系统供电，ARD退出；如果故障的检测与甄别系统在设定的时间周期内没有检测到电梯开门且经验证门区锁闭正常的情况下，判定电梯出现故障，与电梯外接供电系统电气互锁的ARD自动为控制系统供电，进入自动救援操作运行。

2.如权利要求1所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，所述进入自动救援操作运行具体为：控制系统检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门；若在非门区，驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站开门。

3.如权利要求1所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，还包括：在电梯轿厢内部和电梯轿厢底部分别设置与控制系统连接的声光报警装置。

4.如权利要求1所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，所述故障的检测与甄别系统包括：时间限制器以及安装在电梯轿门位置的接触式或非接触式检测开关组；

所述时间限制器在每次电梯启动后计时，停梯开门后计时完成，电梯关门走梯后重新计时进入下一个周期，无限循环；

所述检测开关组检测轿门开启或者锁闭动作，并且验证轿门锁触点完全锁闭。

5.如权利要求4所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，所述时间限制器与检测开关组进行通讯，如果在设定的时间限制内收到电梯轿厢开门信号，则系统认定电梯正常运行；如果在设定的时间周期内未接收到电梯轿厢开门信号且经验证门区锁闭正常，则系统认定电梯出现故障，并向控制系统发出故障信号。

6.如权利要求1所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，所述控制系统包括：中央处理器以及与中央处理器电连接的第一控制继电器和第二控制继电器，与电梯外接供电系统连接的相序继电器，所述相序继电器的常开触点KM1分别与外接供电系统三相线路连接，所述相序继电器的常闭触点KM2与ARD连接。

7.如权利要求6所述的一种具有自动解困功能的电梯系统，其特征在于，

电梯正常运行时，常开触点KM1闭合，常闭触点KM2断开，外接供电系统为控制系统供电，ARD退出；

检测到电梯故障信号后，故障的检测与甄别系统发来启动信号，第二控制继电器的一对触点动作，常开触点KM1断开；等待预定的延时后，第一控制继电器的一对触点动作，短接相序继电器，常闭触点KM2闭合，ARD启动为控制系统供电。

8.一种具有自动解困功能的电梯系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测电梯运行状态，如果在设定的时间限制内收到电梯轿厢开门信号，则认定电梯正常运行；如果在设定的时间周期内未接收到电梯轿厢开门信号且经验证门区锁闭正常，则系统认定电梯出现故障，进入下一步；

(2)电梯的外接供电系统断开，预定的延时时间之后，ARD为电梯的控制系统供电，进入自动救援操作运行；

(3)救援结束，手动切换到电梯的外电网，ARD退出运行，恢复ARD与电梯的外接供电系统的电气互锁。

9.如权利要求8所述的一种具有自动解困功能的电梯系统的工作方法，其特征在于，所述步骤(2)中，自动救援操作运行具体为：

检测电梯轿厢是否处于门区，若是，直接驱动开门机开门放出被困人员；

若在非门区，ARD驱动电梯向轿厢与对重平衡有利的方向拖动电梯轿厢至就近的平层层站，然后开门、放出被困人员；

自动救援运行过程中，系统自动监测电梯的安全回路，并按照技术标准要求设置停止点。

10.如权利要求8所述的一种具有自动解困功能的电梯系统的工作方法，其特征在于，进入自动救援操作运行后，电梯轿厢内的声光报警装置开始工作，显示屏发出光信号、同时设置提示救援正在进行的语音提示；同时，轿厢底部的声光报警装置开始工作，具有闪烁灯光亮和保持一定分贝的报警音响，提示周围人不要接近电梯。