CN112357713B - 一种多功能电梯安全保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电梯安全保护系统及方法。包括端站减速模块和提前开门模块。本发明采用连续区域节点检测法对电梯端站速度进行控制，电梯经由层级减速控制后才可端站安全停车，且由于采用虚拟位置区域，同时本发明采用连续区域节点时间调速法来控制电梯提前开门，当电梯速度满足提前开门条件时则开启该楼层的提前开门，否则禁止该楼层的提前开门功能，从而确保开启提前开门功能的楼层电梯在开门结束时即可平层停车而无需微段爬行。本发明能提高电梯运行安全控制的鲁棒性，电梯端站减速控制和提前开门模块均采用连续区域节点法，具有安全性能高、可扩展性强，能够很好的运用在高层、高速电梯的运行保护中。

Description

一种多功能电梯安全保护系统及方法

技术领域

本发明属于电梯安全技术控制领域，尤其是涉及了一种多功能电梯安全保护系统及方法。

背景技术

目前，在电梯运行安全技术控制领域广泛使用的是纯机械式开关动作。

现有的电梯系统中，端站减速大多使用包括强迫减速开关和极限开关在内的触碰开关实现，高速电梯甚至安装多对触碰开关。强迫减速开关原理为：当判断电梯运行至触碰开关处时，电梯换速至低速运转或者停止。其缺点为：1、受井道结构约束，触碰开关安装安装不灵活且成本高；2、受井道坏境影响，触碰开关信号检测效果差，且由于触碰开关仅为点检测，当电梯在该点检测失效并脱离检测点位置时，很难判断系统该何时对电梯进行减速控制，安全可靠性差。

现有的电梯系统中，提前开门功能模块大多使用纯继电器电路实现。继电器结构实现原理是：在集成相关元器件条件下，通过多对继电器自锁、互锁实现开关门动作。其缺点为：1、继电器结构内部线路复杂，控制时序复杂；2、电梯平层过程中继电器开关动作频率高，使用寿命难以得到保证，安全可靠性差；3、使用过多安全继电器成本贵，其实用性不高。

现有的端站减速模块和提前开门模块通过检测门区传感器信号和端站限速传感器信号判断电梯位置以开启提前开门功能，电梯到达传感器位置点即需开启提前开门功能。然而由于电梯运行速度的不一致性，为了满足平层舒适感，电梯各楼层提前开门触发点应该由实际情况决定而不该固定为同一提前开门触发点。如果整个楼层均采用相同固定位置提前开门，电梯很容易出现开门已经结束却仍在继续爬行平层或者开门仍在继续却已经平层结束的现象，提前开门功能安全性和实用性均不高。

现有的电梯安全功能保护系统集成度低，需要附加额外的模块安全保护装置才足以对电梯整个运行过程中的各种安全问题进行有效检测，系统融合不稳定且标准化程度差，因此设计一套可扩展性强且能对电梯运行各项安全功能同时检测的集成系统，将对电梯运行的安全性和可靠性的提高起重大意义。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种多功能电梯安全保护系统及方法，能实时对电梯运行安全功能进行监控，系统鲁棒性高、可扩展性强。

一种多功能电梯安全保护系统。其特征在于：包括端站减速模块、提前开门模块；

所述端站减速模块包括减速控制通道、减速逻辑通道、换速制停通道。每一减速控制通道又包括减速控制信号组，每一减速控制通道分别并联一减速逻辑通道构成一减速冗余校验对。减速控制通道在判断电梯处于强减区内时输出预强减信号，减速逻辑通道在接收到预减速信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号；减速控制通道在判断电梯处于安全制停区内输出预制停信号，减速逻辑通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号；换速制停通道包括安全回路总触点、限速器触点，换速制停通道在收到强减信号或制停信号时使能安全总触点和限速器触点；

所述提前开门模块包括门联锁控制通道、提前开门逻辑通道、门锁旁路控制通道。所述门联锁控制通道和门锁旁路控制通道并联。门联锁控制通道在收到提前开门信号时控制门锁断开并实时监控门状态；提前开门逻辑通道在判断电梯进入门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号，门旁路控制通道在接收到提前开门信号时闭合以实现提前开门。

减速控制通道的减速区包括上下端站对称分布的第一强减区、第二强减区……第N强减区以及制停区，各区域宽为W；制停区又分安全制停区和极限制停区，各区宽为ρW和(1-ρ)W。前λN强减区位于底层上面，后(1-λ)N强减区位于底层下面，强减区等间隔P分布；制停区位于第N强减区下面，相距为K。其中ρ、λ为调控因子。当电梯处于任何一个强减区都输出预强减信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入安全制停区，当电梯处于安全制停区时则输出预制停信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入极限制停区。

减速逻辑通道的每一控制器在接收预减速信号或者预制停信号时进入预设时间确认阶段，直到所有控制器都收到有效的信号；此时，当判断电梯速度超过预设速度时，每一控制器输出强减信号；当电梯处于极限制停区时，每一控制器输出制停信号。

门联锁控制通道为多路轿门与厅门信号控制组、多路轿门与厅门信号输出组，轿门信号控制组和厅门信号控制组串联连接，轿门信号输出组和厅门信号输出组串联连接，轿门或厅门组内控制组和输出组呈并联式一一对应连接关系。

提前开门逻辑通道的提前开门区包括门区位置的第一预开门区、第二预开门区……第N预开门区和相对开门区、绝对不开门区，各区域宽为W、提前开门区等间隔P且于平层上下边缘对称分布；提前开门逻辑通道的每一控制器在检测到电梯进入预开门区时进入预设时间等待，在所有控制器都检测到电梯进入预开门区时输出预提前开门信号；在预提前开门信号有效时，所有控制器都检测到电梯进入相对开门区且当前速度满足提前开门条件时输出提前开门信号给电梯主控板，当电梯主控板在接收到所有控制器的提前开门信号时，输出提前开门反馈信号给各个控制器，每一控制器在接收到提前开门反馈信号时进入预设时间等待阶段，在所有控制器都收到提前开门反馈信号时输出提前开门信号。特别的，当电梯处于相对开门区且速度不满足提前开门条件时或者处于绝对不开门区时，输出禁止提前开门信号给电梯主控，此时该目标楼层禁止提前开门功能。

电梯进入提前开门区且当前速度满足提前开门条件由连续区域节点时间调速法判断。设电梯进入N个预开门区时间和速度分别为t₁₁、t₁₂……t_1N和v₁₁、v₁₂……v_1N，离开N个预开门区的时间和速度分别为t₂₁、t₂₂……t_2N、v₂₁、v₂₂……v_2N；电梯位于相对开门区的速度为V_R,与目标平层相距为D_R,电梯门由闭合到刚好完全打开持续时间为T_R,由平层舒适度原理可判断电梯当前速度是否满足提前开门条件。公式为：

其中

ψ均为误差因子。

门锁旁路控制通道由多个可控开关串联分布，每一可控开关设多个串联的串、并混联的继电器组，由译码器选择继电器连接形式。串联继电器组处于常闭状态并在可控开关断开时使能，并联继电器组处于常开状态并在可控开关闭合时使能。在接收到提前开门信号时闭合可控开关，当所有可控开关都闭合时门旁路控制通道使能。

一种多功能电梯安全保护系统的保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：判断电梯是否处于预开门区以判断电梯将要从井道驶入门区；

步骤b：提前开门逻辑通道在判断电梯进入相对开门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号给门锁旁路控制通道以实现提前开门；

步骤c：电梯驶出门区，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d；

步骤d：判断电梯是否处于强减区以判断电梯将要从井道驶入端站；

步骤e：减速逻辑控制通道在接收到预强减信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号给换速制停通道以实现端站换速；

步骤f：减速逻辑通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号给换速制停通道以实现端站制停。

步骤g：电梯驶出端站，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d。

本发明相对于现有技术具有的效果：

本发明采用连续区域节点检测法对电梯端站速度进行控制，且采用虚拟位置区域，故无需考虑井道环境影响导致的物理开关单点检测法易出现的信号检测失效的问题。同时本发明采用连续区域节点时间调速法来控制电梯提前开门，当电梯速度满足提前开门条件时则开启该楼层的提前开门，否则禁止该楼层的提前开门功能，从而确保开启提前开门功能的楼层电梯在开门结束时即可平层停车而无需微段爬行。进一步的，本发明各个安全功能模块均采用逻辑控制和信号控制双冗余方式，从而提高了系统运行的可靠性。最后，本发明端站减速模块和提前开门模块安全性能高、时序简单、可扩展性强。

附图说明

图1为本发明的多功能电梯安全保护系统结构图。

图2为端站减速和提前开门位置区域控制示意图。

图3为端站减速模块结构示意图。

图4为可控开关结构示意图。

图5为提前开门功能模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种多功能电梯安全保护系统及方法，如图1所示，其特征在于：包括端站减速模块、提前开门模块；

所述端站减速模块，如图3所示，包括减速控制通道、减速逻辑通道、换速制停通道。每一减速控制通道又包括减速控制信号组，每一减速控制通道分别并联一减速逻辑通道构成一减速冗余校验对。减速控制通道在判断电梯处于强减区内时输出预强减信号，减速逻辑控制通道在接收到预减速信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号；减速控制通道在判断电梯处于安全制停区内输出预制停信号，减速逻辑通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号；换速制停通道包括安全回路总触点、限速器触点，换速制停通道在收到强减信号或制停信号时使能安全触点和限速器触点；

所述提前开门模块，如图5所示，包括门联锁控制通道、提前开门逻辑通道、门锁旁路控制通道。所述门联连锁控制通道和门锁旁路控制通道并联。门联锁控制通道在收到提前开门信号时控制门锁断开并实时监控门状态；提前开门逻辑通道在判断电梯进入门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号，门旁路控制通道在接收到提前开门信号时闭合以实现提前开门。

减速控制通道的减速区包括上下端站对称分布的第一强减区、第二强减区……第N强减区以及制停区，各区域宽为W；制停区又分安全制停区和极限制停区，各区宽为ρW和(1-ρ)W。前λN强减区位于底层上面，后(1-λ)N强减区位于底层下面，且等间隔P分布在底层上下边缘；制停区位于第N强减区下面，相距为K。其中ρ、λ为调控因子。当电梯处于任何一个强减区都输出预强减信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入安全制停区，当电梯处于安全制停区时则输出预制停信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入极限制停区。

减速逻辑通道的每一控制器在接收预减速信号或者预制停信号时进入预设时间确认阶段，直到所有控制器都收到有效的信号。此时，当判断电梯速度超过预设速度时，每一控制器输出强减信号；当电梯处于极限制停区时，每一控制器输出制停信号。

门锁控制通道为多路轿门与厅门信号控制组、多路轿门与厅门信号输出组，轿门信号控制组和厅门信号控制组串联连接，轿门信号输出组和厅门信号输出组串联连接，轿门或厅门组内控制组和输出组呈并联式一一对应连接关系。

提前开门逻辑通道的提前开门区包括门区位置的第一预开门区、第二预开门区……第N预开门区和相对开门区、绝对不开门区，各区域宽为W、等间隔P且于平层上下边缘对称分布。每一控制器在检测到电梯进入预开门区时进入预设时间等待，在所有控制器都检测到电梯进入预开门区时输出预提前开门信号。在预提前开门信号有效时，所有控制器都检测到电梯进入相对开门区且当前速度满足提前开门条件时输出提前开门信号给电梯主控板，当电梯主控板在接收到所有控制器的提前开门信号时，输出提前开门反馈信号给各个控制器，每一控制器在接收到提前开门反馈信号时进入预设时间等待阶段，在所有控制器都收到提前开门反馈信号时输出提前开门信号。特别的，当电梯处于相对开门区且速度不满足提前开门条件时或者处于绝对不开门区时，输出禁止提前开门信号给电梯主控，此时该目标楼层禁止提前开门功能。

如图2所示，电梯当前速度满足提前开门条件由连续区域节点时间调速法判断。设电梯进入N个预开门区时间和速度分别为t₁₁、t₁₂……t_1N和v₁₁、v₁₂……v_1N，离开N个预开门区的时间和速度分别为t₂₁、t₂₂……t_2N、v₂₁、v₂₂……v_2N；电梯位于相对开门区的速度为V_R,与目标平层相距为D_R,电梯门由闭合到刚好完全打开持续时间为T_R,由平层舒适度原理可判断电梯当前速度是否满足提前开门条件。公式为：

其中

ψ均为误差因子。

图中N取5；Δt、Δv分别为t_1i-t_2i、v_1i-v_1i，i取1、2、3、4、5；

ψ、T_R分别取0.1、0.48、0.35；D_R、V_R分别为电梯实时距目标平层距离和速度信息，其值由绝对位置传感器检测。

如图4所示，门锁旁路控制通道由多个可控开关串联分布，每一可控开关设多个串联的串、并混联的继电器组，由译码器选择继电器连接形式。串联继电器组处于常闭状态并在可控开关断开时使能，并联继电器组处于常开状态并在可控开关闭合时使能。在接收到提前开门信号时闭合可控开关，当所有可控开关都闭合时门旁路控制通道使能。

一种多功能电梯安全保护系统的保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：判断电梯是否处于预开门区以判断电梯将要从井道驶入门区；

步骤b：提前开门逻辑通道在判断电梯进入相对开门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号给门锁旁路控制通道以实现提前开门；

步骤c：电梯驶出门区，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d；

步骤d：判断电梯是否处于强减区以判断电梯将要从井道驶入端站；

步骤e：减速逻辑控制通道在接收到预强减信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号给换速制停通道以实现端站换速；

步骤f：减速逻辑通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号给换速制停通道以实现端站制停。

步骤g：电梯驶出端站，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d。

Claims (8)

1.一种多功能电梯安全保护系统；其特征在于：包括端站减速模块、提前开门模块；

所述端站减速模块包括减速控制通道、减速逻辑通道、换速制停通道；每一减速控制通道又包括减速控制信号组，每一减速控制通道分别并联一减速逻辑通道构成一减速冗余校验对；减速控制通道在判断电梯处于强减区内时输出预强减信号，减速逻辑通道在接收到预减速信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号；减速控制通道在判断电梯处于安全制停区内输出预制停信号，减速逻辑通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号；换速制停通道包括安全回路总触点、限速器触点，换速制停通道在收到强减信号或制停信号时使能安全总触点和限速器触点；

所述提前开门模块包括门联锁控制通道、提前开门逻辑通道、门锁旁路控制通道；所述门联锁控制通道和门锁旁路控制通道并联；门联锁控制通道在收到提前开门信号时控制门锁断开并实时监控门状态；提前开门逻辑通道在判断电梯进入门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号，门旁路控制通道在接收到提前开门信号时闭合以实现提前开门。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：减速控制通道的减速区包括上下端站对称分布的第一强减区、第二强减区……第N强减区以及制停区，各区域宽为W；制停区又分安全制停区和极限制停区，各区宽为ρW和(1-ρ)W；前λN强减区位于底层上面，后(1-λ)N强减区位于底层下面，强减区等间隔P分布；制停区位于第N强减区下面，相距为K；其中ρ、λ为调控因子；当电梯处于任何一个强减区都输出预强减信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入安全制停区，当电梯处于安全制停区时则输出预制停信号以在端站连续监控电梯位置直至其进入极限制停区。

3.根据权利要求1所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：减速逻辑通道的每一控制器在接收预减速信号或者预制停信号时进入预设时间确认阶段，直到所有控制器都收到有效的信号；此时，当判断电梯速度超过预设速度时，每一控制器输出强减信号；当电梯处于极限制停区时，每一控制器输出制停信号。

4.根据权利要求1所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：门联锁控制通道为多路轿门与厅门信号控制组、多路轿门与厅门信号输出组，轿门信号控制组和厅门信号控制组串联连接，轿门信号输出组和厅门信号输出组串联连接，轿门或厅门组内控制组和输出组呈并联式一一对应连接关系。

5.根据权利要求1所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：提前开门逻辑通道的提前开门区包括门区位置的第一预开门区、第二预开门区……第N预开门区和相对开门区、绝对不开门区，各区域宽为W、提前开门区等间隔P且于平层上下边缘对称分布；提前开门逻辑通道的每一控制器在检测到电梯进入预开门区时进入预设时间等待，在所有控制器都检测到电梯进入预开门区时输出预提前开门信号；在预提前开门信号有效时，所有控制器都检测到电梯进入相对开门区且当前速度满足提前开门条件时输出提前开门信号给电梯主控板，当电梯主控板在接收到所有控制器的提前开门信号时，输出提前开门反馈信号给各个控制器，每一控制器在接收到提前开门反馈信号时进入预设时间等待阶段，在所有控制器都收到提前开门反馈信号时输出提前开门信号；当电梯处于相对开门区且速度不满足提前开门条件时或者处于绝对不开门区时，输出禁止提前开门信号给电梯主控，禁止提前开门功能。

6.根据权利要求5所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：电梯进入提前开门区且当前速度满足提前开门条件由连续区域节点时间调速法判断；设电梯进入N个预开门区时间和速度分别为t₁₁、t₁₂……t_1N和v₁₁、v₁₂……v_1N，离开N个预开门区的时间和速度分别为t₂₁、t₂₂……t_2N、v₂₁、v₂₂……v_2N；电梯位于相对开门区的速度为V_R,与目标平层相距为D_R,电梯门由闭合到刚好完全打开持续时间为T_R,由平层舒适度原理可判断电梯当前速度是否满足提前开门条件；公式为：

其中

ψ均为误差因子。

7.根据权利要求1所述的一种多功能电梯安全保护系统，其特征在于：门锁旁路控制通道由多个可控开关串联分布，每一可控开关设多个串联的串、并混联的继电器组，由译码器选择继电器连接形式；串联继电器组处于常闭状态并在可控开关断开时使能，并联继电器组处于常开状态并在可控开关闭合时使能；在接收到提前开门信号时闭合可控开关，当所有可控开关都闭合时门旁路控制通道使能。

8.根据权利要求1～7任一所述的一种多功能电梯安全保护系统的保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：判断电梯是否处于预开门区以判断电梯将要从井道驶入门区；

步骤b：提前开门逻辑通道在判断电梯进入相对开门区范围且所处位置点速度适合提前开门时输出提前开门信号给门锁旁路控制通道以实现提前开门；

步骤c：电梯驶出门区，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d；

步骤d：判断电梯是否处于强减区以判断电梯将要从井道驶入端站；

步骤e：减速控制通道在接收到预强减信号并判断电梯速度超过预设值时输出强减信号给换速制停通道以实现端站换速；

步骤f：减速控制通道在接收到预制停信号并判断电梯将入极限制停区内输出制停信号给换速制停通道以实现端站制停；

步骤g：电梯驶出端站，若驶入下一个门区，转步骤a；若驶入端站转步骤d。

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