CN114590670A - 防止电梯系统中在紧急停止时重力跳动的方法 - Google Patents

防止电梯系统中在紧急停止时重力跳动的方法 Download PDF

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Abstract

一种控制电梯轿厢(22)的方法，该方法包括：利用驱动系统(30)来驱动电梯轿厢(22)，该驱动系统(30)包括驱动装置(32)和制动装置(36)；检测紧急停止状况；响应于检测到紧急停止状况来触发制动装置(36)；确定在触发制动装置(36)与停止驱动装置(32)之间要施加的延迟；以及在停止驱动装置(32)之前等待对应于延迟的时间段。

Description

防止电梯系统中在紧急停止时重力跳动的方法
技术领域
本公开内容涉及电梯系统和控制电梯轿厢的方法，特别是在检测到紧急停止状况时。
背景技术
典型的电梯系统包括一个或多个电梯轿厢，其在井道中运行以在建筑物的楼层之间运送乘客或货物。驱动系统受控制来在楼层之间驱动电梯轿厢(例如使用连接到驱动绳轮的驱动装置，该驱动绳轮接合电梯轿厢所悬挂自的张力部件)。驱动系统典型地还包括一个或多个制动装置，其用于使电梯轿厢减速(例如通过将制动力施加到驱动绳轮)。
安全在电梯系统中非常重要，且因此电梯系统通常以安全链为特征(feature)，该安全链由串联连接的若干电子继电器组成且由相应的传感器(诸如井道门传感器或超速传感器)所控制。安全链控制向驱动系统的功率供应。如果由传感器中的一个检测到任何不安全的状况(诸如打开的井道门)，对应的继电器打开，断开安全链且通过切断向驱动系统的功率来触发电梯轿厢的紧急停止。去除驱动力且施加制动器，快速地使轿厢减慢至停止。
在现有技术的系统中，紧急停止状况自动地中断向包括驱动和制动装置的整个驱动系统的功率供应。然而，电梯系统中的制动装置不能立即产生制动力，例如由于制动靴物理地移动到完全接合所花费的时间。这称为“制动器下降延迟”。相比之下，一旦向驱动装置的功率供应中断，驱动力的去除可非常快速。因此，在紧急停止触发之后的短时段内，没有驱动力以及很少或没有制动力可施加到电梯轿厢。这可导致“重力跳动(gravity jump)”，其中电梯轿厢实际上在紧急停止触发之后紧接着的短时间段内自由加速。虽然该短时段的加速典型地并非是不安全的，它意味着当制动器最终进行接合时它们可不得不较猛烈地(aggressively)且较长地(因为轿厢较快速地行进)这样做，其对乘客来说可为令人不安且不便的。初始加速度也可为令人不安的。此外，如果紧急停止正好在电梯轿厢减慢来到达楼层处时触发，跳动可引起轿厢意外地超过楼层停止位置达一短距离，其对乘客来说是不便的，可引起电梯控制器错误，且还可违反管理规范要求。可期望一种备选的方法。
发明内容
根据本公开内容的第一方面，提供一种控制电梯轿厢的方法，该方法包括：
利用驱动系统来驱动电梯轿厢，该驱动系统包括驱动装置和制动装置；
检测紧急停止状况；
响应于检测到紧急停止状况来触发制动装置；
确定在触发制动装置与停止驱动装置之间要施加的延迟；以及
在停止驱动装置之前等待对应于延迟的时间段。
根据本公开内容的第二方面，提供一种电梯系统，该电梯系统包括：
电梯轿厢；
驱动系统，该驱动系统包括驱动装置和制动装置，该驱动系统布置成驱动电梯轿厢；以及
安全系统，该安全系统配置成：
检测紧急停止状况；
响应于检测到紧急停止状况来触发制动装置；
确定在触发制动装置与停止驱动装置之间要施加的延迟；以及
在停止驱动装置之前等待对应于延迟的时间段。
因此，通过在停止驱动装置之前等待对应于延迟的时间段，驱动装置在触发制动装置与实际上生成显著的(substantive)制动力之间的至少一些时间内(即，在由制动装置经历制动器下降延迟期间)继续驱动电梯轿厢。结果，至少部分地减轻重力跳动，改善乘坐舒适性和便利性且降低控制器错误的可能性。
此外，因为驱动装置在所确定的时间段之后停止，而不是无限地继续操作，在相当大量的时间内不太可能对抗由制动装置最终生成的制动力。这降低制动装置和/或驱动装置的过度制动磨损或甚至失效的可能性。另外，因为在触发制动装置之后驱动装置继续驱动电梯轿厢，在延迟期间电梯轿厢的加速度与在重力跳动期间经历的加速度相比可较低，意味着电梯轿厢在制动器接合之前行进得不那么远，且因此紧急停止可在较短的距离上执行。这可允许较高的操作速度和/或较紧的操作裕度，诸如，到终端楼层的较高的减速度分布，或使用具有较低的最大冲击速度的终端缓冲器。
在现有技术的系统中，紧急停止状况自动地打开电安全链，该电安全链中断向整个驱动系统(即，包括驱动和制动装置)的功率供应，防止对驱动和制动装置的任何独立控制。相比之下，在本公开内容的示例中，驱动和制动装置可独立地操作。在一些示例中，安全系统包括安全控制器(例如，PESSRAL节点，诸如根据相关标准来限定为在用于提升机的安全相关的应用中的可编程电子系统的节点)，以便于对驱动和制动装置的独立安全控制。在一些示例中，安全控制器可布置成独立于停止驱动装置来触发制动装置。在一些示例中，另外或备选地，安全控制器可配置成确定在触发制动装置与停止驱动装置之间要施加的延迟；以及在停止驱动装置之前等待对应于延迟的时间段。
在本公开内容的一些示例中，安全系统包括配置成检测紧急停止状况的安全链。检测紧急停止状况的步骤可包括打开安全链。因此，制动装置的触发可对应于安全链的打开。例如，安全链可包括用于制动装置的功率供应部或功率供应部开关。这意味着制动装置可直接响应于安全链检测到紧急停止状况来触发，同时安全控制器可计算在停止驱动装置之前要施加的延迟。在一些示例中，安全链可连接到安全控制器，以帮助确定要施加的延迟。
紧急停止状况可包括应使电梯轿厢快速停止的任何指示。紧急停止状况包括与运动危险(hazard)相关的那些，诸如井道门打开、电梯轿厢门打开、电梯轿厢超速或过加速、终端层站问题(例如，其中电梯轿厢过于快速地行进以至于不能停止在终端层站处)或检查模式的由机修工接合和/或脱离(例如，经由在井道的底坑中或在轿厢的顶部上的手动开关)。
紧急停止状况还包括电气危险，诸如过压或过流状况、短路检测以及电路或传感器失效。
在本公开内容的一些示例中，驱动装置的停止可仅对于运动危险紧急停止状况来延迟，即，在电气危险紧急停止状况的情况下驱动装置的停止不具有延迟。这允许在许多的紧急停止情况下减轻重力跳动(大多数的紧急停止典型地由运动危险所引起)，同时保证在其中可不依赖于电梯系统的精确电气控制(例如，以延迟驱动装置的停止)的紧急停止状况下的安全。因此，在一些示例中，方法可包括确定紧急停止状况是否为运动危险紧急停止状况，以及如果紧急停止状况为运动危险紧急停止状况，在停止驱动装置之前仅等待对应于延迟的时间段。
在本公开内容的一些示例中，停止驱动装置包括中断向驱动装置的电功率供应。如上文描述的，在等待对应于延迟的时间段之后，该中断可由安全系统(例如，由安全控制器)实现。驱动装置可包括电马达，例如，利用从干线(mains)供应部经由整流器和逆变器(inverter)的功率来供应。在一些此类示例中，停止驱动装置可包括中断向电马达的功率供应(例如，通过中断向逆变器的功率供应)。
在本公开内容的一些示例中，触发制动装置包括中断向制动装置的电功率供应(例如，通过打开功率供应部继电器)。如上文描述的，该中断可由检测到紧急停止状况的安全链来实现。备选地，该中断可由安全控制器(例如，连接到安全链)实现。制动装置可包括机电制动器，其中一个或多个制动靴朝制动表面(例如，联接到驱动绳轮的制动盘)偏置(例如，利用弹簧)，但由电磁体(例如，螺线管)保持不接合。在此类装置中，当向电磁体的功率中断时，促使制动靴接合制动表面，生成制动力。在此类示例中，触发制动装置可包括中断向电磁体的功率供应。
在触发制动装置与停止驱动装置之间要施加的延迟可为预定的(即，在制动装置触发之前决定)。在此类示例中，延迟可例如通过从存储器中检索预设延迟(例如，硬编码的延迟值)来确定。预定延迟可对应于制动装置的预期制动器下降延迟，即，制动装置要达到期望水平的制动力(例如，标称最大制动力的70%、80%或90%)所预期花费的时间长度。
延迟可简单地选择成等于制动装置的预期制动器下降延迟，但在一些示例中延迟可选择成比预期制动器下降延迟更长(例如，以增加完全避免重力跳动的几率)，或比预期制动器下降延迟更短(例如，以降低在制动装置完全接合之后驱动装置继续驱动从而冒着损坏风险的几率)。
预期制动器下降延迟可包括为在使用中的电梯系统或制动装置的类型或型号或甚至为在使用中的特定制动装置(例如，在工厂测试中确定)所指定的标称制动器下降延迟。另外或备选地，延迟可基于制动装置的先前操作性能来确定，例如，包括由制动装置先前经历的制动器下降延迟中的一些或全部的平均值或中值。
在一些示例中，另外或备选地，延迟可通过直接地或间接地测量由制动装置施加的制动力的水平来确定。延迟的长度可包括对于制动力的测量水平达到预定水平(例如，标称最大制动力的70%、80%或90%)所花费的时间。测量由制动装置实际上施加的制动力的水平可包括监测电梯轿厢在制动装置触发之后的运动(例如，减速度的量值)。驱动装置的停止可延迟直到电梯轿厢的运动指示在施加期望水平的制动力(即，当制动装置充分接合时)。电梯轿厢的运动可利用布置成确定电梯轿厢位置和/或速度(例如，以高频率)的绝对位置测量系统来监测，但诸如使用旋转编码器或视觉监测之类的备选监测方法是可能的。绝对位置测量系统可连接到安全系统或被包括为安全系统的部分。
如上文提到的，在延迟时间段期间电梯轿厢的加速度可能低于在常规系统中(其中驱动装置与制动装置同时停止)经历的加速度，因为即使当紧急停止状况出现时在进行中的驱动运动分布简单地通过制动器下降延迟才继续，这不可能涉及当驱动装置停止且制动装置不提供制动力时经历的电梯轿厢加速度的量值。虽然驱动运动分布的一些阶段可涉及大的加速度(例如，在轿厢离开楼层时)，存在以较小或零加速度或减速度为特征的许多其它阶段。
然而，许多驱动装置能够使轿厢减速(虽然通常以比制动装置更低的速率)，且在一些示例中驱动装置可控制成在制动装置触发之后(例如，与触发制动装置同时)使电梯轿厢减速(例如，以最大可能的减速速率)。例如，驱动装置可包括恢复(regenerative)驱动装置，其布置成将轿厢的运动转换回为电功率，使轿厢在过程中减速(恢复制动)，而不需要机械制动器。一旦对应于延迟的时间段过去了，停止该恢复制动。
电梯系统可包括电梯控制器，其布置成控制驱动系统，例如，控制电梯轿厢来响应于电梯呼叫。电梯控制器和安全控制器可提供为单个控制器装置的部分。
本文中描述的任何方面或示例的特征可在任何适当的情况下应用于本文中描述的任何其它方面或示例。在参照不同示例的情况下，应理解的是，这些不一定是不同的，而是可部分一致的(overlap)。
附图说明
一个或多个非限制性示例现在将仅作为示例且参照附图来描述，附图中：
图1是电梯系统的示意图；
图2是示出常规紧急停止的轨迹(trajectory)的速度-距离图；以及
图3是示出根据本公开内容的示例来执行的紧急停止的轨迹的速度-距离图。
具体实施方式
如图1中示出的，电梯系统20包括在建筑物的各个楼层之间在井道34中运行的电梯轿厢22。电梯轿厢22通过张力部件26(例如，包括一个或多个绳或带)悬挂在井道34中。张力部件26的其它端部连接到对重24。电梯轿厢22和对重24是电梯系统20中的移动构件。然而，将了解的是，在其它示例中，电梯系统可为无绳的。
井道34的底部包括位于电梯轿厢22下面的第一缓冲器42和位于对重24下面的第二缓冲器46。缓冲器42、46正好位于电梯系统20的终端层站35的下方(即，关于建筑物中最低楼层的停止点)且布置成用作吸震器来使电梯轿厢22和/或对重24在它万一超过终端层站35的情况下快速而平稳地停止。紧急终端停止装置(ETSD)37布置成检测电梯轿厢22或对重24在接近终端层站35时是否过于快速地行进，且如果是这样，触发紧急停止。例如，ETSD37可包括位于靠近终端层站35的井道中的点处的一系列传感器。如果电梯轿厢22高于预设速度阈值地行进通过传感器中的一个，触发紧急停止。图2中示出正好落在这些速度阈值内的可允许的运动分布(“ETS触发器”)103。
在正常操作期间，电梯轿厢22在井道中向上和向下行进，以在建筑物的楼层之间运送乘客和/或货物。电梯轿厢22由驱动系统30来驱动，该驱动系统30包括驱动装置32和制动装置36。张力部件26在由驱动装置32驱动旋转并由制动装置36制动的驱动绳轮(未示出)上通过。
在紧急停止情况下，驱动装置32和制动装置36由安全控制器40控制。驱动系统30的正常操作可由单独的电梯控制器(未示出)控制。安全控制器40可连接到绝对位置测量系统41。安全控制器40可包括PESSRAL节点。电梯系统20还包括安全链43，其配置成检测紧急停止状况。安全链43连接到安全控制器40(其可被认为是安全链的部分)，且它们一起形成安全系统47。
图2中示出紧急停止的常规方法，图2示出接近终端层站35的电梯轿厢22的正常轨迹(“驱动分布”)102，以及过于快速地接近终端层站35使得触发常规紧急停止的电梯轿厢22的不适当的轨迹(“开始于错误位置处”)104。
正常轨迹102示出电梯22在终端层站35的位置处逐渐减慢至停止。然而，不适当的轨迹104示出电梯轿厢22朝终端层站35加速，使得在终端层站35上方约0.45 m的点106处，电梯轿厢22以约1 ms-1行进。在其中电梯轿厢22继续行进并加速到点108的短的电子反应时间(“PES响应时间”)之后，这引起紧急终端停止装置37通过打开安全链43并中断向整个驱动系统30的功率供应(即，切断向驱动装置32和制动装置36的功率)来触发电梯轿厢22的紧急停止。
驱动装置32紧接着停止驱动驱动绳轮，且制动装置36触发以接合。然而，由于制动装置36固有的制动器下降延迟，在紧急停止触发之后紧接着的短时间段内，实际上很少或没有制动力由制动装置36生成。因为向驱动装置32的功率供应也已中断，也不存在驱动力施加到电梯轿厢22。因此，电梯轿厢22继续行进并加速到制动器减速度分布上的点110，与终端层站35大致齐平(即，仍稍微高于缓冲器位置42)，并以约1.4 ms-1行进。仅在该制动器下降延迟进行之后，制动装置36开始生成显著水平的制动力，且电梯轿厢22开始减速，在以约1.3 ms-1的速度在点112处冲击缓冲器42之前稍微减慢。
图3示出根据本公开内容的示例的控制电梯轿厢22的方法。图3又示出接近终端层站35的电梯轿厢22的正常轨迹(“驱动分布”)102，以及过于快速地接近终端层站35使得当不适当的轨迹104与可允许的运动分布(“ETS触发器”)203相交时触发紧急停止的电梯轿厢22的不适当的轨迹(“开始于错误位置处”)104。将了解的是，可允许的运动分布203表示在井道中的任何给定点处的最大允许速度，高于该最大允许速度将触发紧急停止。安全控制器40可使用来自绝对位置测量系统41的信息来使电梯轿厢22的速度与可允许的运动分布203比较，以及或代替依赖于ETSD 37。通过打开安全链43来触发紧急停止。
正常轨迹102又包括在停止于终端层站35处之前的逐渐减速。然而，不适当的轨迹104示出电梯轿厢22朝终端层站35加速，使得在终端层站35上方约0.4 m的点206处，电梯轿厢22以约1.1 ms-1行进，其高于对于该位置所允许的阈值速度。因此，在其中电梯轿厢22继续行进并加速到点208的短电子反应时间(“PES响应时间”)(例如，紧急终端停止装置37和/或安全链43的反应时间)之后，紧急终端停止装置37通过打开安全链43来触发电梯轿厢22的紧急停止。这触发安全控制器40紧接着中断向制动装置36的功率供应，触发制动装置36。然而，驱动装置32继续被供以功率并经由驱动绳轮来驱动电梯轿厢22。
安全控制器40然后确定在触发制动装置36(在点208处)与停止驱动装置32之间要施加的延迟，例如，通过从存储器中检索关于制动装置36的预期制动器下降延迟。安全控制器40然后在点210处停止驱动装置32(例如，通过中断向驱动装置32的逆变器的功率供应)之前等待对应于延迟的时间段。在延迟时间段期间，安全控制器40控制驱动装置32来使电梯轿厢22减速，使得在点210处延迟时间段结束时，电梯轿厢22正好位于终端层站35上方且以约0.8 ms-1行进。
因为延迟时间段对应于关于制动装置36的预期制动器下降延迟，在该点210处，制动装置36开始生成显著水平的制动力，且电梯轿厢22的减速度增加，在点212处冲击缓冲器42之前使电梯轿厢22减慢至约0.5 ms-1。
因此，通过延迟在制动装置36触发之后驱动装置32的停止，不仅避免重力跳动，而且即使当较接近终端层站35才触发紧急停止时，也降低对于缓冲器42的最终冲击速度。这意味着ETSD紧急停止阈值速度可增加和/或阈值位置移动得更接近终端层站35，允许使用更有效的电梯运动分布(例如，具有更高的操作速度和/或更高的减速度分布)。例如，在图3中示出的示例中，示例性可允许的运动分布(“ETS触发器”)203在与图2中的可比较的运动分布103相比的相同位置处大体上涉及更高的速度。
虽然仅结合有限数量的示例详细地描述了本公开内容，应容易理解的是，本公开内容不限于此类公开的示例。相反地，可修改本公开内容以结合此前未描述但与本公开内容的范围相称的任何数量的变型、变更、替换或等效布置。另外，虽然描述了本公开内容的各个示例，要理解的是，本公开内容的方面可仅包括所描述的示例中的一些。相应地，本公开内容不看作是受前述描述所限制，而是仅受所附权利要求书的范围所限制。

Claims (13)

1.一种控制电梯轿厢(22)的方法，所述方法包括：
利用驱动系统(30)来驱动所述电梯轿厢(22)，所述驱动系统(30)包括驱动装置(32)和制动装置(36)；
检测紧急停止状况；
响应于检测到紧急停止状况来触发所述制动装置(36)；
确定在触发所述制动装置(36)与停止所述驱动装置(32)之间要施加的延迟；以及
在停止所述驱动装置(32)之前等待对应于所述延迟的时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定所检测到的紧急停止状况是否为运动危险紧急停止状况，且如果所述紧急停止状况为运动危险紧急停止状况，在停止所述驱动装置(32)之前仅等待对应于所述延迟的时间段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在触发所述制动装置(36)与停止所述驱动装置(32)之间要施加的所述延迟是预定的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在触发所述制动装置(36)与停止所述驱动装置(32)之间要施加的预定延迟对应于所述制动装置(36)的预期制动器下降延迟。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过测量由所述制动装置(36)在使用中施加的制动力的水平来确定要施加的所述延迟。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，测量由所述制动装置(36)在使用中施加的制动力的水平包括监测所述电梯轿厢(22)在所述制动装置(36)触发之后的运动。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述制动装置(36)触发之后控制所述驱动装置(32)来使所述电梯轿厢(22)减速。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，检测紧急停止状况包括打开安全链。
9.一种电梯系统(20)，其包括：
电梯轿厢(22)；以及
驱动系统，所述驱动系统包括驱动装置(32)和制动装置，所述驱动系统(32)布置成驱动所述电梯轿厢(22)；以及
安全系统(47)，所述安全系统(47)配置成：
检测紧急停止状况；
响应于检测到紧急停止状况来触发所述制动装置(36)；
确定在触发所述制动装置(36)与停止所述驱动装置(32)之间要施加的延迟；以及
在停止所述驱动装置(32)之前等待对应于所述延迟的时间段。
10.根据权利要求9所述的电梯系统(20)，其特征在于，所述安全系统(47)包括安全控制器(40)，所述安全控制器(40)配置成：
确定在触发所述制动装置(36)与停止所述驱动装置(32)之间要施加的所述延迟；以及
在停止所述驱动装置(32)之前等待对应于所述延迟的时间段。
11.根据权利要求9或10所述的电梯系统(20)，其特征在于，所述安全系统(47)包括安全链(43)，所述安全链(43)配置成检测紧急停止状况。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的电梯系统(20)，其特征在于，所述电梯系统(20)包括绝对位置测量系统(41)，所述绝对位置测量系统(41)布置成确定电梯轿厢(22)的位置和/或速度。
13.根据权利要求12所述的电梯系统(20)，其特征在于，所述安全系统(47)布置成通过使用所述绝对位置测量系统(41)监测所述电梯轿厢(22)在所述制动装置(36)触发之后的运动来确定要施加的所述延迟。
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