CN1217845C - 确定电梯的制动,牵引及相关性能参数的方法 - Google Patents

Abstract

刹车距离(S_B)和牵引滑动距离(S_S)是利用空载电梯轿厢(10)向上运行时的值(S_BU，S_SU)和向下运行时的值(S_BD，S_SD)进行测定。利用这些测定出的距离，进行计算和/或确定出下面各项：最大负加速度a_max和最小负加速度a_min，对满负荷向下运行的轿厢进行制动的制动力F_BDF；对空载向上运行的轿厢进行制动的制动力F_BU和对空载向下运行的轿厢进行制动的制动力F_BD；由制动器两侧所提供的拉力的差值；是否牵引滑移量与拉力比值之间的关系(附图5)处于安全的线性部分或者处于不安全的非线性部分；以及楼层错位是由于出故障的制动器所产生，还是由于过大的牵引滑移量所造成的，或者并非由这两种因素所造成的。

Description

确定电梯的制动，牵引及相关性能参数的方法

技术领域

本发明涉及对电梯制动系统，牵引轮和绳索的工作状况，电梯正常减速的能力，在满负荷条件下电梯是否会发生停顿，以及导致楼层错位(levelingerrors)的原因进行测定的方法。

背景技术

众所周知，存在有这样一些电梯装置，这些电梯装置通过在实际的制动操作开始时对距离进行目测从而借助于视觉对制动操作进行检查。这样一种测试操作会受到人为误差的影响：比如，如果在对制动操作的实际开始时间进行确定时仅有100微秒(microseconds)的误差，那么如果该电梯的速度是2.5米/秒，所产生的误差将是四分之一米。在某些以10米/秒的速度工作的现代化电梯中，误差将会达到整整一米。这种测试操作还需要电梯在一些时间周期内停止服务。这种测试操作仅可以利用一个位于电梯座处的机械装置来进行，并且还会需要五到二十分钟的机械时间来实施该测试操作。这种测试操作仅仅是定性测试，从而只能导致以合格/不合格或者差/合格/良好的指标来对结果进行评判。

近年来，一些外部设备被用来对电梯制动系统的工作参数进行测定。这些设备通常非常复杂，并且需要在该电梯上固附额外的硬件，难于进行操控，并且需要非常专业的技术知识，以便对结果进行分析。

任何有人参与的测试，都必须根据一个图表来进行，比如基于规则的时间间隔的图表，或者基于电梯使用时间的图表。

发明内容

本发明的目的包括对一个电梯制动系统，牵引绳索和滑轮的工作状况，以及相关工作参数进行测定，这种测定：无需人为参与；能定量地得出一些离散的数值，这些数值可以确定是否符合管理规程来的规定；消除误差，包括人为误差；可以在较短的时间内进行；无需向电梯系统中增添用于进行测定操作的额外设备；能够提供易于分析的结果；可以在无需非常专业技术知识的条件下进行操作和利用；并且由于其本身的性能，基本上可以以任何所需的频率进行，且维护成本低廉，具有足够的安全性。

本发明的其它目的包括，提供一种简单的，自动的、能可靠地对电梯进行定量监测的装置，该装置无需人参与，也无需增添额外的新的测试和传感设备；该装置可以提供足够的信息来计算轿厢的负加速度，以便与管理规程相比照；该装置能确定能否对125％额定载荷的电梯进行机械式制动，管理规程规定是应能对125％额定载荷的电梯进行机械式制动；该装置能够确定出制动系统的工作状况；该装置能够确定出牵引滑轮和绳索的工作状况；并且该装置能够对楼层错位的原因进行鉴别。

本发明的一个技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；和

在轿厢承载有125％的额定载荷Q的情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的力F_BDF进行计算：

F_BDF＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度。

本发明的又一技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

在轿厢空载情况下，对使得向上运行的轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

在轿厢空载情况下，对使得向下运行的轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且

在所述制动力F_BU或者所述制动力F_BD小于所述制动力临界值时，产生一个力指示信号，以指示需要对制动器进行维护，否则，则不产生所述的力指示信号。

本发明的又一技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

对使得向上运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

对使得向下运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且根据所述比较的结果来对所述制动器中的至少一个元件进行调节。

本发明的又一技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

对使得向上运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

对使得向下运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和所述制动力F_BD之间的差值与预定的差值临界值进行比较；并且

如果所述差值超过了所述差值临界值，产生一个制动力差值指示信号，以指示需要对所述制动器中的至少一个构件进行调节，否则，则不产生所述制动力差值指示信号。

本发明的又一技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

利用向上运行的空载轿厢，对距离S_SU进行测定，该距离S_SU是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

利用向下运行的空载轿厢，对距离S_SD进行测定，该距离S_SD是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

提供一个综合的滑移比率来作为所述滑移距离比值中的一个与所述滑移距离比值中的另一个的比率；

在轿厢向上运行时，测定轿厢侧绳索中的拉力与配重侧绳索中的拉力在向上方向上的比值；

在轿厢向下运行时，测定轿厢侧绳索中的拉力与配重侧绳索中的拉力在向下方向上的比值；

确定一个综合的拉力比率作为所述拉力比值中的一个与所述拉力比值中的另一个的比率；

推导出一个系数K，来作为(a)由所述距离S_SU和所述距离S_SD所导出的所述综合滑移比率，与(b)所述综合拉力比率之间的比值，其中所述距离S_SU和所述S_SD是通过对一个与所述电梯属于同一类型的新电梯进行测定而得出的；

如果目前所提供的所说的综合滑移比率不同于所说的综合拉力比率乘以K所得的值，不同程度程度达到预定的滑移临界值时，那么就产生一个滑移指示信号，来指示电梯绳索与驱动滑轮之间的滑移量过大，否则，则不产生所述滑移指示信号。

本发明的又一技术方案是一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，该方法包括：

利用向上运行的空载轿厢，对距离S_SU进行测定，该距离S_SU是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

利用向下运行的空载轿厢，对距离S_SD进行测定，该距离S_SD是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

计算最大的负加速度a_max和最小的负加速度a_min：

a_max＝V₀ ²/2(S_BD+S_SD)

a_min＝V₀ ²/2(S_BU+S_SU)

其中V₀是电梯的额定速度。

本发明的又一技术方案是一种对包括有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述轿厢具有一个轿厢位置编码器，所述配重由一根绳索连接到所述轿厢上，并且所述绳索缠绕在一个由一马达驱动的滑轮上，所述马达具有一个制动器和一个马达位置编码器，该方法包括：

在空载条件下垂直移动所述电梯轿厢，并且当所述轿厢处于一个任意位置时，记录在由所述轿厢位置编码器指示出的位置S_0C和由所述马达位置编码器指示出的位置S_0B，并且由所述制动器执行紧急制动；

随后等候数秒钟，然后再次记录由所述轿厢位置编码器所指示出的位置S_1C和由所述马达位置编码器所指示出的位置S_1B；

计算出制动距离S_B：

S_B＝S_1B-S_0B；并且

计算出绳索滑移距离S_S：

S_S＝S_1C-S_0C-S_B。

本发明的又一技术方案是一种对包括有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述轿厢具有一个轿厢位置编码器，所述配重由一根绳索连接到所述轿厢上，并且所述绳索缠绕在一个由一马达驱动的滑轮上，所述马达具有一个制动器和一个马达位置编码器，该方法包括：

在所述轿厢垂直运行的井道中确定出一个第一可感测指示器P_R1；

在所述井道中确定出一个第二可感测指示器P_R2；

提供一个距离指示P_R，以指示所述指示器P_R1和P_R2之间的距离，P_R＝P_R1-P_R2；

所述轿厢在第一方向以额定速度垂直运行，并且当所述轿厢经过所述第一指示器时，记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_0B，并且由所述制动器执行紧急制动；

随后等候数秒钟，然后再次记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_1B；

接着，所述轿厢在所述第一方向以低的负加速度和低的速度垂直运行，并且当所述轿厢经过所述第二指示器时，记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_2B；

计算制动距离S_B：

S_B＝S_1B-S_0B；并且

计算绳索滑移距离S_S：

S_S＝P_R-(S_2B-S_0B)。

根据本发明，滑动距离(也就是说，由于绳索与滑轮之间牵引滑移量所导致的电梯绳索位置与电梯本身位置之间的差值)及制动距离(也就是说，在发出借助于制动器对电梯进行机械式制动的命令后电梯运行的距离)，被用在能量守恒方程式和速度/加速度/距离方程式中对轿厢的最大和最小负加速度进行确定，以便与管理规程中的要求进行比照，从而确定出轿厢是否能够在带有125％额定载荷的情况下被制动，并且测定出制动系统的总体工作状况，确定出制动系统所需的具体调整量，检测出牵引滑轮和绳索的总体工作状况，并且确定出楼层错位的原因。

根据本发明，当确定电梯轿厢空载时，使电梯轿厢自动操纵(maneuverautomatically)，包括在以额定速度运行的过程中进行紧急机械式制动，同时通知马达位置编码器装置和轿厢位置编码器装置，但是，如果在所述系统中没有设置轿厢位置编码器，那么就使电梯在井道内已知距离之间进行额外的标称速度运行。

正如在所附附图中所示出的那样，通过下文对示例性实施例的详细描述，本发明的其它目的，特征及优点将会变得清楚明白。

附图说明

附图1是当一个具有一轿厢位置编码器的电梯向下运行时，用于对该电梯的制动和滑动距离值进行测定的简化示意图。

附图2是当一个具有一轿厢位置编码器的电梯向上运行时，用于对该电梯的制动和滑动距离值进行测定的简化示意图。

附图3是当一个没有设置轿厢位置编码器的电梯向下运行时，用于对该电梯的制动和滑动距离值进行测定的简化示意图。

附图4是当一个没有设置轿厢位置编码器的电梯向上运行时，用于对该电梯的制动和滑动距离值进行测定的简化示意图。

附图5是表明牵引滑动距离是驱动滑轮两侧上拉力之比的一个函数的曲线图，拉力之比被表示为T₁/T₂。

具体实施方式

参照附图1，一个电梯轿厢10的质量为M，并且承载有一个载荷11，该载荷11是该电梯系统额定载荷Q的q倍，q为一些小数。电梯轿厢10由绳索13承载，该绳索13缠绕在一个驱动滑轮14上，并且还承载有一个配重16，该配重16的质量大约等于电梯的质量加上该电梯额定载荷的一半；在这个例子中，配重的质量等于电梯的质量加上电梯额定载荷的一半，即M+0.5Q。滑轮14由一个马达17驱动，并且在本示例中直接连接在一个鼓形制动器19上，该鼓形制动器19类似于一个汽车制动器，具有一个带有两个内部缓冲垫的圆筒，在正常情况下，这两个内部缓冲垫被高强度弹簧偏压成与所述圆筒相啮合，并且能够在电磁力的作用下与该圆筒发生松脱。在此，有一个马达位置编码器21与滑轮14耦合在同一根轴上(该轴通常穿过所述马达17)，以便向一个处理器22产生指示马达位置的脉冲。一个轿厢位置编码器24耦合在一根与绳索13同步运行的狭带上(tape)(未示出)，用于向处理器22提供一个指示轿厢位置的信号。有关该电梯系统的其它说明与现有技术中公知的电梯系统相同。所述电梯具有两个主要的摩阻。当所述制动器啮合时，在制动圆筒与制动滑瓦之间的摩阻在这里被称为“制动摩阻”。当电梯轿厢承载有125％的额定载荷时，所述制动器必须能够在静止状态下夹持住电梯，并且还必须能够在该电梯以额定速度运行时对该电梯进行制动。在没有闭环电校平(closed-loop electric leveling)的电梯中，制动摩阻还将决定着校平的精确度和乘坐的舒适性。驱动滑轮与绳索之间被称作“牵引力”的摩阻，是所述机械的制动和驱动能力与所述轿厢/配重系统之间的唯一关系。如果绳索与滑轮之间的摩阻不足，那么将会导致发生危险的情况。在电梯的使用寿命期间，制动摩阻与牵引力均会发生显著的变化。

制动摩阻取决于对制动器的调整，制动圆筒的工况，包括制动圆筒表面的不规则性，其表面上的油脂，等等；制动滑瓦的工况，尤其是制动滑瓦的磨损和晶化；以及老化状况，包括制动弹簧弹性系数的改变。牵引力主要取决于老化状况，尤其是沟槽的磨损与绳索直径的减少，这两种情况均会在较差的制动调节或者较差的绳索平衡性的作用下发生恶化。牵引力还取决于绳索与滑轮之间润滑状况的波动，以及由于对驱动滑轮进行重新挖槽和/或更换绳索所造成的公差变化。

本发明利用了在最现代化的电梯中所设置的马达位置编码器来向马达驱动装置提供反馈，并且在那些具有马达位置编码器的系统中，本发明还利用了轿厢位置感测系统。

参照附图1，使电梯停止，关闭电梯门，并不要操纵轿厢按钮，这样停放20分钟以上，就可确保电梯轿厢是空的。随后，该电梯轿厢被移至顶层，并以确保电梯仍为空梯的方式停梯。然后，以标称速度V₀将电梯轿厢从顶层向下移动。在由轿厢位置编码器所确定的用于向下方向测试的某选定的参考位置P_RD处，对轿厢位置编码器和马达位置编码器的值进行记录：

S_0CD＝P_RD＝轿厢位置编码器的值

S_0BD＝马达位置编码器的值

并利用制动器来进行一次机械式紧急制动。等候若干秒钟以确保轿厢已经静止之后，再次对所述的位置编码器进行读取：

S_1CD＝轿厢位置编码器的值

S_1BD＝马达位置编码器的值

对在向下方向上的制动距离S_BD和滑动距离S_SD的值进行确定并且记录：

S_BD＝S_1BD-S_0BD

S_SD＝S_1CD-S_0CD-S_BD

由于这些测试均在轿厢空载的情况下进行，所以附图1中的q为零。

参照附图2，对以标称速度V₀向上运行的电梯进行同样的测试，同时配重16也以标称速度V₀向下运行；还有，由于所述测试操作在轿厢空载的情况下进行，所以附图2中的q也为零。以相同的方式在某参考位置P_RU处对轿厢位置编码器和马达位置编码器的值进行记录：

S_0CU＝P_RU＝轿厢位置编码器的值

S_0BU＝马达位置编码器的值

利用制动器进行机械式紧急制动。等候数秒钟以确保轿厢已经静止之后，再次读取所述编码器的值：

S_1CU＝轿厢位置编码器的值

S_1BU＝马达位置编码器的值

随后对向上方向上的制动距离和滑动距离的值进行确定并记录：

S_BU＝S_1BU-S_0BU

S_SU＝S_1CU-S_0CU-S_BU

参照附图3，在某些电梯系统中，尤其是那些不具有较多楼层数的电梯系统中，可以不设置如附图1和2中所示出的轿厢位置传感器24。因此，本发明还提供了利用已经存在于井道中的井道位置指示器对制动和滑动距离进行确定的方法。在本示例中，图示出了多个电梯门区域和楼层导向器(leveling vanes)或者磁体26至29，但是根据需要，还可以利用其他开关装置，比如终端到达限位开关。在附图3中，所述电梯中安装有一个井道位置读取盒31，以便对磁体或者光学导向器26至29进行检测。另一方面，如果机械式导向器和开关装置能够被用于电梯竖井中，也可以利用机械式导向器和开关装置。

对于附图3中所图示出类型的电梯，正如由磁体或导向器26所示出的那样，测试方法可以从把电梯10停放在顶部楼层处开始，此时厢门紧闭并且轿厢空载。随后，该电梯以标称速度，比如额定速度，向下移动，直至井道位置读取器31感测到下一导向器或磁体27，该导向器或者磁体27提供了一个第一向下参考位置P_RD1。在该位置处，马达位置编码器的第一位置S_0BD被记录下来，并且利用制动器来进行机械式紧急制动。等候数秒钟以确保轿厢静止之后，记录下第二马达位置编码器的值S_1BD。随后，轿厢以低的速度和小的加速度向下移动到下一参考位置，在本示例中即移动到磁体或导向器28(P_RD2)处，并在此记录下第三马达位置编码器的值S_2BD。在所述系统中还必须对P_RD1与P_RD2之间的距离进行测定并且将其存储起来。接着，存储向下方向上制动距离和滑动距离的值：

S_BD＝S_1BD-S_0BD

S_SD＝P_RD2-P_RD1-(S_2BD-S_0BD)

参见附图4，除了轿厢是向上运行之外，利用与参照附图3所描述的方式相同的方式沿向上方向在第一参考位置处获取一个马达位置编码器读取值S_0BU，在本示例中所述第一参考位置为磁体或者导向器28，并且在该位置处利用制动器来触发一次机械式紧急制动，等候数秒钟以确保电梯静止，并随后获取一个第二马达位置编码器读取值S_1BU。接着，使电梯缓慢提升，直至抵达第二个向上参考位置P_RU2，该第二向上参考位置可以是磁体或者导向器27，并且获取一个第三马达位置编码器读取值S_2BU。接着将在向上方向上的制动距离和滑动距离的值被存储如下：

S_BU＝S_1BU-S_0BU

S_SU＝P_RU2-P_RU1-(S_2BU-S_0BU)

与一个空载的电梯协同工作的是一个大于电梯质量(M)的配重，该配重的质量通常大约为标称载荷的一半(0.5Q)，因此在向下运行时，配重的额外质量能够协助使得电梯停止下来。从而，为了安全起见，应该在对向上运行的轿厢进行测试之前，先对向下运行的轿厢进行测试。通过这种方式，可以确定出用于向上运行的可靠制动工作条件。

在前面所描述的两种方法中，由于测试操作在所有情况下均应该终止于顶层着陆处，所以用于向上方向的参考位置P_RU1max尽可能地高，以便电梯能够安全地减速，其最大值与顶层的高度H_max，标称速度及先前测定的结果有关。

P_RU1max＝H_max-V₀ ²a_min

其中a_min是0.35g与先前测试操作中所涉及加速度中的最小值。

对于电梯在轿厢向下运行时执行一次机械式紧急制动的情况，本发明利用了能量守恒方程式。为了简化起见，假设所有的质量要么集中在轿厢上，要么集中在配重上，并且制动力直接作用于牵引滑轮上。所述方程式是

E_c+E_p-E_cal＝E_B                  方程式1

其中：

E_c＝轿厢/配重系统的动能

E_c＝[2M+(q+0.5)Q][V₀ ²/2]        方程式2

E_p＝轿厢/配重系统的位能

E_p＝(q-0.5)Qg(S_B+S_S)            方程式3

E_cal＝由于滑轮与绳索之间摩擦所损失的热能

E_cal＝F_TS_S                      方程式4

E_B＝由于制动器/滑瓦摩擦力所损失的热能

E_B＝F_BS_B                        方程式5

并且

M＝轿厢质量，Kg

Q＝额定载荷的质量，Kg

M+0.5Q＝配重的质量

q＝轿厢中额定载荷的系数

F_T＝滑瓦与绳索之间的摩擦力

F_B＝制动器与滑瓦之间的摩擦力

V₀＝额定速度

g＝重力加速度＝9.81米/秒²

将方程式2至5代入方程式1：

[2M+(q+0.5)Q]V₀ ²/2+(q-0.5)Qg(S_BD+S_SD)-F_TS_SD＝F_BS_BD            方程式6

S_BD＝[(V₀ ²/2)][2M+(q+0.5)Q]+((q-0.5)Q_g-F_T)S_SD/[F_B-(q-0.5)Qg]  方程式7

同样，当轿厢向上运行时，制动距离为

S_BU＝[V₀ ²/2][2M+(q+0.5)Q]-((q-0.5)Q_g+F_T)S_SU/[F_B+(q-0.5)Qg]    方程式8

当执行紧急制动时，对轿厢进行制动所必需的负加速度a与该轿厢的标称或者额定速度有关，并且最终的速度V_f：

V_f＝V₀-at，但是由于V_f＝0，所以t＝V₀/a      方程式9

制动所需的距离为：

S_S+S_B＝V₀t-1/2(at²)                        方程式10

或者说，a＝V₀ ²/[2(S_S+S_B)]              方程式11

其中：S_B表示S_BU和S_BD；

      S_S表示S_SU和S_SD

为了测定轿厢的负加速度是否落入由管理规程所允许的范围之内，需要对最大和最小的负加速度进行测定，并且与规程中的范围进行比较：

a_max＝V₀ ²/2(S_BD+S_SD)                   方程式12

a_min＝V₀ ²/2(S_BU+S_SU)                   方程式13

这就是本发明的第一重要部分。

在任何时候，滑轮/绳索的牵引力均取决于滑轮沟槽的工况和绳索的工况、以及轿厢侧绳索中的牵引力与配重侧绳索中的牵引力之间的差值。设想一个轿厢在带有等于额定载荷125％的载荷情况下向下运行，以便轿厢侧绳索中的拉力大于配重侧绳索中的拉力；在这种情况下，轿厢侧的T₁与配重侧的T₂具有常规的比例式T₁/T₂。绳索的拉力为：

T₁＝(M+qQ)g+(M+qQ)a＝(M+qQ)(g+a)                   方程式14

T₂＝(M+0.5Q)g-(M+0.5Q)a＝(M+0.5Q)(g-a)             方程式15

$T_1/T_2=\frac{M+\mathrm{qQ}}{M+0.5Q}\frac{g+a}{g-a}$ (向下，q＞0.5)          方程式16

利用一个因子C来表示滑轮与绳索之间工况的效果，那么在向下方向上的关系式变为：

$T_1/T_2=\frac{M+\mathrm{qQ}}{M+0.5Q}\frac{g+a_D}{g-a_D}C$ 方程式17

同样，考虑到轿厢在空载情况下向上运行时较大的拉力将会作用在配重侧，所以T₁为配重侧的拉力，那么向上方向上的关系式T₁/T₂为：

$T_1/T_2=\frac{M+0.5Q}{M+\mathrm{qQ}}\frac{g+a_U}{g-a_U}C$ (向上，q＜0.5)    方程式18

由于所有的前述测试操作均在轿厢空载条件下进行，所以还需要一种方法来对轿厢在满负荷情况下，假设为额定载荷的125％(1.25Q)，的制动工作条件进行测定。本发明中的方法需要考虑绳索/滑轮的工况，所以用于一个向上运行的空载轿厢的关系式T₁/T₂非常接近于用于带有125％的额定载荷并向下运行的轿厢的关系式T₁/T₂。通过比较当q＝0时的方程式17与当q等于1.25时的方程式18可以看出：在进行这种比较的过程中，由于测试操作并未引入所述沟槽/绳索工况的变化，并且重量也未发生变化，所以由C表示的绳索/滑轮工况在向上和向下方向上相同。

假设电梯的质量M为负荷的质量Q的130％；在向上方向上当q＝0时的最终比率T₁/T₂在此处被称为T_a，而在向下方向上当q＝1.25时的比率T₁/T₂在此处被称作T_b，：

$\frac{\mathrm{Ta}}{\mathrm{Tb}}=\frac{(1.3Q+0.5Q)2}{1.3Q(1.3Q+1.25Q)}\frac{g+a_U}{g-a_U}\frac{g-a_D}{g+a_D}=0.977\frac{g+a_U}{g-a_U}\frac{g-a_D}{g+a_D}$ 方程式20

其中：a_U表示轿厢向上的加速度，

      a_D表示轿厢向下的加速度；

由于制动力取决于制动器的工况，并且与轿厢中的载荷无关，所以a_U与a_D之间的关系可以以下述方式进行推算，其中m_U＝当下述运行时的质量，而m_D＝当向下运行时的质量，m_C＝配重的质量，m_E＝空载轿厢的质量，而m_F＝带有1.25％的额定载荷的轿厢质量：

F_B＝m_Ua_U＝m_Da_D

m_U＝m_C-m_E＝M+0.5Q-M＝0.5Q

m_D＝m_F-m_C＝M+0.5Q-(M+1.25Q)＝0.75Q

其中，m_F表示空载轿厢质量，

从而，m_D＝1.5m_U，并且a_U＝1.5a_D，根据a_U，牵引力比率之间的关系处于下述范围：

$0.91<\frac{T_a}{T_b}<1.1$

从而，空载情况下向上运行的制动工作条件与满负荷情况下向下运行的制动工作条件相同。从而，用于在满负荷情况下向下运行的制动力F_B可以从方程式8中推算出来，其中q＝0并且假设S_SU为零(即，假设制动器直接作用于绳索上)：

F_BDF＝[(V₀ ²/2)×(2M+0.5Q)/S_BU]-0.5Qg           方程式21

这也是本发明的一个重要方面。

根据本发明的另一方面，制动系统的性能可以由S_BD和S_BU的值推知，对这两个因素的测定是通过利用空载的电梯来实现的，所以在下文中，所使用的q的值为零：为了执行下面所述的测定操作，仍然假设制动器直接作用于绳索上，从而S_SD和S_SU均为零。利用方程式7和8，对前述约束方程进行简化：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg              方程式22

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg              方程式23

随着制动器滑瓦的磨损，与磨损度相关的F_B缓慢减小。从而，替代基于电梯运行次数或者基于运行时间周期进行的按计划制动调节，利用本发明能够为自动计算出的值F_B设定一个最小的范围，利用这个范围，来安排对制动器进行调节。

现代的电梯要么利用鼓形制动器，要么利用盘式制动器，它们均带有两个制动滑瓦。众所周知的是，所述滑瓦中的一个(根据向上或向下方向而顺时针或逆时针转动)担负0.7F_BD，而另一滑瓦仅担负0.3F_BD。当轿厢沿另一方向运行时，滑瓦上的磨损度会发生变化。从而，虽然总体上两个滑瓦中的磨损度会相等，但是在实际中并非如此。根据本发明，通过对在向上方向上的制动力F_BU与在向下方向上的制动力F_BD进行比较，可以确定出制动滑瓦所需的调整量。经过良好调节后的制动器能够使得F_BU等于F_BD。这也是本发明的一个重要方面。

参照附图5，图示出了比如在绳索和滑轮均为新的并且经过了适合的润滑处理的情况下，用于起始牵引工况和用于绳索/滑轮发生了磨损的工况的滑动距离S_S，该滑动距离S_S为绳索中拉力比T₁/T₂的一个函数，并且被表示成驱动绳索运行距离的一个百分比，其中所述绳索/滑轮的磨损是由包括老化和打滑等多种因素造成的。可以看出，在起始工况下，S_S与拉力比之间的关系呈线性，比率的值大约为2.2。另一方面，在绳索/滑轮严重磨损的情况下，作为拉力比的一个函数的S_S的值，仅与一定值(在本示例中为1.4)呈线性关系，并且比值为2.2，在受磨损工况下的滑移量(在本示例中)接近于70％，但在起始工况下仅为15％。正如所公知的那样，电梯仅能够在线性区域中工作，这是因为作为受磨损的绳索/滑轮之间关系的一个函数的滑移量的增大，将是非常危险的，并且会导致电梯无法在法定的标准下工作。

根据本发明，绳索/滑轮之间工况的关系可以通过用于一个空载电梯沿向上和向下方向所测定出的滑动距离比，与用于一个空载电梯在向上方向上的拉力比与在向下方向上的拉力比的比值，相比而轻易得出，从而：

方程式24

但是由于(T₁/T₂)_向上和(T₁/T₂)_向下均是已知的，所以k的值也可以推算出，并且与所需的值进行比较，以便知晓系统是否在关系式中的线性区域(附图5)或者说在指数区域(exponential region)内工作。常数K从一个与被测试的电梯属于同一类型的新电梯中，比如同一电梯中确定出。根据本发明，当滑动距离比与拉力比的比值k大于一个临界值时，即：

k＞临界值，                               方程式25

该方程式25就表明工作状态处于拉力比与滑动距离之间的一个非线性关系区域内，从而指示出绳索/滑轮已被损坏。这也是本发明的一个重要方面。根据需要，也可以利用相反的比率关系。

在电梯中，楼层错位可以由自动监控设备来检测，甚至在仅是由于电梯超载而造成错位的情况下也是可以的。作为这种检测操作的结果，进行校正运行，并且随即将这种检测结果作为一个故障存储在一个故障存储日志上。

根据本发明，楼层错位现象可以通过如同在方程式7和8中所测定出的那样对制动系统所指示出的工况进行测试，和如同在方程式25中所测定出的那样对绳索/滑轮关系式的工况进行测试，而加以确定，并且导致楼层错位的原因可以被确定为是由较差的制动器，一个制动滑瓦或者另一个制动滑瓦保养得不够好，或者是由极差的牵引力等所造成的。这也是本发明的一个重要方面。

在这里的示例中，当轿厢承载有额定载荷的一半(0.5Q)时，配重的质量被假设为等于厢箱的质量(M)。但是，在这里被表示为2M+0.5Q的轿厢加配重的总质量，和被表示为0.5Q的值，在本发明的实际应用中，可以是不同的实际质量。

对制动距离和牵引滑移量进行测定也可以以其他不同于在这里所描述的方式来进行。

因此，虽然本发明已经相对于示例性的实施例进行了图示和描述，但是本技术领域中的熟练技术人员应该明白的是，在不脱离本发明的构思和范围的条件下，可以在这里对前面所描述的实施例进行各种不同的变化，省略和添加。

Claims (11)

1.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；和

在轿厢承载有125％的额定载荷Q的情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的力F_BDF进行计算：

F_BDF＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度。

2.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

在轿厢空载情况下，对使得向上运行的轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

在轿厢空载情况下，对使得向下运行的轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且

在所述制动力F_BU或者所述制动力F_BD小于所述制动力临界值时，产生一个力指示信号，以指示需要对制动器进行维护，否则，则不产生所述的力指示信号。

3.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

对使得向上运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

对使得向下运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且根据所述比较的结果来对所述制动器中的至少一个元件进行调节。

4.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

对使得向上运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

对使得向下运行的空载轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和所述制动力F_BD之间的差值与预定的差值临界值进行比较；并且

如果所述差值超过了所述差值临界值，产生一个制动力差值指示信号，以指示需要对所述制动器中的至少一个构件进行调节，否则，则不产生所述制动力差值指示信号。

5.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个滑轮进行驱动，其特征在于，该方法包括：

利用向上运行的空载轿厢，对距离S_SU进行测定，该距离S_SU是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

利用向下运行的空载轿厢，对距离S_SD进行测定，该距离S_SD是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

提供一个综合的滑移比率来作为所述滑移距离比值中的一个与所述滑移距离比值中的另一个的比率；

在轿厢向上运行时，测定轿厢侧绳索中的拉力与配重侧绳索中的拉力在向上方向上的比值；

在轿厢向下运行时，测定轿厢侧绳索中的拉力与配重侧绳索中的拉力在向下方向上的比值；

确定一个综合的拉力比率作为所述拉力比值中的一个与所述拉力比值中的另一个的比率；

推导出一个系数K，来作为(a)由所述距离S_SU和所述距离S_SD所导出的所述综合滑移比率与(b)所述综合拉力比率之间的比值，其中所述距离S_SU和所述S_SD是通过对一个与所述电梯属于同一类型的新电梯进行测定而得出的；

如果目前所提供的所说的综合滑移比率不同于所说的综合拉力比率乘以K所得的值，不同程度程度达到预定的滑移临界值时，那么就产生一个滑移指示信号，来指示电梯绳索与驱动滑轮之间的滑移量过大，否则，则不产生所述滑移指示信号。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

在轿厢空载情况下，对使得向上运行的轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

在轿厢空载情况下，对使得向下运行的轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

将所述制动力F_BU和所述制动力F_BD之间的差值与一个预定的差值临界值进行比较；

如果所述差值超过了所述差值临界值，那么就产生一个制动力差值指示信号，以表示需要对所述制动器中的至少一个构件进行调节，否则，则不产生所述制动力差值指示信号；

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且在所述制动力F_BU或者所述制动力F_BD小于所述制动力临界值时产生一个力指示信号，来指示需要对制动器进行维护；

对电梯所发生的楼层错位现象作出的反应是，如果有滑移指示，那么就根据所述滑移指示提供一个楼层滑移错位指示，如果有制动力差值指示，那么就根据所述制动力差值指示提供一个制动力差值楼层错位指示，如果有制动力指示，那么就根据所述制动力指示提供一个制动力楼层错位指示，否则，则不产生任何所述的楼层错位指示。

7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

在轿厢承载有125％的额定载荷Q的情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的力F_BDF进行计算：

F_BDF＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]-0.5Qg，

其中2M+0.5Q是空载的轿厢与配重的总质量，0.5Q是在空载条件下配重质量超过轿厢质量的量，而g是重力加速度；

在轿厢空载情况下，对使得向上运行的轿厢制动所需的制动力F_BU进行计算：

F_BU＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BU]+0.5Qg，

在轿厢空载情况下，对使得向下运行的轿厢制动所需的制动力F_BD进行计算：

F_BD＝[(V₀ ²/2)(2M+0.5Q)/S_BD]-0.5Qg，

将所述制动力F_BU和F_BD与预定的制动力临界值进行比较；并且

在所述制动力F_BU或者所述制动力F_BD小于所述制动力临界值时产生一个力指示信号，以指示需要对制动器进行维护，否则，则不产生所述力指示信号；

将所述制动力F_BU和所述制动力F_BD之间的差值与预定的差值临界值进行比较；

如果所述差值超过了所述差值临界值，产生一个制动力差值指示信号，来指示需要对所述制动器中的至少一个构件进行调节，否则，则不产生所述制动力差值指示信号；

对电梯所发生的楼层错位现象所作出的反应是，如果有滑移指示，那么就根据所述滑移指示提供一个楼层滑移错位指示，如果有制动力差值，那么就根据所述制动力差值指示提供一个制动力差值楼层错位指示，如果有制动力指示那么就根据所述制动力指示提供一个制动力楼层错位指示，否则，则不提供任何所述的楼层错位指示；并且

计算最大的负加速度a_max和最小的负加速度a_min：

a_max＝V₀ ²/2(S_BD+S_SD)

a_min＝V₀ ²/2(S_BU+S_SU)

其中V₀是电梯的额定速度。

8.一种对具有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述配重由一根绳索连接在所述轿厢上，所述绳索由一个具有一制动器的滑轮进行驱动，该方法包括：

利用向上运行的空载轿厢，对距离S_SU进行测定，该距离S_SU是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

利用向下运行的空载轿厢，对距离S_SD进行测定，该距离S_SD是绳索相对于滑轮在一有限距离上滑移的距离，被表示为滑移距离与有限距离的比值；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向上运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BU进行测定；

在轿厢空载情况下，当轿厢以额定速度V₀向下运行时，对使得该轿厢制动所需的距离S_BD进行测定；

计算最大的负加速度a_max和最小的负加速度a_min：

a_max＝V₀ ²/2(S_BD+S_SD)

a_min＝V₀ ²/2(S_BU+S_SU)

其中V₀是电梯的额定速度。

9.根据权利要求8中所述的方法，还包括：

将所述a_max和a_min与适用的电梯管理规程中所规定的负加速度的范围进行比较。

10.一种对包括有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述轿厢具有一个轿厢位置编码器，所述配重由一根绳索连接到所述轿厢上，并且所述绳索缠绕在一个由一马达驱动的滑轮上，所述马达具有一个制动器和一个马达位置编码器，该方法包括：

在空载条件下垂直移动所述电梯轿厢，并且当所述轿厢处于一个任意位置时，记录在由所述轿厢位置编码器指示出的位置S_0C和由所述马达位置编码器指示出的位置S_0B，并且由所述制动器执行紧急制动；

随后等候数秒钟，然后再次记录由所述轿厢位置编码器所指示出的位置S_1C和由所述马达位置编码器所指示出的位置S_1B；

计算出制动距离S_B：

S_B＝S_1B-S_0B；并且

计算出绳索滑移距离S_S：

S_S＝S_1C-S_0C-S_B。

11.一种对包括有一个轿厢和一个配重的电梯进行诊断的方法，其中所述轿厢具有一个轿厢位置编码器，所述配重由一根绳索连接到所述轿厢上，并且所述绳索缠绕在一个由一马达驱动的滑轮上，所述马达具有一个制动器和一个马达位置编码器，该方法包括：

在所述轿厢垂直运行的井道中确定出一个第一可感测指示器P_R1；

在所述井道中确定出一个第二可感测指示器P_R2；

提供一个距离指示P_R，以指示所述指示器P_R1和P_R2之间的距离，P_R＝P_R1-P_R2；

所述轿厢在第一方向以额定速度垂直运行，并且当所述轿厢经过所述第一指示器时，记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_0B，并且由所述制动器执行紧急制动；

随后等候数秒钟，然后再次记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_1B；

接着，所述轿厢在所述第一方向以低的负加速度和低的速度垂直运行，并且当所述轿厢经过所述第二指示器时，记录下由所述马达位置编码器所指示出的位置S_2B；

计算制动距离S_B：

S_B＝S_1B-S_0B；并且

计算绳索滑移距离S_S：

S_S＝P_R-(S_2B-S_0B)。

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