JP5225534B2 - エスカレータ用電子式安全システム - Google Patents

Description

本発明は、乗客コンベア装置に関し、特に、安全関連構成要素を接続する通信バスを含む安全システムに関する。エスカレータ、動く歩道などの通常の乗客コンベアは、トラス、連続的に接続されトラス内の閉ループ経路を通って移動する複数の踏板、踏板を駆動する機械、を含む。

エスカレータおよび動く歩道は、速度を監視するセンサ、欠落した踏板を検出するセンサ、摩耗を監視する装置、さらには、専用装置を用いるアクチュエータ、交通信号灯などの出力装置などといった装置を含む。これらの装置のそれぞれは、インターフェース装置の組み合わせ、すなわち、中央制御装置に接続されたセンサ、スイッチ、アクチュエータなどを含む。センサを継続して確実に作動させるために、通常の乗客コンベアは、各センサを監視しかつそれに応答する安全システムを含む。

従来のエスカレータ安全システムは、スイッチと接点（ｃｏｎｔａｃｔ）の直列回路である安全鎖（Ｓａｆｅｔｙ Ｃｈａｉｎ）を用いて実現される。安全鎖は、エスカレータモータへの電力を取り扱うリレー（または接触器）を作動させる。鎖内のどの接点が作動しても、モータすなわち駆動装置を主電源から切り離すことになる。接点の直列接続および検査のためのブリッジは、長い鎖になる、この長い鎖は、鎖に沿った電圧損の影響を最小限に抑えるためにより高い電圧が必要となる。

安全鎖は、直列に配線されているので、故障を具体的に特定できない。保守・検査中に、ときに、試験および誤り調査のために手作業で安全鎖中にブリッジを含ませる必要がある。手作業によるブリッジの組み込みおよび取り外しは、時間がかかり、大きな労働力を要する。さらに、直列接続は、遠隔調査を困難にする。

従って、作動性を向上させながら部品数および製造費用の全てを低減する、改良された安全システムの必要性がある、と判断されている。

本発明に従って設計されたエスカレータ装置は、検査・診断作業を改善し、安全なエスカレータ運転を促進し、安全でない状態が検出されたときに安全な規模縮小（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）を可能とする。安全システムは、マイクロプロセッサに基づく安全コントローラまたは「バスマスター」の間の制御・データ信号の交換を容易にする通信バスを含む。検出器、構成要素、他の安全装置とともに、センサ、接点、スイッチとインターフェースで接続するように設計されたバスノードを含むさまざまな他の構成要素は、エスカレータ装置の安全運転を確実にする。

ソフトウェアで制御されるバスマスターは、エスカレータ装置全体に亘ってバスノードを有する通信バスを作動させる。バスノードは、バスノードに接続されたセンサ、接点、スイッチのステータスを確認するために周期的にポーリングされる。マイクロプロセッサは、保守、検査、通常運転、規模縮小運転、緊急運転などのいくつかの異なるモードのうちの１つのモードで運転できる。適切なときに、バスマスターは、エスカレータ制御装置およびエスカレータ駆動・制動装置への出力信号を生成する。

安全でない状態が発生すると、バスマスターは、エスカレータ制御装置および駆動装置へ伝達される適切な出力を生成する。安全コントローラは、エスカレータの動きを停止するように装置を作動できる。バスマスターおよび付随する構成要素は、組み込み時間、品質、製造費用、作動特性を大幅に改善する中央管理可能な電子式安全システムを提供する。

本発明のさまざまな特徴、利点は、現在の好ましい実施態様の以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に付随する図面は、以下に簡潔に説明できる。

図は、エスカレータ装置１０を例示する。本発明が動く歩道などの他の乗客コンベアに適用できることは、以下の説明において明らかとなるであろう。エスカレータ装置１０は、通常、下部乗場１４と上部乗場１６との間に延びるトラス１２を含む。連続して接続された複数の踏板１８が、踏段チェーン２０に接続され、トラス１２内の閉ループ経路を通って移動する。一対の欄干２２が、手すり２４を有する。機械２６が、踏板１８と手すり２４を駆動する。機械２６は、通常、上部乗場１６の下の機械空間２８に配置される。

電子式安全システム３０は、機械２６を作動させる駆動・制動装置３８、エスカレータ電力装置３６、バスマスター３４などの電子式安全コントローラと通信するエスカレータコントローラ３２を含む。

バスマスター３４は、バス４０を通して複数のバスノード４２と通信する。バスマスター３４は、好ましくは、コントローラエリアネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＣＡＮ）バスとして知られる通信プロトコルを用いて実現される。

各バスノード４２は、インターフェースで少なくとも１つのセンサ装置４４に接続する。センサ、スイッチ、接点、あるいは他の入力または出力装置などのセンサ装置４４は、エスカレータ装置１０に亘って分散されている。センサ装置４４は、好ましくは、踏板１８のための速度センサ、欠落した踏板１８を検出するセンサ、踏板１８および踏段チェーン２０の過剰な摩耗を検出するリミットスイッチ、手すり２４の速度を監視するセンサなどといったセンサを含む。センサ装置４４には、例えば、乗客の存在を検出しかつ踏板１８の速度の変更を引き起こすための各乗場１４、１６内のスイッチ、踏板１８内に埋め込まれている車椅子プラットホーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）の作動を駆動する各乗場１４、１６内のスイッチも含まれる。さらに、電子式安全システム３０のステータスを監視するセンサ４４’などの他のセンサ装置４４も、好ましくはバス４０を通して通信する。安全バスに接続されている安全装置に加えて、組み込む上での労力を低減するためにバス上に操作パネルまたは交通信号灯などの非安全性（ｎｏｎ−ｓａｆｅｔｙ）の構成要素を接続できる。

バスマスター３４は、センサ装置４４と通信するバスノード４２からのデータを絶えず処理している。所定の条件において、バスマスター３４は、入出力接続３５を通してエスカレータコントローラ３２に信号を供給する。エスカレータコントローラ３２は、適切な措置を実行するように、例えば、エスカレータ駆動装置のスイッチを切り、ブレーキを作動させ、詳細な診断を生成するように、駆動・制動装置３８に適切な制御信号を送る。

バスノード４２は、バスノード４２にデータを送るさまざまなセンサ装置４４と通信するように、エスカレータ装置１０に沿って配置される。データを集めるセンサ装置４４は、特定のバスノード４２が監視するセンサ、接点、スイッチなどの量に応じて、並列または直列にあるいはこれら２つの組み合わせで、バスノード４２に配線できる。しかしながら、同数のセンサ、接点、スイッチなどを互いに並列に配線するのが好ましく、それによって、バスノード４２がこれらの装置の１つから入力を受け取るとき、バスノード４２は、どの特定の装置がバスノード４２に情報を送っているかを知ることになる。このアーキテクチャは、バスマスター３４上で実行するソフトウェアプログラムに、データ信号を発生する信号源および状態を正確に指摘させる。これは、ソフトウェアプログラムが回路レベルでデータ信号を特定できるだけの直列配線回路に比較すると、重要な利点である。

電力は、バスノード４２によってセンサ装置４４に供給される。バスノード４２とセンサ装置４４との間の距離が短いので、より低い電圧を使用でき、この場合は直流２４Ｖである。

重要なことには、センサ装置４４は、ソフトウェアプログラムによって自動的に試験できる。この特徴は、手動での調査の必要性を不要にし、検査時間を低減する。さらに、この特徴は、日常の保守点検業務の時間を拡充させ、他の重要な保守領域に集中させる。バスマスター３４は、既知の論理に基づいて安全でない状態が存在するかどうかを判断する。

当業者には理解されるように、バス４０の設計には順応性があり、付加的なバスノード４２を必要に応じて追加または除去するとともに新しいデータを処理するためにソフトウェアに適切な変更を加えることができる。さらに、いくつかのノード４２は、予備の入出力容量を残すことができ、それによって、これらのノード４２は、インターフェースで付加的なセンサ４４に接続できる。バス４０のモジュール性によって、この種の変更は、従来技術に対して改善した方法で行える。

バスマスター３４は、好ましくは、マイクロプロセッサ４８を含み、このマイクロプロセッサ４８は、内部的にマイクロプロセッサシステムバス５０を通して、読み出し専用記憶装置（ＲＯＭ）５２、ランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ）５４、電源バックアップユニット（ＢＡＴＴ）５６、論理（ｌｏｇｉｃ）ユニット５８、入出力通信ポート（Ｉ／Ｏ）６０、と通信する。これらのそれぞれは、従来の構成要素、受注製作集積回路、受注製作ソフトウェアなどによって、あるいはこれらの３つの組み合わせによって、実現できる。この説明が与えられれば、当業者は、さまざまな選択肢の中から選択できるであろう。留意すべきこととして、本実施態様においては、ＲＯＭ５２は、不揮発性メモリーとして使用されているが、ＥＰＲＯＭなどの他の種類の不揮発性メモリーも使用できる。マイクロプロセッサ４８は、ＲＯＭ５２に格納されているソフトウェアプログラムを実行する。ＲＯＭ５２は、特定のエスカレータ設備のためのデータテーブルも含む。

揮発性メモリーは、もっぱら例示として、フラッシュＲＯＭとして設計でき、それによって、ソフトウェアの更新は、保守コンピュータＰＣ（図示せず）からダウンロードできる。この方法は、コード変更またはデータ変更あるいはこの両方を実施するのに使用できる。この開示した実施態様における揮発性記憶格納装置は、ＲＯＭ５２であるけれども、他の格納装置は、ハードディスク、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または他の光学式読み取り可能記憶装置、磁気記憶装置、集積回路などを含むことができる。

バスマスター３４は、Ｉ／Ｏポート６０を通しバス４０を通してバスノード４２と通信する。バス４０は、単一バス（バスＡ）または二重化（ｄｕａｌ ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）バス（バスＡとバスＢ、図示せず）とすることができる。従って、バスマスター３４は、当業者にはよく知られるように、バスＡまたはバスＢ（図示せず）を通してバスノード４２のいずれとも通信できる。単一バスと単一マイクロプロセッサが、開示した実施態様に例示されているが、参照することによって全体が本明細書に組み込まれるエレベータ用電子式安全システムという名称の米国特許第６，１７３，８１４号に、より詳細に記載されているように、他の構成も本発明から利益を得るものである。

バスマスター３４とバスノード４２との間の通信は、バスノード４２によってデータが与えられるかどうかに拘わらず、各バスノード４２と周期的に通信するようにソフトウェアによって予定されるのが好ましい。周期的通信は、バスマスター３４上を走るソフトウェアに、バス４０を通るバスノード４２への通信が作動中であることを明確に再確認させる。これらの周期的なメッセージは、各バスノード４２において実行されるハードウェア調査からのステータス情報を含む。

通常運転モードの一実施態様においては、各バスノード４２は、同じデータの組について２回ポーリングされ、これらのデータの組は、同一であるか確認するためにソフトウェアプログラムによって比較される。データの組が、一致しない場合、ＲＯＭ５２内のソフトウェアプログラムは、その信頼性を判断するために再度バスノード４２をポーリングする。ソフトウェアプログラムは、不一致のデータが一回限りの異常だったと判断でき、あるいは、修復が必要とされる通信故障があると判断できる。ＲＯＭ５２内のソフトウェアプログラムは、バスノード４２との通信が信頼できなくなっていると判断した場合、エスカレータ装置１０を停止するようにエスカレータコントローラ３２と通信できる。別の実施態様においては、バスマスター３４は、冗長な（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）通信リレー６２を通して駆動・制動装置３８と直接通信する。それによって、バスマスター３４は、万一エスカレータコントローラ３２が故障した場合、エスカレータ装置１０をすぐに停止できる。

ソフトウェアプログラムは、検査・保守、通常運転、緊急運転などのさまざまなモードで走るのが好ましい。ソフトウェアプログラムは、通信ステータスおよびデータのためにバスノード４２をポーリングするなどといったさまざまなルーチンまたは呼び出しを実行する。プログラムは、さらに、制御信号およびデータをエスカレータコントローラ３２および駆動・制動装置３８に出力する。

バスポーリングは、マスターすなわちこの例ではバスマスター３４の、そのスレーブすなわちこの例ではバスノード４２との周期的な相互作用により実行される。バス４０の故障を検出するためにさまざまな方式が実行できる。一例は、タイムアウトであり、このタイムアウトでは、バスマスター３４は、バスノード４２が特定の所定長さの時間内にバスマスター３４からの通信に応答しないと、バスノード４２が故障したと推定する。別の方法は、バス４０上を伝達される各メッセージに、増加順のＩＤ番号を付与することである。メッセージＩＤが順番から外れてバスマスター３４に受け取られると、バスマスター３４は、メッセージが失われたまたは伝達されるのに失敗したと判断する。このような条件で、バスマスター３４は、故障が生じたと判断する。

エコー技術も使用することができ、このエコー技術では、バスマスター３４は、各バスノード４２にアドレス指定されそれぞれのバスノード４２からバス上に置かれた各通信メッセージに対する受け取り文字を期待する。バスマスター３４が、目標とされるバスノード４２から受け取り文字を受け取らないと、バスマスター３４は、バスノード４２が故障したと見なす。

ビット監視方式においては、各バスノード４２は、送られたビットがバス４０上に存在するか調べるためにバス４０を監視する。一旦、バスノード４２が、伝達されたメッセージがバスマスター３４に通信されていないことを認識すると、バスノード４２は、バスマスター３４に故障を報告できる。メッセージの完全性を確認するために、ビットスタッフィング技術を使用することもでき、このビットスタッフィング技術では、所定のアルゴリズムに基づいて、送信機は、同じ論理レベルの所定数のビットが伝達された後に、反対の論理のスタッフィングされるビットを挿入する。

別の技術は、ＣＲＣチェックサム（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）であり、この技術では、メッセージの完全性を確認するためにチェックサムを各メッセージに挿入する。メッセージのフォーマットの設定を行うこともでき、それによって、各メッセージは、ビットの長さとフィールドの少なくとも一方からなる所定のフォーマットに適合する必要がある。受け取りチェックを実行することもでき、この受け取りチェックでは、少なくとも１つの受信機が、伝達されたどのようなメッセージも受け取ったことを通知する。これらの通信技術の多くは、ＣＡＮバス規格において実行されるが、上述した付加的技術が、通信効率および信頼性を向上させるために好ましくは実行される。

検査モードにおいて、ソフトウェアは、一時的に安全鎖に「ソフトウェアブリッジ（ｓｏｆｔｗａｒｅ ｂｒｉｄｇｅ）」を組み込むことができ、それによって、さまざまなセンサ、接点、スイッチなどを試験のために切り離すことができる。従って 、ハードウェア配線は、センサ、コンタクト、スイッチなどをブリッジするために、もはや必要とされない。従来技術に対する重要な改善は、時間の関数を用いるプログラムによって、または、ソフトウェアプログラムが検査モードを抜け出し通常の運転モードに戻るとき、自動的に「ソフトウェアブリッジ」を除去できることである。どちらの場合も、オペレータは、検査または保守作業のためにハードウェア配線または機械的ブリッジの全てを挿入しその後に取り除くために、もはや必要とされない。

この説明が与えられれば、当業者は、本発明により与えられる結果を実現するために必要なソフトウェアコードを開発できるであろう。

上述した説明は、内部の限定によって規定されるより例示となるものである。本発明の多くの変更、変形が、上述した教示に照らして可能である。本発明の好ましい実施態様を開示したが、特定の変更が本発明の範囲内に入るものであることは、当業者には理解されるであろう。従って、具体的に記載しているよりは添付の特許請求の範囲の範囲内において本発明を実施できることは、理解されるものである。この理由から、本発明の真の範囲および内容を判断するために、特許請求の範囲を検討する必要がある。

図は、本発明に従って設計されたエスカレータ装置のための電子式安全システムを概略例示する。

Claims (10)

1. 制御ユニットと、
   前記制御ユニットと通信する安全コントローラと、
   を備える乗客コンベア安全システムであって、前記安全コントローラは、バスを通して複数のバスノードと通信し、前記バスノードのそれぞれは少なくとも１つのセンサからデータを受け取り、前記安全コントローラは、前記複数のバスノードから受け取った前記データに応答して前記制御ユニットに信号を送るように作動し、
   前記安全コントローラは、複数の運転モードを有する安全プログラムを実行するマイクロプロセッサを含み、
   前記安全プログラムは、前記安全システムからの応答を確認するために、前記少なくとも１つのセンサを、停止させるか、切り離すか、ブリッジするか、の１つを行う検査・保守モードを含むことを特徴とする乗客コンベア安全システム。
   
2. 前記少なくとも１つのセンサは、共通のバスノードと通信する複数のセンサを含むことを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
3. 前記複数のセンサは、前記共通のバスノードに直列に接続されることを特徴とする請求項２記載の乗客コンベア安全システム。
   
4. 前記複数のセンサは、前記共通のバスノードに並列に接続されることを特徴とする請求項２記載の乗客コンベア安全システム。
   
5. 前記安全プログラムは、所定の運転モードに応答して機能を抑えることを含むことを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
6. 前記安全コントローラは、
   安全プログラムを実行するマイクロプロセッサと、
   前記安全プログラムおよび所定のデータを格納する読み出し専用記憶装置と、
   ランダムアクセス記憶装置と、
   バッテリーバックアップユニットと、
   前記バスおよび前記エスカレータ制御装置と通信する少なくとも１つの入出力ポートと、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
7. 前記安全コントローラは、エスカレータ駆動・制動ユニットと直接通信する冗長な通信リレーを含むことを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
8. 前記少なくとも１つのセンサは、非安全性に関連する構成要素を含むことを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
9. 前記安全システムは、複数の独立したエスカレータ駆動・制動ユニットと独立して通信することを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。
   
10. 前記安全システムは、前記安全コントローラと通信する駆動・制動ユニットをさらに備え、前記マイクロプロセッサは、安全でない状態が存在するかどうかを判断し、安全でない状態が存在すると判断した場合、前記複数のバスノードから受け取った前記データに応答して前記駆動・制動ユニットに停止信号を送り、さらに前記制御ユニットにステータス信号を送ることを特徴とする請求項１記載の乗客コンベア安全システム。

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