JP6839209B2 - 乗客コンベアの安全診断システム - Google Patents

Description

本発明は、乗客コンベアの安全診断システムに関するものである。

乗客コンベアのトラス（骨組み）は、高低差と支持点間距離のある建物間を橋渡しするように設置される。トラスの両端部には山形鋼の支持金具が設けられ、一端の支持金具だけが建物側の受け梁に溶接で固定され、他端の支持金具は受け梁に固定されずにそのまま載せられた状態で設置される。

このような乗客コンベアでは、例えば乗客の重みによる主枠のたわみや地震等が発生しても、非固定側の支持金具が受け梁に対してずれることにより、トラスと受け梁との間で大きな応力が生じることが防止される。また、地震で支持点間距離が広がる方向に建物が揺れる場合を考慮し、支持金具が建物側の受け梁と接している長さ、すなわち「かかり代（重なり量）」を十分に確保しておくことで、トラスが外れる問題も解消している。また反対に、地震で建物間が縮む方向に揺れる場合にも、トラスと建物との「隙間」を十分に確保しておけば、トラスが圧縮されることを回避できる。

一方、乗客コンベアはその輸送効率の高さから、人の流れが多い場所に設置され、幹線通路として使用されているため、地震時に停電で動かないとしても階段として使用することで有効な避難経路にもなる。

また、地震によって支持金具の位置がずれて、かかり代が小さくなった状態で揺れが止まった場合の乗客コンベアは、更なる余震によりトラスが更にずれることが懸念される。これに関して、特許文献１には、かかり代が通常範囲から外れた事を検出する検出部と、異常を検出した場合に発報する制御部とを備える乗客コンベア及びその制御方法が提案されている。この乗客コンベアでは、地震で支持点間距離が広がる方向に建物が揺れる場合に、乗客コンベアが建物側の受け梁に対して過度にずれることを事前に検出することができる。

特開２０１３−２４５０８３号公報

地震時のもう一つの懸念事項として、支持点間距離が縮む方向に建物が揺れて、トラスと建物が衝突し、トラスに大きな圧縮力がかかることが考えられる。トラスに大きな圧縮力がかかった場合には、大きなたわみを生じる座屈現象が起こる。座屈した梁のあるトラスでは、支持可能な荷重の低下やかかり代が減少する恐れがある。また、座屈した梁や座屈により曲がったレールとステップが干渉して走行できない恐れもある。

トラスのどの梁材で座屈が生じるかは、各梁材の座屈荷重と各梁材に加わる軸力とによって決まる。乗客コンベアは物件毎に高低差や支持点間距離が異なるため、物件毎に座屈する梁材も異なる。また、時間帯によって乗客の多さも変わり、その荷重によっても座屈する梁は異なる。そのため、保守員が点検を行うまでは、具体的な問題部分の特定が容易ではなく、またトラスの座屈は外観からは判断できないことも問題である。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、トラスに座屈が生じているか否かの判定を行うことができる、乗客コンベアの安全診断システムを提供することを目的とする。

本発明は、建物に対してスライド可能に設置されるトラスを有する乗客コンベアの安全診断システムであって、建物の揺れを計測する建物揺れ計測装置と、建物揺れ計測装置の計測値に基いて建物の層間変位を計算する層間変位計算部と、トラスの座屈変位を記憶する記憶部と、層間変位計算部によって計算された層間変位と記憶部に記憶されている座屈変位とを比較して、トラスに座屈が生じているか否かを判定する座屈判定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る乗客コンベアの安全診断システムによれば、トラスに座屈が生じているか否かの判定を行うことができる。

一般的な乗客コンベアのトラスの側面の概略図である。 図１の乗客コンベアの非固定側（上側）のトラスの端部の拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る安全診断システムの構成図である。 図３の安全診断システムの制御装置の周辺の詳細構成を示す図である。 ３層の建物をバネ・マス・ダンパの多質点系に置き換えた建物解析モデルの図である。 トラスを圧縮した場合の変位とその時の反力の関係を示すグラフである。 図１の乗客コンベアの進入防止柵の図である。 本発明の実施の形態２に係る安全診断システムの構成図である。 本発明の実施の形態３に係る安全診断システムの構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１には、一般的な乗客コンベア１のトラス２の側面の概略図が示されている。図１において、トラス２は鋼材の梁で構成されている。トラス２の両端部には山形鋼の支持金具３ａ，３ｂが設けられており、下側の支持金具３ａだけが建物の受け梁４ａに溶接で固定され、水平方向（支持点間距離の方向、すなわちＸ軸の方向）に動かないようになっている。上側の支持金具３ｂは建物の受け梁４ｂに固定されずにそのまま載せられた状態で設置されている。

このような乗客コンベア１では、例えば乗客の重みによる主枠のたわみや地震等が発生しても、上側の支持金具３ｂが受け梁４ｂに対して水平方向にスライドすることにより、トラス２と受け梁４ｂとの間で大きな応力が生じることが防止される。

図２は、図１の乗客コンベア１の非固定側（上側）のトラス２の端部の拡大図である。乗客コンベア１は、建築基準法で定められた層間変位以上のかかり代５と隙間６で設置されている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る安全診断システムの構成図である。乗客コンベア１が設置されている建物１０には、建物揺れ計測装置１１と、第１送信装置１２と、第１受信装置１３と、制御装置１４とが設けられている。

建物揺れ計測装置１１は、具体的には、建物１０の地面上に設置される加速度センサ１５である。第１送信装置１２は、建物揺れ計測装置１１の計測値を監視センター３０に送信する。第１受信装置１３は、トラス２に座屈が生じているか否かの判定結果を監視センター３０から受信する。

図４には、制御装置１４の周辺の詳細構成が示されている。制御装置１４は、第１受信装置１３によって受信された座屈の判定結果に基いて、モータ停止装置１６、音声アナウンス装置１７、進入防止柵１８に対して制御指令を出力する。また、制御装置１４は、乗客コンベア１に供給される電力を外部電源１９から内部バッテリー２０に切り替える機能も有している。

図３に戻って、監視センター３０には、第２受信装置３１と、層間変位計算部３２と、記憶部３３と、座屈判定部３４と、第２送信装置３５とが設けられている。

第２受信装置３１は、建物１０の第１送信装置１２から建物揺れ計測装置１１の計測値、具体的には建物１０の地面上の加速度を受信する。

層間変位計算部３２は、建物１０の揺れをバネ・マス・ダンパで再現する建物解析モデルを備えており、第２受信装置３１によって受信された計測値に基いて、建物１０の各階の層間変位を計算する。

記憶部３３は、事前にシミュレーションで計算される各階のトラス２の座屈変位を記憶する。

座屈判定部３４は、層間変位計算部３２によって計算された各階の層間変位と、記憶部３３に記憶されている各階のトラス２の座屈変位とを比較して、各階のトラス２に座屈が生じているか否かを判定する。

第２送信装置３５は、座屈判定部３４の判定結果を建物１０に送信する。

次に、本発明の実施の形態１に係る安全診断システムにおける地震発生時の動作について説明する。

まず、地震の発生が検知されると、建物１０の建物揺れ計測装置１１、具体的には建物１０の地面上に設置されている加速度センサ１５の計測値αが、第１送信装置１２によって監視センター３０の第２受信装置３１に向けて送信される。なお、地震の発生を検知する方法としては、加速度センサ１５の計測値に基いて検知してもよいが、この他にも、例えば地震計によって検知する方法、公共の緊急地震速報を受信する方法等、様々な方法が考えられる。

監視センター３０の層間変位計算部３２は、第２受信装置３１によって受信された建物１０の地面上の加速度αを建物解析モデルに入力として与え、建物１０の各階の層間変位を計算する。例えば、図５に示されるように、３層の建物をバネ・マス・ダンパの多質点系に置き換えると、運動方程式は以下のようになる。なお、これ以降、具体的にするために３層の建物を例にとって説明するが、本発明は３層の建物にのみ限定されるものではない。

上記の運動方程式に地面上の加速度αを入力として与えて解くことで、建物１０の各階の層間変位δ１、δ２、δ３を求めることができる。

一方、記憶部３３には、事前のシミュレーションによって計算される建物１０の各階のトラス２の座屈変位Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３が記憶されている。座屈とは、長尺の構造部材に圧縮力がかかった場合に降伏点以下でも急に変形の模様が変化し、大きなたわみが生じる現象のことであり、一度座屈が生じるとその梁材の軸力が急激に低下するため、トラス２全体が倒壊する恐れがある。

図６のグラフは、横軸がトラス２を圧縮した場合の変位（圧縮量）、縦軸がその時の反力を示している。このグラフされるように、トラス２を圧縮した場合、はじめは圧縮量に比例して反力が上昇するが、座屈変位Ｘ以降では、圧縮量に反比例して反力は低下する。

トラス２のどの梁材で座屈が生じるかは、各梁材の座屈荷重と各梁材に加わる軸力とによって決まる。乗客コンベア１は物件毎に高低差や支持点間距離が異なるため、物件毎に座屈する梁材も異なる。また、時間帯によって乗客の多さも変わり、その荷重によっても座屈する梁は異なる。トラス２の各梁材にかかる軸力はクレモナ線図やＦＥＭ解析によって求めることができるため、最悪の条件を事前にシミュレーションで計算し、その時の座屈変位Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を記憶部３３に記憶しておく。

座屈判定部３４では、層間変位計算部３２で計算された各階の層間変位δ１、δ２、δ３と、記憶部３３に記憶されている各階の座屈変位Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３とをそれぞれ比較し、層間変位δが座屈変位Ｘよりも大きい階があれば、その階のトラス２に座屈が生じていると判定する。第２送信装置３５は、座屈判定部３４の判定結果を建物１０の第１受信装置１３に向けて送信する。

建物１０の制御装置１４は、第１受信装置１３によって受信された判定結果に基いて、座屈が生じている階の乗客コンベア１を停止させる。具体的には、制御装置１４は、モータ停止装置１６によって乗客コンベア１の駆動モータ（図示せず）を停止させると共に、音声アナウンス装置１７によって、利用者に対して乗客コンベア１の利用を中止してすぐに降りるように促す。その後、制御装置１４は、進入防止柵１８を稼働させ、利用者が乗客コンベア１に乗り込めないようにする。

図７に示されるように、進入防止柵１８は、乗客コンベア１の下側の進入防止柵１８ａと、上側の進入防止柵１８ｂとから構成されている。図７の（ａ）に示されるように、進入防止柵１８ａ、１８ｂは、通常時は乗客コンベア１の乗降部２１ａ、２１ｂの床下の機械室２２ａ、２２ｂにそれぞれ収められている。そして、図７の（ｂ）に示されるように、稼働時には図示しないモータによって持ち上げられて乗降部２１ａ、２１ｂを塞ぐ高さまで上昇する。また、進入防止柵１８ａ、１８ｂは、乗客コンベア１の下側と上側とで時間差を持って稼働させるようになっており、まず乗り場側（下側）の進入防止柵１８ａを稼働させ、予め設定しておいた時間後に降り場側（上側）の進入防止柵１８ｂを稼働させる。

さらに、地震時には停電が発生することも十分に考えられるため、制御装置１４は、必要に応じて、乗客コンベア１の駆動電力を外部電源１９から内部バッテリー２０に切り替える。

以上説明したように、本発明に係る乗客コンベアの安全診断システムは、層間変位計算部３２で計算された各階の層間変位と記憶部３３に記憶されている各階の座屈変位とを比較して各階のトラス２に座屈が生じているか否かを判定する座屈判定部３４を備えている。これにより、外観からは判断できないトラス２の座屈の判定を行い、地震発生直後に非常階段として使用しても安全な乗客コンベアであるか、それとも余震や乗客荷重によって落下する危険性のある乗客コンベアであるかを、利用者に速やかに伝えることができる。また、保守員にとっては、地震発生地域における修理の必要な乗客コンベアを迅速に把握することができるため、点検の手間が省ける。

また、安全診断システムは、事前のシミュレーションによって計算された各階のトラス２の座屈変位を記憶する記憶部３３を備えている。これにより、記憶部３３に記憶されている座屈変位と建物の層間変位とを比較するだけで、反力値を必要とせずに座屈の判定が可能であるため、力センサ等を設置することなく安価に実施することができる。

また、建物揺れ計測装置１１として地面上に加速度センサ１５を設置するだけで、各階の変位は建物解析モデルを用いた計算によって求めることができるため、安価に実施することができる。

また、監視センター３０に、層間変位計算部３２、記憶部３３、座屈判定部３４を設け、乗客コンベア１が設置される建物１０には、建物揺れ計測装置１１としての加速度センサ１５を設置するだけで実施可能である。そのため、新設の乗客コンベアだけでなく、既設の乗客コンベアに対しても、本発明を同様に適用することができる。

なお、実施の形態１では、乗客コンベア１は、上側が非固定、下側が固定であったが、本発明は乗客コンベアの固定方法を限定するものではない。すなわち、上側が固定、下側が非固定の乗客コンベアや、片側が準固定の乗客コンベアに対しても、本発明を同様に適用することができる。

また、実施の形態１における建物解析モデルは、バネ・マス・ダンパによるものであったが、本発明は建物解析モデルをこれに限定するものではなくい。すなわち、建物の揺れを計算できるものであれば、どのような解析モデルでもよい。

また、実施の形態１では、監視センター３０に建物揺れ計測装置１１の計測値を送信し、監視センター３０内に、層間変位計算部３２、記憶部３３、座屈判定部３４が設けられていたが、乗客コンベアの制御装置１４の内部に、層間変位計算部３２、記憶部３３、座屈判定部３４を設けるようにしてもよい。

また、実施の形態１では、進入防止柵１８ａ、１８ｂは、乗客コンベア１の乗降部２１ａ、２１ｂの床下の機械室２２ａ、２２ｂに収められており、稼働時に上昇して乗降部２１ａ、２１ｂを塞ぐ構造になっていたが、利用者の進入を防げるものであれば、どのような構造でも良い。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る乗客コンベアの安全診断システムについて説明する。なお、以降の実施の形態の説明においては、実施の形態１と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る安全診断システムの構成図である。実施の形態２では、建物揺れ計測装置２１１として、建物１０の各階に加速度センサ２１５を設置する。監視センター２３０の層間変位計算部２３２では、計測された各階の加速度を２回積分して各階の変位を求め、上階と下階との変位差から層間変位を求める。

実施の形態１では計算によって各階の層間変位を求めるため、建物解析モデルのモデル化誤差の影響を受けてしまうが、実施の形態２では各階の加速度を直接測定して層間変位を求めるため、建物の経年劣化による剛性変化の影響等を受けることなく、より正確に層間変位を計算することができる。また、実施の形態１のように層間変位計算部２３２において建物解析モデルの計算をおこなう必要がないため、より簡単な計算で層間変位を求めることができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る安全診断システムの構成図である。実施の形態３では、建物揺れ計測装置３１１として各階に変位センサ３１５を設置し、層間変位計算部３３２は、計測された斜め方向の変位を水平方向距離に変換して層間変位を求める。なお、変位センサ３１５としては、乗客コンベア１が設置される上階と下階との間に乗客コンベア１と並行してワイヤを張り、一端を完全固定、他端を移動可能に把持する構造が考えられる。これにより、ワイヤの移動量を計測し、層間変位計算部３３２では、計測された移動量を水平方向距離に変換することで、層間変位を求めることができる。またこの他にも、例えばレーザ変位計を用いる方法等、上階と下階との変位が計測できるような方法であれば、どのようなものでもよい。

実施の形態２では、各階に設置された加速度センサ２１５の計測値を２回積分して各階の層間変位を求めているため、積分の過程で誤差が混入する可能性がある。これに対して、実施の形態３では、各階の変位を直接計測するため、より正確に層間変位を求めることができる。また、層間変位計算部３３２では、計測された斜め方向の距離を水平方向距離に変換するだけでよいため、より簡単な計算で層間変位を求めることができる。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、地震の発生が検知されると、建物揺れ計測装置１１の計測値を監視センター３０に送信し、建物１０の各階のトラス２に座屈が生じているか否かを判定してから、乗客コンベア１を停止させていた。これを以下のように変更してもよい。

まず、地震の発生が検知されると、建物揺れ計測装置１１の計測値を監視センター３０に送信する。これを受信した監視センター３０は、建物１０の制御装置１４に向けて乗客コンベア１の停止指令を直ちに送信する。この停止指令を受信した制御装置１４は、モータ停止装置１６によって乗客コンベア１を停止させる。

地震がおさまり、監視センター３０の座屈判定部３４によって乗客コンベア１のトラス２に座屈が生じていないと判定されると、監視センター３０は建物１０の制御装置１４に運転再開指令を送信し、これを受信した制御装置１４は、乗客コンベア１の運転を再開させる。また、この際、制御装置１４は、音声アナウンス装置１７によって乗客コンベア１の運転再開をアナウンスし、利用者に乗客コンベア１の運転再開を知らせる。

実施の形態５．
乗客コンベア１のトラス２の座屈変位は乗客荷重によっても左右される。そこで地震発生時の乗客負荷を乗客コンベア１の駆動モータのトルク等から推定し、乗客負荷情報として監視センター３０に送信するようにしてもよい。これを受信した監視センター３０では、受信された乗客負荷情報に基いて記憶部３３に記憶されている座屈変位を更新する。これにより、乗客コンベア１のトラス２に座屈が生じているか否かの判定をより高精度におこなうことができるため、保守員による現地での確認作業が簡単化される。

Claims (13)

1. 建物に対して上側または下側がスライド可能に設置されるトラスを有する乗客コンベアの安全診断システムであって、
   前記建物の揺れを計測する建物揺れ計測装置と、
   前記建物揺れ計測装置の計測値に基いて前記建物の層間変位を計算する層間変位計算部と、
   前記トラスを圧縮した際に該トラスに座屈が発生する変位である座屈変位を記憶する記憶部と、
   前記層間変位計算部によって計算された前記層間変位と、前記記憶部に記憶されている前記座屈変位とを比較して、前記層間変位が前記座屈変位よりも大きい場合に、前記トラスに座屈が生じていると判定する座屈判定部と
   を備えることを特徴とする、安全診断システム。
2. 前記建物揺れ計測装置は、前記建物の地面上に設けられる加速度センサであり、
   前記層間変位計算部は、前記建物の揺れをバネ・マス・ダンパで再現する建物解析モデルを含み、該建物解析モデルに前記加速度センサによって計測された地上面の加速度を入力として与えることによって、前記層間変位を計算することを特徴とする、請求項１に記載の安全診断システム。
3. 前記建物揺れ計測装置は、前記建物の各階に設けられる加速度センサであり、
   前記層間変位計算部は、前記加速度センサによって計測された各階の加速度を２回積分し、該２回積分値の上階と下階との差から前記層間変位を計算することを特徴とする、請求項１に記載の安全診断システム。
4. 前記建物揺れ計測装置は、前記建物の各階に設けられる変位センサであり、
   前記層間変位計算部は、前記変位センサによって計測された各階の変位を水平方向距離に変換し、該水平方向距離の上階と下階との差から前記層間変位を計算することを特徴とする、請求項１に記載の安全診断システム。
5. 前記記憶部に記憶される前記座屈変位は、前記乗客コンベアと前記建物との間の隙間よりも大きい値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の安全診断システム。
6. 前記記憶部に記憶される前記座屈変位は、ＦＥＭ解析による事前のシミュレーション結果から求められることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の安全診断システム。
7. 前記記憶部は、前記乗客コンベアの乗客荷重に応じて異なる座屈変位を記憶し、
   前記座屈判定部は、前記乗客コンベアを駆動するモータの負荷情報から乗客荷重を推定し、該推定した乗客荷重に対応する座屈変位を前記記憶部から読み出すことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全診断システム。
8. 前記座屈判定部によって前記トラスに座屈が生じていると判定されると、前記乗客コンベアの運転を停止させる、停止装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の安全診断システム。
9. 地震を検知する地震検知装置と、
   前記乗客コンベアの運転状態を制御する運転制御装置とをさらに備え、
   前記運転制御装置は、前記地震検知装置によって地震の発生が検知されると、前記乗客コンベアの運転を停止させ、その後、前記地震検知装置によって地震がおさまったことが検知されると共に、前記座屈判定部によって前記トラスに座屈が生じていないと判定されると、前記乗客コンベアの運転を再開させることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の安全診断システム。
10. 前記座屈判定部によって前記トラスに座屈が生じていると判定されると、利用者に対して前記乗客コンベアが利用不能であることを知らせ、前記座屈判定部によって前記トラスに座屈が生じていないと判定されると、利用者に対して前記乗客コンベアが利用可能であることを知らせる、音声アナウンス装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全診断システム。
11. 前記座屈判定部によって前記トラスに座屈が生じていると判定されると、前記乗客コンベアの乗降部を塞ぐ侵入防止装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の安全診断システム。
12. 前記乗客コンベアに電力を供給可能な外部電源と、
    前記乗客コンベアに電力を供給可能な内部バッテリーと、
    状況に応じて前記外部電源からの電力供給と前記内部バッテリーからの電力供給とを切り替える切替装置とをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の安全診断システム。
13. 建物に対して上側または下側がスライド可能に設置されるトラスを有する乗客コンベアの診断装置であって、
    前記建物の揺れの計測値を受信する第２受信装置と、
    前記計測値に基いて前記建物の層間変位を計算する層間変位計算部と、
    前記トラスを圧縮した際に該トラスに座屈が発生する変位である座屈変位を記憶する記憶部と、
    前記層間変位計算部によって計算された前記層間変位と、前記記憶部に記憶されている前記座屈変位とを比較して、前記層間変位が前記座屈変位よりも大きい場合に、前記トラスに座屈が生じていると判定する座屈判定部と、
    前記座屈判定部の判定結果を送信する第２送信装置と
    を備えることを特徴とする、乗客コンベアの診断装置。

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