（广东省特种设备检测研究院，广东 广州 510630）

1 轿厢意外移动的案例

2013年5月15日上午11时，深圳市罗湖区长虹大厦某医院，某实习护士步出电梯轿厢时，层门尚未关闭，轿厢突然意外移动向下滑行，轿厢离开门区后，层门脱离轿门门刀并关闭夹住该名护士的头部，护士头部卡在地坎上，身体则在轿厢内。轿厢继续意外下滑，此时轿门门楣如闸刀一般夺取了护士的生命。

2013年8月5日，深圳市宝安区新安街道某小区A栋，电梯轿厢21楼停站，大量乘客进入轿厢，同样层门尚未关闭，轿厢意外移动向下滑行，于4、5楼间安全钳动作，轿厢才停止滑行，当时电梯内有11人。11人均被送往医院治疗，其中三人腰部受伤。

2014年9月13日，厦门市华侨大学厦门校区一男生乘坐综合教学楼C4电梯，该男生走在前面，当其左脚欲迈进轿厢时，轿厢突然意外移动，快速上升，该男生不慎被卡在电梯轿厢和层面门楣之间，最后窒息身亡。

2 轿厢意外移动的成因及特性

据悉，上述第一起事故的成因是电梯抱闸的轮毂上有润滑油，轿厢当时挤满了人，致使电梯意外向下滑行。由于事故三天前，保养工人错误操作，在抱闸上加入液态润滑油，致使润滑油慢慢留到抱闸轮毂所致。第二起事故的原因是轿厢经过装修，电梯平衡系数远低于设计范围，且抱闸的间隙调整不当。当人员进入轿厢后，电梯轿厢自动再平层（由于轿厢载重量发生变化，电梯的悬挂钢丝绳因弹性变形长度发生变化，轿厢位置因而发生改变，电梯松开制动器对轿厢的位置进行再调整。）而松开制动器，此时轿厢一侧过重，意外向下滑行。

由上述成因可见，电梯轿厢意外移动事故的成因来源于多种可能，同时多种可能都具有难以发现的特性，通过一般排查无法根除。例如，电梯轿厢经过装修后平衡系数发生改变，是否在允许范围内，则一般须通过砝码试验才能得出，一般的抽查和定期检验的项目里是没有砝码试验的，该隐患难以被发现。又如，不同制造厂家不同型号的制动器的制造工艺和调整要求都不一样，即便是原制造厂家的人员也未必对每个型号制动器的技术参数全部了解，更别提一般电梯维保公司的工人和检验人员，抱闸调整不当造成的隐患依然难以被发现。同时电梯存在许多的偶然性，例如第一起事故的错误加油，此类偶然性的不可避免的。而且，电梯轿厢意外的成因远不止这些。可见，电梯轿厢意外移动的可能不仅难以避免，而且无法全部排除。另外，对于电梯意外移动的发生，现今一般电梯所有安全装置皆无能为力，例如上述第一起和第三起事故，电梯轿厢在门区突然意外，但未超速，由限速器触发的安全钳不起作用；层门、轿门的电气安全装置即便全部有效，但依然无法阻止轿厢的滑行；超载报警装置即便有效并报警，乘客在进出轿厢时依然会受到伤害；底坑缓冲器有效，但轿厢未撞到缓冲器，受害者已经身亡。

综上所述，电梯轿厢意外移动的发生，不仅难以避免，而且无法全部排除，对此又无可靠的安全保护装置。所以，笔者提出了一种防止止轿厢意外移动安全装置的设计方案。

3 防止电梯轿厢意外移动安全保护装置的设计

3.1 设计理念和工作原理

防止电梯轿厢意外移动安全保护装置（以下或简称“防移装置”）设计理念是，在电梯停站轿门打开时，利用开门控制信号启动防移装置，将电梯固定在导轨上，防止电梯轿厢意外移动。电梯轿门关闭时，利用关门控制信号机复位防移装置，电梯轿厢继续运行。防移装置与轿门同步，确保人员进入轿厢时，防移装置已经起保护作用。另一方面，为防止该装置在电梯运行时启动引起危险，防移装置上应设置一个检查防移装置工作位置的电气安全保护装置，当防移装置处于非停放位置时该电气安全保护装置能防止轿厢的所有运行。

3.2 机构设计

防移装置处于停放位置时如图1所示。防移装置安装于电梯轿厢顶部的横梁1上，导轨固定7在横梁上，机械栓8在防移装置的导轨7中作水平方向的伸缩运动，栓孔板6可靠固定在导轨上。防移装置启动时，由电机2带动驱动皮带轮3，驱动皮带轮3与同轴的齿形皮带轮4逆时针运动，带动齿形皮带9上的机械栓8水平向外伸出，机械栓8进入导轨上的栓孔板6中（见图2），此时电梯轿厢限制在门区中。防移装置复位时，由电机2带动驱动皮带轮3，皮带轮3与同轴的齿形齿轮顺时针运动，带动齿形皮带9上的机械栓8水平向内收缩，机械栓8回到停放位置，此时电梯轿厢可作常规运行。其中，5是检查防移装置工作位置的电气安全装置，该保护装置为常闭的安全触点，当防移装置离开停放位置时立即强制断开该安全触点，使保护回路断开并防止轿厢的所有运行。

图1防止电梯轿厢意外移动安全保护装置的停放位置图

图2防止电梯轿厢意外移动安全保护装置的工作位置图

防移装置启动时，机械栓（见图3）离开停放位置向外（右）运动，机械栓上的阶梯机构触发并保持图3右侧的电气安全装置动作，机械栓伸进栓孔板里。防移装置复位时，机械栓向内（左）运动，机械栓离开栓孔板，回到停放位置，此时电气安全装置自动复位，电梯正常运行。

图3电气安全装置示意图

3.3 机械栓和栓孔板的特征参数设计和强度计算

防移装置中，主要受力的部件是机械栓和栓孔板，下文主要针对机械栓和栓孔板进行挤压应力和剪切应力的强度计算，从而确定这些部件的特征参数。计算包括机械栓的宽度W和厚度t0，栓孔板的厚度d、材料的厚度h1、h2和孔的高度h。

机械栓特征参数标识如图4。

图4 机械栓、栓孔板的侧视图（上）和俯视图（下）

电梯轿厢的极限重量为：

Wlim=（P+1.25Q）·g

式中：

Wlim为电梯轿厢的极限重量，kg；

P为电梯空载时轿厢（包括部分轿厢侧电缆线及钢丝绳在内）的重量，kg；

Q为电梯额定载重重量，kg；

g为重力加速度，一般取g=9.8 m/s2。

3.3.1 挤压应力计算

机械栓与导轨的接触面上，机械栓的挤压强度计算

式中：

Fmax为最大曳引力，N；

σp为机械栓的挤压强度，N/m2；

l0为机械栓完全伸出时，机械栓与导轨接触面的区段长度，m；

w为机械栓的宽度，m；

[σp]为机械栓材料的许用挤压应力，N.

为满足上述挤压强度，设计机械栓的特征参数w和l0应满足：

式中，

S为机械设计的安全系数，常用12~16；

σlim为机械栓材料的极限应力，出于安全考虑计算时用[σp]代替。

综合上式，得

同理，机械栓与栓孔板接触面的挤压强度为：

式中，

σp为机械栓的挤压强度，N/m2；

σ1为栓孔板的挤压强度，N/m2；

d为机械栓与栓孔板接触面的区段长度，即栓孔板的厚度，m；

w为机械栓的宽度，m；

[σp]为机械栓材料的许用挤压应力，N；

[σ1]为栓孔板材料的许用挤压应力，N；

同理，得出栓孔板的厚度d和机械栓的宽度须满足

导轨的挤压应力也用类似方法求出，此处不再累述。

3.3.2 剪切应力计算

机械栓的剪切强度计算

式中，

τp为机械栓的剪切强度，N/m2；

t0为机械栓的厚度，m；

w为机械栓的宽度，m；

[τp]为机械栓材料的许用剪切应力，N

为满足上述剪切强度，机械栓的宽度w和与厚度t0应满足

S为机械设计的安全系数，常用12~16；

τlim为机械栓材料的极限剪切应力，出于安全考虑计算时用[τp]代替。

综合上式，得

同理，栓孔板间的剪切强度计算

式中，

τ1为机械栓的剪切强度，N/m2；

τ2为栓孔板的剪切强度，N/m2；

h1为栓孔板的孔上方材料的高度，m；

h2为栓孔板的孔下方材料的高度，m；

w为机械栓的宽度，m；

[τ1]—栓孔板材料的许用剪切应力，N

同理，设计栓孔板特征参数时，h1和h2须满足

3.3.3 其他特征参数

由于防移装置在门区内工作，栓孔板上的孔的高度h应小于门区的高度H，满足：

以上公式均为理论公式，具体特征参数和其他参数的确定须与电梯的实际情况和运行状况特点结合。

4 结束语

本文主要设计一款防止电梯轿厢意外移动的安全保护装置，该装置主要防止电梯轿厢在门区开门后意外移动，确保人员进出电梯轿厢时的人身安全。近年来由电梯轿厢意外移动引起的安全事故屡次发生，而电梯轿厢意外移动的隐患不仅难以避免，而且无法全部排除，对此也为有针对性保护措施，因此根据电梯工作原理和电梯轿厢意外移动的特点，提出一套防止轿厢移动保护装置的设计方案，这是对电梯安全部件一种创新，对电梯整个安全保护系统的补充，有助于当下电梯安全可靠运行。