摘要：自动扶梯的使用安全不仅仅是靠设备本身的安全保护装置、安全防护和使用者规范使用来保证，还要依赖其四周建筑物上的保护措施来保证。我们可以看到国内已经有许多大型商场、超市、医院、高铁站、机场等场所的自动扶梯增加了防坠落装置，这些防坠落装置通过实际使用效果表明，安装这样的防坠落装置能起到极大的安全防护作用。
关键词：自动扶梯；防坠落措施；应用
1法规标准的要求
特种设备安全技术规范TSGT7005-2012《电梯监督检验和定期检验规则—自动扶梯与自动人行道》中与防止人员坠落有关的措施的规定有“3.2出入口(2)阻挡装置”和“4.2(1)扶手防爬装置”等相关条款。其中第3.2(2)条规定：如果人员在出入口可能接触到扶手带的外缘并且引起危险，则应当采取适当的预防措施，例如：①设置固定的阻挡装置以阻止乘客进入该空间；②在危险区域内，由建筑结构形成的固定护栏至少增加到高出扶手带100mm，并位于扶手带外缘80～120mm之间。”该条款能较大程度上防止人员进入扶手带的外缘空间所引起的危险，但不能完全避免上述典型事故(1)所描述的那种高处坠落伤害。第4.2(1)规定：为防止人员跌落而在自动扶梯的外盖板上装设的防爬装置应当位于地平面上方(1000±50)mm，下部与外盖板相交，平行于外盖板方向上的延伸长度不应小于1000mm，并且确保在此长度范围内无踩脚处。该装置的高度至少与扶手带表面齐平。该条款能防止人员沿自动扶梯的外盖板往上攀爬并引起危险，基本能避免上述典型事故(3)所描述的那种高处坠落伤害。GB16899-2011《自动扶梯的制造与安装安全规范》第A.2.7条规定：如果人员在出入口可能接触到扶手带的外缘并引起危险，例如从扶手装置处跌落，则应采取适当的预防措施。例如：①设置固定的阻挡装置以阻止进入该空间；②在危险区域内，由建筑形成的固定护栏至少增加到高出扶手带水平面100mm，并位于扶手带外缘80～100mm之间。这条标准要求与检规上述规定的要求一致，作用也基本一样。
2防坠落措施加装的必要性
从网上搜索自动扶梯坠落等关键词，有许多自动扶梯坠落的事故报道，导致人员高处坠落的情况主要有前述的三种情况，既有乘客自身鲁莽、不规范行为的原因，也有自动扶梯防护不到位、设备自身及使用环境的原因。自动扶梯扶手的主要作用是人们在乘坐自动扶梯时手扶的一种装置，防止自动扶梯突然急停等情况下可以让乘客抓住扶手避免摔倒。自动扶梯扶手带高度标准规定为0.9～1.1m(ASME的高度为0.9～1.0m)，这一高度并不能完全有效防止人员的坠落。预防类似伤害，可以对使用单位管理人员、乘客等进行安全乘坐自动扶梯知识的宣传，现场也可以增设乘客乘坐须知进行引导。但从安全防护的角度采取相关措施，比如强制要求在自动扶梯扶手外侧临空位置加装固定的防坠落装置，效果可能比较明显。
3自动扶梯防坠落装置的设计
3.1装置总体设计方案
本设计总体分为两个部分，一部分为动力源，一部分为执行末端。动力源又分为电动机和减速器，减速器部分安装在自动扶梯侧板外部，采用密封式安装；执行机构部分安装在自动扶梯侧板上，其工作面与扶梯侧板平行，以扶梯侧板为支撑面，直接对侧板进行改造即可安装执行机构。该装置最为重要的则为末端执行器，设计为置物箱的形式，置物箱通过传动部分跟随自动扶梯保持相同速度相同方向匀速运动。
3.2各机构选择与设计
3.2.1电动机选择
在本设计中，该装置是基于市面上现有的自动扶梯所增加的一种装置，因此该设计的初始数据采用现有自动扶梯的设计标准和参数，设计数据均采用自动扶梯国家标准GB16899-2011。本设计执行端采用6个可折叠置物箱，每个置物箱能承受的最大载重为30kg，通过自动扶梯的运动数据计算出本装置执行末端所需的功率，为保证装置运动平稳，保留一定的安全负载余量和抵消机械传动效率损失，初选额定功率应略大于计算功率。
根据初步确定的各传动比范围，计算分析及成本及使用要求，最终确定使用三相异步电动机Y132M-8。
3.2.2带传动设计
本设计减速部分选用的V带传动作为第一级减速是为了降低电动机的转速，把电动机输出的转矩传递到第二级减速机构上，设计中包含选择V带型号、长度、根数、带轮的直径和两带轮的中心距等。根据自动扶梯防坠落装置运行时间及环境因素确定V带机构传动的功率，由此初步选定为A型带。对于带轮的结构，根据本设计分析计算，小带轮选用实心式结构；大带轮选用孔板式结构。为保证实际使用要求，带轮应有足够的强度且质量轻密度均匀。
3.2.3齿轮传动设计
齿轮传动是现代机械中应用最广泛的传动机构，其机械效率高，工作可靠，使用寿命长。作为本减速器的第二级减速机构，其运行平稳，冲击载荷小，所传递转速较低，齿轮传动满足该场合使用要求，故选用。由于小齿轮位于动力源输入端，会因震动产生一定的磨损，是一个比较重要的零件，因此要求一定的弹性和表面硬度，材料选用40Cr。经计算最终确定齿轮相关参数以及齿轮轴、箱体等零件尺寸。
3.2.4执行机构结构设计
本自动扶梯防坠落装置的执行机构是在现有的自动扶梯侧板上增加的结构，以扶梯侧板为支撑平面，在扶梯侧板平面上安装链轮链条机构，使链轮带动链条在与侧板平面平行的铅直平面内循环运动。执行机构最末端为盛放物品的置物箱，置物箱安装在链条的链节上。在实际情况中，链条两端跨度较大，循环运动过程中链条应保持较大的距离，防止置物箱发生干涉碰撞。根据环境要求及使用特点，链轮链条整体布局呈六边形，其中一端大连轮为动力源输入部分，提供动力使链条整体运动，中间安装若干惰轮，对链条的运动起到张紧和限位的作用。
3.2.5链条传动
由于本设计中的链传动机构两端跨度较大，需在多个位置采用张紧轮轮保持链条的张紧状态，防止链条运行中松弛或位置偏离正常的工作位置，发生干涉及碰撞危险，该张紧轮结构应设计为链轮型，运行中不传递动力，但应保证链条整体运行平顺，链轮型惰轮运行中很好的将每个齿插入链节中，既能消除摩擦和噪音又能将运行中的链条限位。根据自动扶梯的长度安装不同多个张紧链轮保证装置的正常运转。
3.2.6折叠置物箱
本设计的自动扶梯防坠落装置最重要的一部分就是置物箱，也是本装置的末端执行部分，其作用是保护儿童或重物上下自动扶梯，该部分巧妙的设计成折叠式，因为在使用过程中，置物箱是和行人一同上行（下行）自动扶梯的，当行人离开自动扶梯，将置物箱轻松的折起，可随链条运动至行人上扶梯处，以便需要的行人继续使用，在此过程中，将置物箱折叠起来，防止与其他不使用的行人发生干涉，尽在大可能为行人的出行使用安全保驾护航。
4模拟仿真测试
制作自动扶梯防坠落装置模型，进行运动模拟实验，测试运行效果。由模型测试结果表明，该装置可以与自动扶梯运行速度保持一致，同时末端执行器置物箱可以收缩自如，在非使用的情况下，可以折叠收缩，不会对其他不使用上行（下行）的行人有所干涉。载重测试达到预期效果，运行安全可靠。
结束语
现如今大型公共场合日益增多，各楼层之间的重要通行方式大多为自动扶梯。现在市场上大多数的自动扶梯侧板高度仅有人的大半个身高，使用中存在很大的高空坠落隐患，因此自动扶梯安装防坠落保护装置非常有必要。
参考文献
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