GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》（以下简称“新标准”）从实施到现在已逾两年。标准的修改可能是源于两个主要原因，一是欧洲标准EN115的修订，二是安全事故的频发。本文依据“新标准”和TSG T7005-2012《电梯监督检验和定期检验规则----自动扶梯和自动人行道》，讨论自动扶梯和自动人行道控制系统的设计。

1.自动扶梯和自动人行道简介

        自动扶梯是带有循环运行梯级的，用于向上或向下倾斜运输乘客的固定电力驱动设备。自动扶梯一般是倾斜放置，行人乘客从扶梯的一端站上自动行走的梯级踏板上面，便会被自动地带到扶梯的另一端，输送中梯级踏板一路保持水平。枎梯的两旁设有跟梯级同步移动的扶手带，供使用者扶握。

        自动扶梯由梯路（一种变型的板式输送机）和两旁的扶手带（一种变形的带式输送机）组成。其主要部件有桁架、梯级、牵引链条、导轨系统、驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳齿板、电气系统等。梯级在扶梯一端的乘客入口处作水平运动，以方便乘客进入；之后逐渐形成台阶；到接近出口处台阶逐渐消失，梯级再度作水平运动，使乘客便于离开。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨行走来实现的。

1.1自动人行道和自动人行道的分类

        ⒈自动扶梯分类

        自动扶梯可以从使用场所、供电方式、提升高度、机房位置、曳引方式等不同角度进行分类。按照使用场所可以分为：室内型、半户外型、户外型。按照提升高度可分为：普通高度型、中高度型、大高度型。按照驱动装置位置可分为：端部驱动和中间驱动两种。按照曳引方式可分为：链条式和齿条式。按照供电方式可分为：直接供电和由静态元件供电。按照运行速度可分为：恒速型和节能型。

         ⑴按驱动装置位置分类。①端部驱动自动扶梯（或称链条式），驱动装置置于自动扶梯头部，并以链条为牵引构件的自动扶梯。②中间驱动自动扶梯（或称齿条式），驱动装置置于自动扶梯中部上分支与下分支之间，并以齿条为牵引构件的自动扶梯。一台自动扶梯可以装有多组驱动装置，也称多级驱动组合式自动扶梯。

        ⑵按牵引构件型式分类。①链条式自动扶梯（或称端部驱动式），以链条为牵引构件、驱动装置置于自动扶梯头部的自动扶梯。②齿条式自动扶梯（或称中间驱动式），以齿条为牵引构件、驱动装置置于自动扶梯中部上分支与下分支之间的自动扶梯。

        ⑶按自动扶梯扶手外观分类。①全透明扶手自动扶梯，扶手带只用全透明钢化玻璃支撑的自动扶梯。②半透明扶手自动扶梯，扶手带用半透明钢化玻璃及少量撑杆支撑的自动扶梯。③不透明扶手自动扶梯，扶手带采用支架并覆以不透明板材支撑的自动扶梯。

⑷按自动扶梯梯路线型分类。①直线型自动扶梯，扶梯梯路为直线型的自动扶梯。②螺旋型自动扶梯，扶梯梯路为螺旋型的自动扶梯。

        ⒉自动人行道分类

自动人行道的分类比较简单，按照使用场所可分为商业用和公共交通型。按倾斜角度可分为倾斜角不超过在0°～6°间的水平型和倾斜角在6°～12°间的倾斜型。按规格可分为：轻型、中型、重型。按结构形式可分为踏步式、带式、双线式。踏步式自动人行道，由一系列踏步组成的活动路面、两旁装有活动扶手的自动人行道。钢带式自动人行道，在整根钢带上覆橡胶层组成的活动路面、两旁装有活动扶手的自动人行道。双线式自动人行道，由一根销轴垂直放置的牵引链条构成来回两分支、在水平面内的闭合轮廓，以形成一来一回2台运行方向相反的自动人行道。两旁皆有活动扶手装置。

1.2自动人行道和自动人行道的主要参数

        自动扶梯和自动人行道的主要参数有：名义速度、倾斜角、名义宽度、最大输送能力、额定载荷、提升高度、名义宽度等。

        名义速度V(m/s)：由制造商设计确定的，自动扶梯或自动人行道的梯级、踏板或胶带在空载（例如：无人）情况下的运行速度。自动扶梯倾斜角α不大于30°时有0.5m/s、0.65m/s、0.75m/s；倾斜角α大于30°但不大于35°时只有0.5m/s。自动人行道的名义速度不应大于0.75m/s。

        倾斜角α（°）：梯级、踏板或胶带运行方向与水平面构成的最大角度。自动扶梯的倾斜角α应在0°～35°范围内；自动人行道的倾斜角α应在0°～12°范围内。

        名义宽度z1（mm）：梯级、踏板或胶带的宽度称为自动扶梯及自动人行道的名义宽度。自动扶梯的名义宽度有400、600、800、900、1000、1200等。自动人行道的名义宽度有800和1000两种。

        最大输送能力C1（人/h）：在运行条件下，可达到的最大人员流量。

        额定载荷：设备的设计输送载荷。

        提升高度（h13）：自动扶梯或自动人行道出入口两楼层板之间的垂直距离。提升高度在6米以下的为小高度，中高度为提升高度6米～20米，大于20米的为大高度。

1.3 自动扶梯和自动人行道的构成

    自动扶梯与自动人行道属同一类型的特种机电设备。两者的主要区别是自动扶梯运载乘客的是梯级，而自动人行道是踏板。因此自动扶梯与自动人行道的桁架、输送系统、润滑系统有所不同外，安全保护装置、扶手装置、电气控制、电气安全系统基本相同。

1.3.1自动扶梯的结构

自动扶梯又称电扶梯，是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机组合而成，带有循环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。运载人员上下的一种连续输送机械。自动扶梯是机器，即使在非运行状态下，也不能当作固定楼梯使用。普通常见的自动扶梯结构示意图如图1-2所示，其由梯路（变型的板式输送机）和两旁的扶手（变形的带式输送机）组成。主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统（包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等）、驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳板、扶梯桁架和电气系统等。梯级在乘客入口处作水平运动（方便乘客登梯），以后逐渐形成阶梯；在接近出口处阶梯逐渐消失，梯级再度作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨行走来实现的。

图1-2

1.3.2自动人行道的结构

    自动人行道是由动力驱动的人员输送设备，其人员运载面（例如：踏面、胶带）始终与运行方向平行且保持连续。自动人行道是机器，即使在非运行状态下，也不能当作固定通道使用。自动人行道结构示意图如图1-3所示。

图1-3

1.4自动扶梯的驱动

        自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所组合而成，带有循环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。因此自动扶梯的运行需要同时驱动一台链式输送机和两台胶带输送机。驱动装置的作用是将动力传递给链式输送机和胶带输送机。驱动装置一般由电动机、减速器、制动器、传动链条、驱动主轴等组成。按驱动装置在自动扶梯的位置可分为端部驱动和中间驱动两种。端部驱动装置以链条为牵引件，其结构形式工艺成熟、维修方便、应用广泛。一种常用的端部驱动结构图1-4所示。不管何种驱动方式，一台驱动主机不应驱动一台以上的自动扶梯。

图1-4 

1.4.1梯级和踏板的驱动

        梯级是供乘客站立的特殊结构形式的四轮小车，它主要由踏板、主轴、主轮、支架、辅轮和踢板组成，梯级有整体式和组装式两种。整体式由铝合金整体压铸而成，其精度高、自重轻、加工速度快等特点。组装式梯级由踏板、踢板、撑架等部分拼装而成，其外形结构如图1-5所示。

图1-5

        自动扶梯梯级和踏板的驱动应至少用两根链条驱动，梯级的每侧应不少于一根。故传动主轴上就有两个梯级传动链轮、曳引机传动链轮和扶手带传动链轮各一个。曳引主机通过链条拖动主轴转动，从而带动梯级踏板和扶手带运动。曳引主机由电动机、制动器、减速器组成，如图1-6所示。主机通过传动链条拖动驱动主轴旋转，主轴上的两个牵引链轮随之一起转动，拖动装有梯级和踏板的链条向上或向下移动，从而使扶梯上的梯级按设定的方向移动。图1-7是一种常见的梯级、踏板驱动结构。

图1-6

图1-7

 2.自动扶梯和自动人行道控制系统的一次线路

        自动扶梯和自动人行道控制系统的一次线路。一次线路包括曳引电动机的拖动电路、工作制动器的供电控制电路、照明电路等。

2.1 直接供电的一次电路

        直接供电就是将三相交流电源通过接触器直接加至异步电动机的线圈绕组上。这种方式电动机在起动过程中电流较大，受使用场所电源容量的限制，通常情况下电动机功率不大于5.5kW的可以直接起动，电动机功率超过5.5kW 的一般采用降压起动。降压起动是在电动机起动过程中，在三相供电电源与电动机线圈绕组之间暂时串接入电抗器、电阻等降低施加在电动机绕组上的电压；或者改变电动机的绕组连接形式来降低施加在电动机绕组上的电压，以使电动机起动电流降低。因此直接供电的电动机就有直接起动和降压起动两种方式。

2.1.1电动机的保护

          电源直接供电电动机的保护通常采用熔断器或自动断路器作为短路保护，采用热继电器作为过载保护。

自动扶梯的主交流电动机由电源直接供电时，“新标准”规定：5.11.3.1直接与电源连接的电动机应进行短路保护。5.11.3.2直接与电源连接的电动机应采用手动复位的自动断路器进行过载保护（满足5.11.3.3要求的除外），该断路器应切断电动机的所有供电。5.11.3.3当过载检测取决于电动机绕组温升时，则保护装置可在绕组充分冷却后自动地闭合，但只是在5.12.2.1规定的条件下才可能再启动自动扶梯或自动人行道。因此在自动扶梯主机的拖动线路中通常使用自动空气断路器作为电动机的断路和过载保护，热继电器作为过载保护。

2.1.2电源控制

        直接供电的电动机通常需要进行降压起动，降压起动拖动线路中典型的是Y-Δ降压控制线路，传统的电路如图1-8所示。图中“M”为被控制的电动机，空气开关“QFDB”用于电源通/断控制和短路/过载保护，接触器“KMZ”用于正向旋转控制，接触器“KMF”用于反向旋转控制，接触器“KMXQ”用于电动机连接成Y形起动，接触器“KMSY”用于电动及连接成Δ形运行，热继电器“KJR”则用于过载保护。其中接触器“KMXQ”和“KMSY”作为电机接线方式切换，因此具备电源控制的只是接触器“KMZ”和“KMF”。

图1-8 电动机Y-Δ起动线路

        图1-8所示电路典型、成熟、可靠，因此自动扶梯控制系统设计人员一般都直接将该线路用在自动扶梯的控制线路中。但是这样的线路是否适用2011年7月底发布的《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》，即GB16899-2011标准的要求。“新标准”中明确规定：交流或直流电动机由电源直接供电的，其电源应有两个独立的接触器切断，这些接触器的触点应串接在供电回路中。这说明控制主机电动机电源需要有两个互不关联的接触器来切断或供给电力，两个接触器串接在电源与负载电机之间，并且一起动作（但不一定同时）。而图1中虽然使用了4个接触器，但是其中“KMXQ”和“KMSY”接触器是用来切换电动机的连接形式的，并非连接在电源与负载之间；而只有接触器“KMZ”和“KMF”才能切断或接通电动机的供电电源，遗憾的是这两个接触器虽然独立，但是互斥联锁的，只能有一个动作，不能一起动作。

        通过对照，可以看出图1-8线路是不符合“新标准”的规定，必须在该图中“KMZ”和“KMF”的前或后再增加一个接触器，才能达到“新标准”的要求。当然还需要增加一个相序继电器、工作制动器等。一种符合“新标准”的自动扶梯拖动线路如图1-9所示，图1-9中“QFJB”为曳引电动机短路保护用自动空气断路器；“KJXX”为相序继电器；“KMDY”为新增的曳引机电源接触器，串接在电机短路保护空气开关“QFJB”与接触器“KMS”和“KMX”之间。“KMS”为上行接触器，“KMX”为下行接触器，“KJR”为曳引机过载保护热继电器，“KMXQ”为曳引机星形起动接触器，“KMSY”为三角形运行接触器，“KMB”为工作制动器接触器，“YBZ”为工作制动器，“KMBF”为附加制动器接触器，“YBZF”为附加制动器，“SPBF”为附加制动器电源。图2线路在相序正确情况下的一种起动过程为：接触器“KMDY”吸合→接触器“KMS”或“KMX”吸合→接触器“KMBF”吸合→接触器“KMB”吸合→接触器“KMXQ”吸合→延时→接触器“KMXQ”释放→接触器“KMSY”吸合。图2线路的一种停止过程为：“KMSY”释放→接触器“KMB”和“KMBF”释放→接触器“KMS”或“KMX”释放→接触器“KMDY”释放。

图1-9