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摘要：提出了一种利用测距传感器控制电梯轿厢护脚板自动伸展和收回的智能可折叠电梯轿厢护脚板，该装置可解决现有可折叠护脚板结构强度不足、防护效果较差，以及相关的驱动电机容易损坏的问题。
关键词：智能的 可折叠 电梯轿厢 护脚板
Research on Intelligent Folding Elevator Car Foot Guard
Tang Zheng1， Shen Junjie1， Ruan Yihui2， Tao Yang3
（1.Suzhou Institute of Quality and Standardization;2.Jiangsu Elevator and Spare Parts Product Quality Supervision and Inspection center;3.Suzhou Association for Standardization）
Abstract： This paper presents an intelligent folding elevator car foot guard with a distance measuring sensor to control the automatic extension and retraction of the elevator car foot guard. This device can solve the problem of insufficient structural strength and poor protection effect of the existing folding elevator car foot guard and the problem of related drive motor is easily damaged.
Key words： intelligent， folding， elevator car， foot guard
1 研究背景
为保证电梯安全，电梯设置了很多保护装置，如电梯轿厢不平层时，轿厢地面的位置可能会高于层站地面，此时轿厢与层门地坎之间会产生间隙，这个间隙足够大时会导致人员的脚踏入井道，造成人员坠入井道的安全事故。国家相关标准要求电梯必须设计有轿厢护脚板，该装置可封堵轿厢门和层门地坎之间的间隙，降低人员从电梯层门口滑入井道的风险。
然而，在一些老旧建筑物加装电梯时发现，由于施工位置的限制，有些电梯井道中底坑的安全空间较小，电梯底坑的高度可能无法满足轿厢护脚板的设计要求。GB/T 28621—2012《安装于现有建筑物中的新电梯制造与安装安全规范》中指出轿厢护脚板可以设计成在正常运行状态下伸展，轿厢到达最低位置时收回的护脚板。这种设计解决了部分安装环境下电梯的底坑安全空间不足的问题，但是此类轿厢护脚板主要是通过电机驱动进行折叠的，因此存在轿厢护脚板的结构强度不足的问题，在轿厢护脚板与轿厢底面垂直时，如果轿厢护脚板受到外力作用，容易导致轿厢护脚板向内折叠或弯曲，失去防护作用，同时还可能会导致驱动轿厢护脚板折叠的电机损坏。
2 研究内容
可折叠的电梯轿厢护脚板是将电梯轿厢护脚板与轿厢底部设计成可转动连接的方式，在正常使用状态下，护脚板与轿厢底面垂直，在电梯运行至接近底坑的高度时，护脚板向内翻转，贴合在电梯轿厢的底面。本文研究设计一种智能可折叠的电梯轿厢护脚板，通過霍尔传感器实时监测电梯的位置和运行信息，并将这些信息传送至单片机进行处理，从而控制电梯轿厢护脚板的自动伸展和收回。
当轿厢位于完全压缩缓冲器的位置到最低层站地坎以上不大于1 m的区域时，单片机向电机发出指令，在电机的驱动下可折叠护脚板可自动实现收回，同时蜂鸣器发出提示音，有效防止因轿厢完全压缩缓冲器带来的底坑空间不足的问题;当轿厢位于完全压缩缓冲器的位置到最低层站地坎以上不大于1 m的区域以外，单片机向电机发出指令，在电机的驱动下可折叠护脚板可自动实现伸展，同时蜂鸣器发出提示音，保证护脚板在较高运行区域的保护功能。该设计可解决现有可折叠护脚板结构强度不足、防护效果较差，以及相关的驱动电机容易损坏的问题。
3 研究原理
3.1 硬件设计
智能可折叠电梯轿厢护脚板的硬件部分包括测距传感器、单片机、电梯自身的控制系统、电气安全装置、轿厢护脚板、电机及蜂鸣器等，其硬件组成见图1。
轿厢外侧设置3个霍尔传感器，在轿厢外侧设置一个确定轿厢位于最低层站地坎以上1 m位置的霍尔传感器，其上下两处再设置其余两个霍尔传感器，用于检测电梯的运行方向，见图2、图3。轿厢底部分别设置两个验证轿厢护脚板完全收回和完全伸展两种状态的电气开关，轿厢护脚板完全收回和完全伸展时通过接触这两个电气开关使其动作。
轿厢在最低层站地坎之上1 m的位置，霍尔传感器2刚好检测到设置在井道壁的磁铁。当电梯从底层上行时，设置在轿厢上的霍尔传感器1首先检测到磁铁，霍尔传感器2紧接着检测到该磁铁，此时单片机收到电梯正在上行的信号。当电梯下行时，设置在轿厢上的霍尔传感器3首先检测到磁铁，霍尔传感器2紧接着检测到该磁铁，此时单片机得到电梯正在下行的信号。当霍尔传感器检测到轿厢在最低层站地坎之上1 m位置以上的区域运行时，霍尔传感器会立即检测到轿厢在此区域运行，此时轿厢护脚板在电机的驱动下5 s内完全伸展，见图2。轿底靠近护脚板的位置设置一个验证轿厢护脚板完全伸展的电气开关，当这个电气开关一旦处于导通状态时，此时电梯才可以继续正常运行，同时轿底会发出“轿厢护脚板完全伸展”的响声。如果此时轿厢护脚板未完全伸展，该电气开关断开，该信号接入电梯控制系统的安全回路，电梯停止运行。
轿底靠近护脚板的位置还设置一个验证轿厢护脚板完全收回的电气开关，当霍尔传感器检测到轿厢在最低层站地坎之上1 m位置以下的区域运行时，霍尔传感器会立即检测到轿厢在此区域运行，此时轿厢护脚板在电机的驱动下5 s内完全收回，见图3。轿底靠近护脚板的位置设置一个验证轿厢护脚板完全收回的电气开关，此时只有当这个电气开关处于导通状态时，电梯才可以继续正常运行，同时轿底会发出“轿厢护脚板完全收回”的响声。如果此时轿厢护脚板在上述时间内未完全收回，验证其完全收回的电气开关断开，该触发信号接入电梯控制系统的安全回路，电梯停止运行。
3.2 软件设计
电梯一旦启动运行，软件即初始化，通过霍尔传感器不断监测电梯轿厢的位置和电梯运行方向，该装置主要利用单片机强大的数据计算和处理功能，通过软件编程单片机控制电机正转和反转，从而实现轿厢护脚板的自动伸展和收回。软件上利用keil uvision2编程环境，程序通过串口（RS232）烧录到单片机，软件流程图见图4。
4 结束语
当旧建筑物加装电梯不满足GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》有关底坑安全空间的情况时，GB/T 28621—2012《安装于现有建筑物中的新电梯制造与安装安全规范》对可折叠护脚板提出新的要求。本文研究设计的智能可折叠电梯轿厢护脚板，可实现避免因底坑安全空间不足而导致轿厢完全压缩缓冲器带来护脚板与底坑物体相互碰撞的风险，底坑作业人员的安全也得到有效保障，从而保证电梯运行安全。
关键词：智能的 可折叠 电梯轿厢 护脚板
Research on Intelligent Folding Elevator Car Foot Guard
Tang Zheng1， Shen Junjie1， Ruan Yihui2， Tao Yang3
（1.Suzhou Institute of Quality and Standardization;2.Jiangsu Elevator and Spare Parts Product Quality Supervision and Inspection center;3.Suzhou Association for Standardization）
Abstract： This paper presents an intelligent folding elevator car foot guard with a distance measuring sensor to control the automatic extension and retraction of the elevator car foot guard. This device can solve the problem of insufficient structural strength and poor protection effect of the existing folding elevator car foot guard and the problem of related drive motor is easily damaged.
Key words： intelligent， folding， elevator car， foot guard
1 研究背景
为保证电梯安全，电梯设置了很多保护装置，如电梯轿厢不平层时，轿厢地面的位置可能会高于层站地面，此时轿厢与层门地坎之间会产生间隙，这个间隙足够大时会导致人员的脚踏入井道，造成人员坠入井道的安全事故。国家相关标准要求电梯必须设计有轿厢护脚板，该装置可封堵轿厢门和层门地坎之间的间隙，降低人员从电梯层门口滑入井道的风险。
然而，在一些老旧建筑物加装电梯时发现，由于施工位置的限制，有些电梯井道中底坑的安全空间较小，电梯底坑的高度可能无法满足轿厢护脚板的设计要求。GB/T 28621—2012《安装于现有建筑物中的新电梯制造与安装安全规范》中指出轿厢护脚板可以设计成在正常运行状态下伸展，轿厢到达最低位置时收回的护脚板。这种设计解决了部分安装环境下电梯的底坑安全空间不足的问题，但是此类轿厢护脚板主要是通过电机驱动进行折叠的，因此存在轿厢护脚板的结构强度不足的问题，在轿厢护脚板与轿厢底面垂直时，如果轿厢护脚板受到外力作用，容易导致轿厢护脚板向内折叠或弯曲，失去防护作用，同时还可能会导致驱动轿厢护脚板折叠的电机损坏。
2 研究内容
可折叠的电梯轿厢护脚板是将电梯轿厢护脚板与轿厢底部设计成可转动连接的方式，在正常使用状态下，护脚板与轿厢底面垂直，在电梯运行至接近底坑的高度时，护脚板向内翻转，贴合在电梯轿厢的底面。本文研究设计一种智能可折叠的电梯轿厢护脚板，通過霍尔传感器实时监测电梯的位置和运行信息，并将这些信息传送至单片机进行处理，从而控制电梯轿厢护脚板的自动伸展和收回。
当轿厢位于完全压缩缓冲器的位置到最低层站地坎以上不大于1 m的区域时，单片机向电机发出指令，在电机的驱动下可折叠护脚板可自动实现收回，同时蜂鸣器发出提示音，有效防止因轿厢完全压缩缓冲器带来的底坑空间不足的问题;当轿厢位于完全压缩缓冲器的位置到最低层站地坎以上不大于1 m的区域以外，单片机向电机发出指令，在电机的驱动下可折叠护脚板可自动实现伸展，同时蜂鸣器发出提示音，保证护脚板在较高运行区域的保护功能。该设计可解决现有可折叠护脚板结构强度不足、防护效果较差，以及相关的驱动电机容易损坏的问题。
3 研究原理
3.1 硬件设计
智能可折叠电梯轿厢护脚板的硬件部分包括测距传感器、单片机、电梯自身的控制系统、电气安全装置、轿厢护脚板、电机及蜂鸣器等，其硬件组成见图1。
轿厢外侧设置3个霍尔传感器，在轿厢外侧设置一个确定轿厢位于最低层站地坎以上1 m位置的霍尔传感器，其上下两处再设置其余两个霍尔传感器，用于检测电梯的运行方向，见图2、图3。轿厢底部分别设置两个验证轿厢护脚板完全收回和完全伸展两种状态的电气开关，轿厢护脚板完全收回和完全伸展时通过接触这两个电气开关使其动作。
轿厢在最低层站地坎之上1 m的位置，霍尔传感器2刚好检测到设置在井道壁的磁铁。当电梯从底层上行时，设置在轿厢上的霍尔传感器1首先检测到磁铁，霍尔传感器2紧接着检测到该磁铁，此时单片机收到电梯正在上行的信号。当电梯下行时，设置在轿厢上的霍尔传感器3首先检测到磁铁，霍尔传感器2紧接着检测到该磁铁，此时单片机得到电梯正在下行的信号。当霍尔传感器检测到轿厢在最低层站地坎之上1 m位置以上的区域运行时，霍尔传感器会立即检测到轿厢在此区域运行，此时轿厢护脚板在电机的驱动下5 s内完全伸展，见图2。轿底靠近护脚板的位置设置一个验证轿厢护脚板完全伸展的电气开关，当这个电气开关一旦处于导通状态时，此时电梯才可以继续正常运行，同时轿底会发出“轿厢护脚板完全伸展”的响声。如果此时轿厢护脚板未完全伸展，该电气开关断开，该信号接入电梯控制系统的安全回路，电梯停止运行。
轿底靠近护脚板的位置还设置一个验证轿厢护脚板完全收回的电气开关，当霍尔传感器检测到轿厢在最低层站地坎之上1 m位置以下的区域运行时，霍尔传感器会立即检测到轿厢在此区域运行，此时轿厢护脚板在电机的驱动下5 s内完全收回，见图3。轿底靠近护脚板的位置设置一个验证轿厢护脚板完全收回的电气开关，此时只有当这个电气开关处于导通状态时，电梯才可以继续正常运行，同时轿底会发出“轿厢护脚板完全收回”的响声。如果此时轿厢护脚板在上述时间内未完全收回，验证其完全收回的电气开关断开，该触发信号接入电梯控制系统的安全回路，电梯停止运行。
3.2 软件设计
电梯一旦启动运行，软件即初始化，通过霍尔传感器不断监测电梯轿厢的位置和电梯运行方向，该装置主要利用单片机强大的数据计算和处理功能，通过软件编程单片机控制电机正转和反转，从而实现轿厢护脚板的自动伸展和收回。软件上利用keil uvision2编程环境，程序通过串口（RS232）烧录到单片机，软件流程图见图4。
4 结束语
当旧建筑物加装电梯不满足GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》有关底坑安全空间的情况时，GB/T 28621—2012《安装于现有建筑物中的新电梯制造与安装安全规范》对可折叠护脚板提出新的要求。本文研究设计的智能可折叠电梯轿厢护脚板，可实现避免因底坑安全空间不足而导致轿厢完全压缩缓冲器带来护脚板与底坑物体相互碰撞的风险，底坑作业人员的安全也得到有效保障，从而保证电梯运行安全。