自动扶梯安全装置保护原理及改进设计
童梦琪
摘要：在很多人群密集的公共场所，如大卖场、车站等地，自动扶梯在运输载客方面充当着一个不可或缺的角色。但是，在自动扶梯数量增长的同时，自动扶梯所引发的事故也层出不穷。如何使自动扶梯的安全功能得以优化改进，实现自动扶梯的本质安全化，成为全社会关注的焦点。
本文从自动扶梯设备的安全运行影响因素、保护装置类别，人机学分析改进、安全认定的法律完善四个方面出发，分别对自动扶梯各部分的安全隐患进行分析，并提出控制措施，为进一步改进优化自动扶梯提供有效的理论依据，避免和减少类似事故的再次发生。
关键词：自动扶梯 安全隐患 优化改进 法律保护
引言
随着经济的持续发展，城市基础设施得到逐步完善，越来越多的公共场所安装并使用了自动扶梯，例如车站、地铁、商场等，成为不可缺少的运输工具。然而，在紧急情况下，单纯机械运作的自动扶梯不能满足控制需求，因此以往易出故障、维修不便、无法紧急制动的自动扶梯终将被淘汰。如何加强自动扶梯的可靠性、更加紧密的人机系统的产生以及如何运用特种设备技术对其改进等难题成为全社会关注的焦点和大众迫切的心声。
一、自动扶梯安全运行影响因素分析
与输送带相比而言，自动扶梯工作更为复杂。自动扶梯长期不变地暴露在复杂多变的外部环境中，人群分布具有很大的随意性，使得自动扶梯的管理面临很大的困难。相比于电梯，自动扶梯有着零部件多，动静零部件结合等特点，造就自动扶梯发生事故的可能性比电梯发生事故的可能性要大很多。
第一，驱动系统故障。主传动系统与扶手带系统共同组成自动扶梯的驱动系统，其中以驱动链与主传动链轮为媒介，主机此时提供动力源，主传动系统以及衔接的扶手带组成的系统接收动力，这两个共同组成了驱动系统。其中传动部分的每个部件都是受力的，像主机固定螺栓、驱动链链接销、梯级链链接销等部件受力大，在这些部件的损坏、脱落或扶手带的动力不足、断裂后，自动扶梯的安全运行无法保证。
第二，自动扶梯电动机制动器失效。自动扶梯电磁制动器一般是按照“通电放开、断电制停”的原则运行。自动扶梯长期运行，引起制动器刹车碟的磨损或达到刹车碟寿命，如不及时更换制动器剎车碟，也会造成自动扶梯电机制动失效。
第三，附加制动器无法工作。附加制动器属于自动扶梯安全保护的最后一环，和常见的机械保护装置相似的是，应用了摩擦制动的原理。在下列情况下，附加制动器开始运作：（1）自动扶梯的瞬时速度达到或者超过输入速度的1.2-1.4倍之间（2）驱动链发生断裂（3）自动扶梯突然逆向运转。但是，如果附加制动器在安装并不是很规范，以及常规的维护保养没有得以重视，最终都有可能使得紧急情况下附加制动器的失效，这样自动扶梯的安全性又会大打折扣，留下严重的安全隐患。
二、自动扶梯安全保护装置分类
根据我国相关标准提及，现有的自动扶梯安全保护装置主要有：超速和非操纵逆转保护装置和附加制动器。以上两种保护装置保证了突发情况下的紧急制动，以防止事故造成的伤害加大。另外，自动扶梯外部零部件装置的加入，如围裙板两侧的保护装置，提供相应的保护，大大增加了扶梯安全的可靠性。
（一）超速和非操纵逆转保护装置
超速和非操纵逆转保护装置，在最危险的情形下出现，是扶梯的最终安全保障。装置的失效，会在扶梯发生超速和逆转时造成难以挽回的损失，后果严重。我国在GB16899-2011中对该保护装置的可编程应用电子安全系统有明确的相关规定，但是，关于此装置的安装不规范的比重依然很大，与相关标准规定的要求依然有很大的出入。所以，只有通过日常的保养维护，以及定期不定期的相关检验检测，才能确保扶梯的安全性能。
（二）附加制动器
从一般的自动扶梯附加制动器得知，其组成由检测装置、触发装置、制动块、摩擦片和制动轮这五部分组成。正常运作的自动扶梯，如果接收到来自系统的故障信号，自动扶梯立马会做出相应的动作，首先电磁铁发生断电，这样电磁铁释放下来，棘爪和制动块就会得以触发，然后依靠着摩擦力使扶梯停止运作，而此时摩擦力来源于梯级链轮上的制动盘和相应的摩擦片相互直接摩擦。
（三）围裙板两侧安全防护
自动扶梯有两个部分组成，分别是静态部分和动态部分，动态和静态的边界处是经常发生事故的危险区域。自动扶梯两侧端和梳齿板区有很多事故隐患，因此围裙板两端安全防护十分重要。
三、自动扶梯安全人机学分析及改进
相关尺寸，通道、出入口、危险部位的安全距离等，这些都属于身体一些部位应许通过的空间大小，都是在自动扶梯设计时应当被考虑的因素。在外观设计上包括扶梯的整体高度，对应的扶手带以及屋顶的高度，必要的警示标志等也应趋于更加合理的改进，这样自动扶梯就会增加安全性，也可以对人们的生活更加经济、高效的服务。
（一）设计正确的安全间距
在一些调查和统计中，机械夹人型自动扶梯客伤事故所占比例最为突出，在其中承受伤害最多的人群就是儿童。所以在此设计中，重点考虑并针对儿童。儿童的尺寸随年龄的增大而变化，只要相对于其他身体部位尺寸，最小的指尖尺寸大小得到合理设计，儿童的其他部位也就对该尺寸合理70因此，自动扶梯的相应间隙设计，要小于儿童指尖的第1百分位，就是要小于4mm（如表1）。
（二）提高辨识程度
在自动扶梯事故统计中发现，摔伤事故也是较为典型的一类事故，它主要发生在乘客刚上扶梯或者下扶梯的时候。通常情况下，乘客在刚踏上或者下扶梯的时候，因为没有分清相邻的两个踏板，很容易造成摔伤的情况，所以辨识度的设计并应用在梯级上显得十分重要。本着人机学的相关视觉类型，人在处于分辨颜色的时候，容易辨认的颜色顺序是这样的：红色、绿色、黄色和白色。因为首先要考虑底色，自动扶梯的梯级大多是黑色的，所以在配有黄色的时候，可以更加方便于辨别，所以一般会在相邻的梯级边缘处刷黄色的油漆，这样就起到了辨识的作用。
（三）主要零部件大小设计
零部件的尺寸在不同的自动扶梯生产厂家的设计中具有很大的差异性，这样很难对自动扶梯的生产质量予以必要的监控，因此留下了安全隐患。扶手带的高度及宽度，梯级的高度及宽度都是下面主要设计的对象，并对其对应的尺寸加以验证设计。
1.扶手的形状和宽度：中国人握紧手的姿势中心尺寸（如图1），显示表明，如果扶手是单缸，之间32mm-38mm为最佳直径。（如图2）所示，如果扶手带是条状的，80mm的臂的宽度是合适的。
2.手臂的尺寸：通过查找统计得，手臂的尺寸中120mm是其挤压尺寸中最小的一个数据。当相邻的扶梯有着相互交叉的总体布局的时候，手是可以在扶手带上随意活动的，这时就会有手臂、手和手指的受挤压的风险，所以有至少120毫米的距离在扶手的边缘之间。
3扶手的高度：经过足够数量的统计，对于成年人扶梯的扶手高度在910-1120mm之间最合适，对于未成年人则520-600mm的高度最适合。
4.扶手的间隙：关于自动扶梯的扶手带间隙设计很重要，为了避免手指的活动造成被夹事故，其相应的间隙在小于8mm时最合适。
5.梯级：梯级的设计首先要根据人的脚长，成年人的脚大约在295-304mm之间。再兼顾购物车，行人携带的行李箱和包裹之类以及老年人拄拐的需求，最终的设计值在305mm左右比较合适。
四、自动扶梯安全認定的法律完善
对于自动扶梯的安全认定标准，目前散见于行业自己制定的标准中，其中主要包括自动扶梯的设计、制造及安装。但标准从何而来以及如何改进被很少人提及。且大多原则性标准的存在，使得厂家对于一些具体的细节如上述的楼梯间距，各零部件的设置等具有较大的随机性及自主性，这无形中也增加了自动扶梯安全隐患的产生。因此对于自动扶梯的安全认定我们要从法律上予以完善。
首先，完善自动扶梯安全隐患的认定标准。将自动扶梯运行是否会存在损害使用者人身，或者财产危险的不合理危险状态作为自动扶梯安全标准是否存在缺陷的唯一认定依据，其所出厂时所配备的国家标准、行业标准只作为该自动扶梯生产合格的判断标准。
其次，自动扶梯生产者减责事由的适用。法律对自动扶梯生产者在“自动扶梯未流通”、“自动扶梯流通时，安全缺陷尚不存在”、“自动扶梯流通时依当时的科技不能发现安全缺陷”作为其免责的事由。但是这三大类事由不能涵盖生活中遇到的所有情形，因此可以引入减责事由以保护自动扶梯厂商的权益。如受害人明知自动扶梯出现安全故障还使用；受害人强行对自动扶梯进行改造致使安全危险的发生等受害人或第三人自身的原因，厂商可以减免责任的承担。
最后，制定《产品责任法》。将产品责任作为单行法律，予以确定下来。现目前对于产品责任的规定散见在法律，不同行政法规和地方立法中，这就使得对于产品缺陷的认定标准复杂、混乱。制定统一的《产品责任法》，将产品缺陷的认定标准运用法律的形式单一地确定下来，能够更好地保护生产者、销售者以及消费者各自的权益。
结语
如今伴随我国经济社会的—次次腾飞，各种公共设施得以完善，其中包括对公共交通运输有着极大作用的自动扶梯。自动扶梯从诞生以来，给人们的生活提供了极大的便利，有效地缓解了人流密集场所的交通压力，与此同时其安全性却饱受诟病。多年以来，国内外的专家学者一直在自动扶梯安全领域进行研究，虽然自动扶梯的安全性能被—次次提高，但是形势依旧不容乐观。现如今，自动扶梯的事故越来越多，面对事故给人民群众带来的巨大生命财产损失，全社会需要正视问题，从事故的本身出发，寻找扶梯安全新的突破。
本文在充分了解自动扶梯安全保护装置及原理后，对自动扶梯进行相应的分析归纳。从自动扶梯本身着手，首先认识其运转结构，然后再结合学者的改进思路，给出自己的看法和建议。只有通过全社会不断的努力和研究，才能使自动扶梯更好地服务于人类。
