HK1168831B - 用於檢測輸送機的脫漏梯級的裝置和方法 - Google Patents

Description

用于检测输送机的脱漏梯级的装置和方法

技术领域

本发明公开总体涉及用于输送机的安全控制系统，且更具体地，涉及用于检测输送机的脱漏梯级的装置和方法。

背景技术

输送机，例如自动扶梯、自动人行道、移动人行道等，提供了快速且便利地将人从一个位置运送至另一位置的移动路径。更具体地说，输送机的移动托板或梯级沿着该路径的长度在两个楼梯平台之间以预定的速率移动乘客。隐藏并设置在输送机下面的梯级链条用于将各个梯级以闭环方式相互连接。在主驱动源、驱动轴和相关联的链轮的驱动下，梯级链条使梯级沿着暴露的输送机的上表面移动，从而在楼梯平台之间运送乘客。设置在两个楼梯平台的每一个内的链轮引导梯级链条穿过弧线，以使梯级运动的方向反转，并形成循环的返回路径。

因为它们的连续运动，输送机倾向于发生各种内部故障，其可能对输送机上或其附近的乘客造成进一步的伤害。这些故障的其中一个故障属于托板或梯级的失准或脱漏。随着时间的推移，输送机的一个或多个梯级可能从相关联的梯级链条上挣脱，造成梯级掉落或下落到输送机系统中而未检测到。脱漏梯级还可能由于不恰当的维护而造成。输送机需要定期维护，在此期间可能要除去、更换一个或多个梯级等。然而，如果梯级没有被恰当地紧固或与梯级链条重新对准，梯级可能挣脱并下落。在任何情况下，如果输送机的控制系统未能检测到由脱漏梯级造成的空隙，输送机可能继续运转，使空隙前进到输送机的上表面，并将空隙暴露给乘客。未查觉的乘客可能跌落或踏入到空隙中并受到伤害。因此脱漏的托板或梯级的问题及其检测在输送机领域是众所周知的。虽然有若干种现有系统，它们为输送机提供了此类安全控制措施，并旨在精确地检测此类故障，但它们具有它们的缺陷。

存在用于输送机的安全控制系统，其中机电开关用于检测梯级或其缺失。此类系统将机电开关定位在输送机的返回路径内，以便检测失准或未受支撑的梯级。由于重力的原因，返回路径中的未受支撑的梯级可能从梯级链条摆开或悬吊，并且将梯级直接置于机电开关的路径中。然而，如果梯级整个错位或完全脱离梯级链条，则此类机电开关不能正确地起作用。另外，此类机电开关明显更倾向于发生磨损并且是不可靠的。

其它脱漏梯级检测系统采用光电传感器，其使用光或其遮断来监测输送机的梯级。在此类系统中，需要输送机的各个梯级具有完全穿过梯级宽度的通孔。当梯级正确地对准并由梯级链条支撑时，则光电光束对准，以直接穿过梯级的孔。如果梯级失准，光束被遮断，并且控制系统响应于该错误。此类机制的一个缺点是各个梯级需要极大的改变，以适应此类光电传感器，并因此不能改装到携带没有通孔的梯级的输送机上。此外，用于输送机的利用光电传感器的安全控制系统容易受到灰尘、碎屑或可能存在或可能随着时间推移汇集在通孔中并遮断光路径的任何其它东西的影响。

又另一现存的脱漏梯级检测系统采用了近程传感器，其持续检测返回路径中各个经过梯级的存在。此类传感器与经过梯级中的金属电磁上相互作用，从而输出指示经过梯级的存在或缺失的对应电压或电流。然而，在梯级针对塑料或橡胶插件而修改的情况下，没有足够的金属被传感器精确且可靠地检测到。通常，使用近程传感器的输送机安全控制系统需要对梯级的构造进行极大的修改。一些近程传感器驱动的安全控制系统可能需要梯级的顶面以线性方式对准返回路径。其它系统可能需要梯级的侧面是线性的或平坦的。

更普遍的用于检测脱漏梯级的近程传感器是电容传感器和电感传感器。电容传感器连续地测量电压差或由传感器本身形成的电场。当紧密接近传感器时，经过梯级的金属使电场偏离，产生电压差，并且造成传感器输出与电场变化相对应的信号。然而，电容传感器容易受到经过梯级的金属之外的来源，例如灰尘、污物或甚至空气中的湿度的影响，因此由电容传感器输出的电信号通常是不可靠的。

许多系统还采用电感近程传感器，其耐用且比电容传感器更可靠。电感传感器连续地监测流过传感器内的感应线圈的电流水平。当紧密接近传感器时，经过梯级的金属显著地改变感应线圈中的电流，并造成传感器输出与电感变化相对应的信号。如同电容传感器一样，电感传感器输出连续信号，其需要相关联的控制系统监测由电容传感器或电感传感器输出的连续信号。然而，根据对于输送机系统的新的标准和安全规程，监测连续信号的安全控制系统必须还结合昂贵的认证过的传感器，其测量近程传感器的完整性。

另外，使用近程传感器并依赖于连续信号输出的脱漏梯级检测系统依赖于并非固定或恒定的参数，例如输送机速度和时间。例如，利用输送机的速度作为参照系，该系统提出预期的时间窗或窗口，在该时间窗由近程传感器检测下一连续的梯级。从信号处理的观点来看，近程传感器输出连续的检测信号，并且预期的窗口相当宽广而含糊。这使得控制系统从所需的检测信号中精确地滤去不需要的噪声，并且基于过滤后的信号做出准确的决策更为困难。此外，虽然该方法在输送机以恒定的速度移动时可能有效，但它在输送机加速、减速、打开或关闭时是不可靠的。

因此，需要一种牢靠的安全控制系统，其精确、可靠且成本合算地检测失准的或脱漏的梯级，同时完全符合当前的安全标准和规程。更具体地说，需要一种用于输送机的脱漏梯级检测系统，其不需要昂贵认证传感器，并且是冗余的，或者提供其自身的自检。此外，需要一种脱漏梯级检测系统，其提供具有较少噪声的交替的输出信号，并且使传感器输出信号相互关联，从而产生不依赖于输送机速度和时间的固定的参照值。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于检测在第一平台和第二平台之间延伸的输送机的脱漏梯级或失准梯级的装置。该装置包括至少一个驱动速度传感器，其设置为检测驱动速度并输出与驱动速度相对应的驱动脉冲信号；至少一个第一梯级传感器和至少一个第二梯级传感器，第一梯级传感器设置为检测第一平台处的各个梯级，并输出与第一平台处的梯级相对应的第一梯级脉冲信号，第二梯级传感器设置为检测第二平台处的各个梯级，并输出与第二平台处的梯级相对应的第二梯级脉冲信号；以及控制单元，其接收驱动脉冲信号和第一及第二梯级脉冲信号，控制单元设置为确定驱动脉冲信号的频率，确定每梯级间距的驱动脉冲比，确定第一和第二梯级脉冲信号之间的相位差，监测每梯级间距的驱动脉冲比和梯级脉冲信号相位差的变化，并且响应于所检测到的变化而提供指令以调整输送机的操作。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于检测在第一平台和第二平台之间延伸的输送机的脱漏梯级或失准梯级的方法。该方法包括如下步骤：确定与输送机速度相对应的驱动脉冲信号；确定与第一平台处的梯级相对应的第一梯级脉冲信号；确定与第二平台处的梯级相对应的第二梯级脉冲信号；确定每梯级间距的驱动脉冲比；确定第一和第二梯级脉冲信号之间的相位差；监测各个每梯级间距的驱动脉冲比和梯级脉冲信号相位差的变化；以及响应于所检测到的变化而提供指令以调整输送机的操作。

当结合附图时，在阅读以下详细说明后，本公开的这些以及其它方面将变得更为清晰明了。

附图说明

图1是输送机的透视图，该输送机结合了根据本公开的教导而建造的一种用于检测脱漏梯级的示例性安全控制系统；

图2是返回路径中接近楼梯平台的梯级的示意图；

图3是用于检测输送机中的脱漏梯级的示例性方法的流程图；

图4A-4B是在第一输送机速度和第二输送机速度下由各种传感器输出的脉冲信号的示意性的时序图；

图5A-5C是定位成检测自动扶梯梯级的梯级辊子轴的传感器的各种视图；且

图6A-6C是定位成检测后眼托板移动路径的传感器的各种视图。

虽然本公开容许各种修改和备选构造，但是图中已经显示了其某些说明性实施例，并且将在下面详细描述。然而应该懂得，其并不意图受限于所公开的特定形式，相反，其意图覆盖所有的修改、备选构造、以及落在本公开的精神和范围内的等效物。

详细描述

参照附图并尤其参照图1，提供并用标号100标出了一种示例性安全控制系统，或更具体地说，一种用于输送机的脱漏梯级检测装置。应该懂得，本公开的教导可用于构造以上的安全控制系统和用于检测脱漏的输送机梯级的装置，并且超出以下具体公开的内容。本领域中的普通技术人员将很容易懂得以下只是示例性实施例。

如图1中所示，提供了自动扶梯形式的示例性输送机10，其具有第一平台12、第二平台14、在第一和第二平台12,14之间延伸的多个移动托板或梯级16、以及沿着多个梯级16设置的移动扶手18。输送机10的梯级16被主驱动源(未显示)例如电动马达等所驱动，并被促使在平台12,14之间移动。主驱动源使驱动轴和相关联的齿轮旋转，从而使闭环梯级带或链条旋转，闭环梯级带或链条使梯级16的内表面从输送机10内机械地相互连接。在两个楼梯平台12,14的每一个内，链轮19引导梯级链条和连接的梯级16穿过弧线，以使梯级运动的方向反转，并以循环方式形成返回路径。扶手18通过类似的装置沿着梯级16以与梯级16相当的速度旋转地移动。

仍然参照图1，输送机10可装备安全控制装置，例如所示的脱漏梯级检测装置100。脱漏梯级检测器100可提供多个传感器和控制单元200，以便观测输送机10的各种参数。具体地说，脱漏梯级检测器100可观测输送机10的驱动速度、扶手18的速度、梯级16相对于各个楼梯平台12,14的存在等。为了确定输送机或驱动速度，脱漏梯级检测器100可提供驱动速度传感器102。驱动速度传感器102可包括一个或多个定位成紧靠链轮19的齿的电感传感器，链轮19驱动互连梯级的梯级链条。备选地，驱动速度传感器102可包括定位在链轮19的轴上的光电传感器或编码器，其设置为检测链轮19的旋转速度。为了精确地检测梯级16的存在或缺失，脱漏梯级检测器100可包括输送机10的楼梯平台12,14中的梯级辊子传感器104,106。具体地说，梯级辊子传感器104,106可包括近程传感器，其设置为检测梯级辊子或梯级辊子轴20中的金属，如图2中所示。脱漏梯级检测器100还可包括扶手传感器108，以观测扶手18的速率。脱漏梯级检测器100针对任何明显的变化和故障标识而监测传感器读数、或传感器读数的相关信号。一旦已经检测到变化或故障，脱漏梯级检测器100即可相应地提供必要的指令，以便调整输送机10的操作。例如，如果脱漏梯级检测器100检测到关键故障，脱漏梯级检测器100可将必要的指令或控制信号输出给相关联的输送机控制器110，以便使输送机10减速或停止。

如图3的流程图中所示，脱漏梯级检测器100使传感器提供的输出信号相互关联，以克服与现有技术的依赖于时间的梯级检测过程相关联的缺陷。更具体地说，脱漏梯级检测器100首先在步骤S1中确定交替的驱动脉冲信号，其代表输送机驱动速度并且与驱动速度传感器102的输出相对应。脱漏梯级检测器100还可在步骤S2中确定第一梯级脉冲信号，其代表由第一楼梯平台12的梯级辊子传感器104所检测的梯级16。类似地，脱漏梯级检测器100可在步骤S3中确定第二梯级脉冲信号，其与第二楼梯平台14的梯级辊子传感器106所检测的梯级16相对应。从这些脉冲信号，脱漏梯级检测器100能够确定固定的值或特征，其对于所讨述的输送机10是特有的。如图3中的步骤S4所示，脱漏梯级检测器100可确定在每梯级16或每梯级间距驱动脉冲信号中的脉冲数量之间的比率。此比率是与特定输送机10相关联的固定值或特征，并且不会随输送机速度或时间而变化。如步骤S5中所示，脱漏梯级检测器100还可确定与两个平台12,14相对应的第一和第二梯级脉冲信号之间的相位差。相位差是与输送机10相关联的另一固定值，并且不随输送机速度或时间而变化。在后续步骤S6中，脱漏梯级检测器100可监测每间距的脉冲比以及在第一和第二梯级脉冲信号之间的相位差两者的任何变化。有可能使脉冲信号相互关联以产生固定值，因为在主驱动轴的旋转速度和检测到下一梯级辊子或辊子轴20的时刻之间存在固定关系。因此，脱漏梯级检测器100能够在所有操作时刻有效地检测脱漏梯级，而与输送机速度、加速度、减速度等无关。此外，通过依赖于不止一种关系并产生冗余性，脱漏梯级检测器100更加可能检测真实故障，并较少可能触发错误肯定(false positive)。

转到图4A和图4B，提供了示例时序图来展示一种方法，通过该方法可确定脉冲对间距比和梯级脉冲信号之间的相位差。图4A的信号A显示了在第一速度下的输送机10的驱动脉冲信号。信号B和C显示了梯级脉冲信号，其分别代表在第一和第二平台12,14处检测的梯级。根据图3中绘出的方法，可将这些脉冲信号关联起来以产生固定值，即脉冲-间距比和相位差。例如，通过计数信号A中发生在信号B或C中的连续梯级脉冲之间的驱动脉冲的数量，脉冲间距比被确定为3:1。此外，通过比较在信号B和C之间的相位移，相位差可被确定为2π/3弧度或120°。

图4B的信号D，E和F的类似分析导致基本相同的结果，图4B显示了在第二速度下输送机10的驱动脉冲信号和梯级脉冲信号，第二速度是图4A示例的驱动速度的一半，并且梯级脉冲信号分别代表在第一和第二平台12,14处所检测的梯级。具体地说，如图4A的示例中一样，发生在信号E或F的连续的梯级脉冲之间的信号D中的驱动脉冲的数量被确定为3:1，并且信号E和F之间的相位差是2π/3弧度或120°。脉冲间距比和在梯级脉冲信号之间的相位差对于特定的输送机10保持固定不变，而与输送机速度、加速度、减速度等无关。然而，如果梯级16脱漏、失准和/或未检测到，其将对脉冲间距比以及在第一和第二平台12,14的梯级脉冲信号之间的相位差的即时改变。因此，脱漏梯级检测器100可设置为当且仅当脉冲间距比以及梯级脉冲信号之间的相位差两者有极大的偏差时起响应。

为了确保脱漏梯级的精确检测和有效地应用本文所公开的信号关联方法，应该正确地设置脱漏梯级检测器100的梯级检测传感器104,106。例如，脱漏梯级检测器100可能需要电感式近程传感器，其在存在金属时展现电气特征方面的变化。脱漏梯级检测器100还可能需要电感传感器输出交替信号。然而，设置为对经过梯级中的任何和所有金属起反应的电感传感器将输出对于梯级的全部间距，并因而对于相关联的梯级链条的全长的非交替连续信号。因此，传感器必须设置并仔细地定位，以便只对经过梯级的一小部分起反应，从而实现非连续的交替输出，如图5A-5C和6A-6C中所示。在图5A-5C的示例性实施例中，自动扶梯类型的输送机10a的近程传感器104a尺寸设置为只瞄准经过梯级16a的梯级辊子轴20a，并放置成极其紧密地接近梯级辊子轴20a的路径。在图6A-6C的示例性实施例中，移动路径或输送机10b的近程传感器104b尺寸设置为只瞄准经过托板或梯级16b的后眼托板22b，并放置成极其紧密地接近后眼托板22b的路径。

基于前述，可以看出本公开可为输送机例如自动扶梯、自动人行道、移动人行道等提供克服现有技术中的缺陷的脱漏梯级检测系统。更具体地说，本公开提供了用于确定代表输送机速度的交替驱动脉冲信号，确定代表各个楼梯平台处所检测的梯级的脉冲信号，并为检测失准梯级或脱漏梯级的目的而将信号关联起来的方法。通过关联输送机的传感器输出信号，可以确定对于所讨论的输送机特有的固定的参照值或特性。这些固定值可包括例如驱动脉冲对梯级间距的比率以及梯级脉冲信号之间的相位差，并且对于输送机速度和时间是无关紧要的。通过利用不止一个固定值作为参照，本公开提供了冗余性和在输送机的任何速度或加速度下的脱漏梯级的检测功能。此外，通过提供交替脉冲信号形式的传感器输出，可以构造完全符合目前安全标准和规程的输送机，而不需要用于测量完整性的昂贵的认证传感器。

虽然仅仅阐述了某些实施例，但是对于本领域中的技术人员而言，从上面的描述将明晰备选方案和改型。这些以及其它备选方案被认为是等效的，并且在本公开的精神和范围内。

Claims (17)

1. 一种用于检测在第一平台(12)和第二平台(14)之间延伸的输送机(10,10a,10b)的脱漏或失准梯级(16,16a,16b)的装置(100)，包括：

至少一个驱动速度传感器(102)，其设置为检测驱动速度并输出与所述驱动速度相对应的驱动脉冲信号；

至少一个第一梯级传感器(104,104a,104b)和至少一个第二梯级传感器(106)，所述第一梯级传感器(104,104a,104b)设置为检测所述第一平台(12)处的各个梯级(16,16a,16b)，并输出与所述第一平台(12)处的梯级(16,16a,16b)相对应的第一梯级脉冲信号，所述第二梯级传感器(106)设置为检测所述第二平台(14)处的各个梯级(16,16a,16b)，并输出与所述第二平台(14)处的梯级(16,16a,16b)相对应的第二梯级脉冲信号；和

控制单元(200)，其接收所述驱动脉冲信号和所述第一梯级脉冲信号以及所述第二梯级脉冲信号，所述控制单元(200)设置为确定所述驱动脉冲信号的频率，确定每梯级间距的驱动脉冲比，确定所述第一梯级脉冲信号和所述第二梯级脉冲信号之间的相位差，监测所述每梯级间距的驱动脉冲比和所述梯级脉冲信号相位差的变化，并且响应于所检测的变化而提供指令以调整所述输送机(10,10a,10b)的操作。

2. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述控制单元(200)仅响应于所述每梯级间距的驱动脉冲比和所述梯级脉冲信号相位差两者的检测到的变化而提供指令以调整所述输送机(10,10a,10b)的操作。

3. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述第一和第二梯级传感器(104,104a,104b,106)的每一个均设置为仅检测相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的梯级辊子轴(20,20a)。

4. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述第一和第二梯级传感器(104,104a,104b,106)的每一个均设置为仅检测相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的后眼托板(22b)。

5. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，至少其中一个所述梯级传感器(104,104a,104b,106)设置为仅检测相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的梯级辊子轴(20,20a)，并且至少其中一个所述梯级传感器(104,104a,104b,106)设置为仅检测相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的后眼托板(22b)。

6. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，在所述输送机(10,10a,10b)的加速和减速期间，所述每梯级间距的驱动脉冲比和所述梯级脉冲信号相位差的每一个均保持基本恒定。

7. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述驱动速度传感器(102)是编码器。

8. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述驱动速度传感器(102)是近程传感器。

9. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述第一和第二梯级传感器(104,104a,104b,106)的每一个均为近程传感器。

10. 根据权利要求8所述的装置(100)，其特征在于，所述第一和第二梯级传感器(104,104a,104b,106)的每一个均为电感传感器。

11. 根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)还包括扶手速度传感器(108)。

12. 一种用于检测在第一平台(12)和第二平台(14)之间延伸的输送机(10,10a,10b)的脱漏或失准梯级(16,16a,16b)的方法，包括如下步骤：

确定与所述输送机(10,10a,10b)的速度相对应的驱动脉冲信号；

确定与所述第一平台(12)处的梯级(16,16a,16b)相对应的第一梯级脉冲信号；

确定与所述第二平台(14)处的梯级(16,16a,16b)相对应的第二梯级脉冲信号；

确定每梯级间距的驱动脉冲比；

确定所述第一梯级脉冲信号和所述第二梯级脉冲信号之间的相位差；

监测所述每梯级间距的驱动脉冲比和所述梯级脉冲信号相位差的每一个的变化；且

响应于所检测的变化而提供指令以调整所述输送机(10,10a,10b)的操作。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供指令以调整所述输送机(10,10a,10b)的操作的步骤仅响应于所述每梯级间距的驱动脉冲比和所述梯级脉冲信号相位差两者的检测到的变化而发生。

14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一梯级脉冲信号和所述第二梯级脉冲信号的每一个与相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的梯级辊子轴(20,20a)相对应。

15. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一梯级脉冲信号和所述第二梯级脉冲信号的每一个均与相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的后眼托板(22b)相对应。

16. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，至少其中一个所述梯级脉冲信号与相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的梯级辊子轴(20,20a)相对应，并且至少其中一个所述梯级脉冲信号仅与相应平台(12,14)处的各个梯级(16,16a,16b)的后眼托板(22b)相对应。

17. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述输送机(10,10a,10b)的加速和减速期间，所述每梯级间距的驱动脉冲比以及所述第一和第二梯级脉冲信号之间的相位差的每一个均保持基本恒定。