自动人行道踏板系统及安全警示设计

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：踏板是自动人行道运载乘客的部分，与自动扶梯相似，它也是由踏板、踏板链、驱动主机、主驱动轴、踏板链张紧装置等组成。踏板的宽度踏板与梯级一样，其宽度关系到自动人行道的输送能力及乘客的安全。此外，部分客户会要求制造厂提供带两侧黄色警戒线的踏板，以提醒乘客不要靠近围裙板，降低安全风险。对于采用胶带式传动的自动人行道，胶带的静载试验与梯级、踏板有所区别。

踏板是自动人行道运载乘客的部分，与自动扶梯相似，它也是由踏板、踏板链、驱动主机、主驱动轴、踏板链张紧装置等组成。

1.踏板（胶带）

踏板（胶带）是自动人行道上运送乘客的承载部件，是乘客站立的地方，在踏板链的带动下往前（向上或向下）循环运动，如图12-3-6所示。

（1）踏板的宽度

踏板与梯级一样，其宽度关系到自动人行道的输送能力及乘客的安全。因此，踏板的宽度设计要求如下：一般情况下，自动人行道踏板的宽度需控制在0.58～1.1m之间，对于水平型自动人行道，其宽度可放宽到1.65m。通常，各厂家常用的踏板宽度有0.80m、1.00m、1.20m、1.40m和1.60m几种。在公共交通型的水平型自动人行道中常用的有1.2m和1.6m两种规格。在机场，特别是繁忙的中转机场中，由于乘客常常携带随身行李，因此1.6m的水平型自动人行道特别流行。而在商用型的倾斜式人行道中，常见的规格则为1.0m，在商场中使用最普遍。

图12-3-6 自动人行道的踏板

（2）踏板的节距

踏板通常直接连接于两侧的踏板链上，组成一个稳定的给乘客站立的平面。不同于梯级的连接结构，踏板上没有自己的滚轮。踏板的节距是指与踏板连接的踏板链上前后两个滚轮之间的距离。因此踏板的节距直接与所选配的踏板链的节距相同。各品牌的踏板节距会有所不同，最常见的有120mm、270mm和400mm左右三种规格。普通商用型自动人行道，由于其宽度一般在1m及以下，因此多采用较短的节距。而用于机场及公共交通客流的水平型自动人行道，因其宽度多为1.6m，所以它们多采用大节距（如400mm左右）的踏板。

（3）踏板（胶带）表面结构

使用在自动人行道上的踏板或胶带，其表面均带有齿槽，而且齿槽的方向与自动人行道的运行方向相同，踏板（胶带）齿槽尺寸如图12-3-7所示。

踏板齿槽的尺寸一般为：b₇为5～7mm、b₈为2.5～5mm、h₇≥10mm。

如采用胶带式，其尺寸要求则稍有不同，通常为：b₇为4.5～7mm、b₈为4.5～8mm、h₇≥5mm。

图12-3-7 踏板（胶带）齿槽尺寸

踏板（胶带）在进入上下水平段时的运动中，踏板（胶带）上的齿槽与梳齿板上的梳齿相啮合，没有连续间隙，以保证乘客在静态建筑物与动态运行的自动人行道间的状态更换时的安全。

同时，踏板（胶带）与梯级相同，乘客站立的表面的齿槽需要有一定的防护性能，以保证乘客不会在自动人行道中走动时滑倒。而且，不同使用环境下的防滑等级要求各有不同，其等级要求与自动扶梯相同，即室内梯不小于R9级，室外梯则要求至少为R10级。

（4）踏板的种类

常用踏板的种类有整体型和组合型两种，如图12-3-8和图12-3-9所示。

1）整体型踏板使用铝合金压铸一次成形。压铸成形后的踏板与梯级一样，也需要经过适当的机械加工，对踏板表面进行去毛刺处理。踏板的表面一般还需要进行喷涂、磨光处理。此外，部分客户会要求制造厂提供带两侧黄色警戒线的踏板，以提醒乘客不要靠近围裙板，降低安全风险。但是，由于自动人行道与自动扶梯的结构不同，踏板与围裙板间不存在垂直方向上的相对运动，因此，安装不带黄色警戒线踏板的自动人行道与安装带黄色警戒线踏板的自动人行道具有同等的安全性。

图12-3-8 整体型踏板

图12-3-9 组合型踏板

2）组合型踏板的结构与组合梯级的结构原理相同，如图12-3-9所示，踏板踏面、支撑架都用普通钢板冲压而成。其中踏板踏面又分为底板和面板，底板用较厚的普通钢板制造，面板由不锈钢薄板经专用设备制成齿槽板。各部分用螺栓、螺钉连接加固。这种踏板由于踏板面是用不锈钢制造的，又称为不锈钢踏板。由于踏板表面是不锈钢齿槽板，用螺钉固定在底板上之后，周边需要用工程塑料制成的黄色或黑色边线条收口。这种踏板外型美观使用广泛，缺点是整体防锈性能不如铝合金踏板，因此常用在商场等环境条件较好的室内梯上。

（5）踏板的动态位置要求

踏板安装于踏板链上，运送乘客从一个区域到另一个区域。为减少由于踏板间的间隙卡入异物而造成乘客乘梯危险的安全隐患，要求两相邻踏板间的间隙在工作区段的任意位置内均不大于6mm。在过渡曲线区段中，如果踏板的前缘与相邻踏板的后缘是相啮合结构，则其最大间隙可放宽至8mm如图12-3-10所示；如果是不相啮合结构则仍应不大于6mm。

图12-3-10 踏板前缘和后缘啮合的踏板式自动人行道踏板间隙和啮合深度

a）上下出入口 b）过渡曲线区段

（6）踏板的强度要求与测试方法

踏板作为直接提供乘客站立及运送部件，它的设计需要考虑作用于其上的乘客重量以及正常运行时由导轨、导向和驱动系统所施加的所有可能的载荷和扭曲作用，同时还需要考虑在不同的使用环境（在可能的温度、紫外线、湿度、腐蚀等条件下）在规定的使用寿命周期内，均具有可靠的强度。

与梯级的设计要求相同，踏板也需承受6000N/m²的均布载荷力。而对于胶带式的自动人行道，胶带及其支撑系统的承载能力按胶带的有效宽度乘以1.0m长的面积为单元进行校验，以确保其达到标准的要求。

同理，踏板也需要进行型式试验，需要满足踏板的静载试验、动载试验和扭曲试验的要求。其测试方法步骤与梯级相同。

20世纪90年代以前，踏板多采用整体压铸铝，整体式压铸踏板由于是通过模具一次压铸成形，因此零件的尺寸、刚性及一致性较好。在20世纪90年代起，也开始出现金属组合型踏板。对于组合型踏板，要求它的所有零件均可靠连接，在整个产品使用周期内不能出现任何松动现象。踏板的固定件或镶嵌件还需承受梳齿板电气安全装置动作所产生的反作用力而不出现任何松动。

对于采用胶带式传动的自动人行道，胶带的静载试验与梯级、踏板有所区别。该静载试验是在张紧至运行条件下的胶带上，在两侧支撑滚轮中间放置一块0.15m×0.25m×0.025m的钢垫板，而且该垫板的纵向轴线需与胶带的纵轴平行，然后垂直施加一个750N的作用力（该力包括钢垫板的重量），胶带中央的挠度需小于等于0.01倍Z的要求，如图12-3-11所示。

图12-3-11 胶带的静载试验 Z—支撑滚轮间的横向距离

2.踏板链

踏板链一般由左右两根单独链条，或左右链条及连接左右链条的中间轴组成，用于牵引安装在它上面的踏板来运送乘客。

与自动扶梯梯级链的设计不同，如果踏板在工作区段内的平行运动除踏板链外还有其他机械方式来保证，则允许采用一根链条进行驱动。不过，常见的自动人行道多采用两根踏板链进行驱动。

自动人行道对踏板的驱动除踏板链结构外，还有一种中间驱动的推动式齿条链结构。在制造业内，厂家采用的多为链条结构。

（1）基本结构与种类

踏板链的结构与梯级链相似，踏板链一般由内链板、外链板、销、套筒、滚轮、卡簧和踏板安装紧固件等零件组成。按滚轮安装方式分有滚轮内置式和滚轮外置式两种结构。通常，大部分的自动人行道的踏板链采用滚轮内置的形式。

在商用梯型中，踏板链为左右两条单独的链条，将踏板安装在两侧链条的短轴上，使其连成一个整体，如图12-3-12所示。

在公交型的自动人行道中，由于踏板较宽，为提高踏板链的整体刚性，通常有一根连接左右两侧踏板链的踏板链连接轴，使其连成一个稳定的整体。踏板则安装在这根连接轴上的紧固件上。如图12-3-13所示。

（2）踏板链零件的材料选用及要求

踏板链的结构、设计及功能与梯级链基本相同，它作为直接输送乘客的踏板的运动牵引部件，同样需要具备足够的强度。以静载荷5000N/m²的情况下，链条的最小破断强度不小于5倍安全系数的要求。而且，以牵引结构方式带动踏板运动的踏板链，长期处于受力张紧状态。在运动过程中，容易令链板与销轴及套筒在连接处由于相互间的旋转运动产生磨损，令两销轴孔间距离变大，从而使链条伸长。因此，踏板链上各零件的材料选用与梯级链相同，需同时满足强度及耐磨损性能的要求。

踏板链中链板、销轴、套筒、连接轴和滚轮等零件的材料选用及热处理要求与梯级链基本相同，具体可参见梯级链的设计部分。

图12-3-12 短轴式踏板链

图12-3-13 长轴式踏板链

（3）踏板链的设计及认证

踏板链的设计与梯级链的设计相同，采用无限疲劳寿命设计。

在链条的设计上，各厂家对链板孔距公差及长度要求会稍有不同，但一般来说，每十节左右两条的长度公差要求小于0.2mm，以确保左右两根链条的同步性。而且，链条在制造上，生产商除了严格按照设计要求的尺寸公差进行生产外，还需在装配中对左右完整的链条进行配对，并进行预拉，以保证其长度及节距的一致性。为此，链条的总体长度公差需小于0.1%，左右两根链条的同步精度需要控制在0.3mm以内。

踏板链的设计，需进行破断强度安全系数计算校核及销轴比压的计算，以确定其设计的使用寿命。踏板链具体的破断强度及销轴比压的计算公式及载荷假定，可参考梯级链的设计计算。

链条作为自动扶梯及自动人行道的安全部件之一，须进行型式试验取得合格证后方可进行生产。在型式试验中，须提供各零件的材质的分析报告，以确保零件材料满足规范中定义的钢铁材料标准要求。同时，还需提供不小于5节的踏板链试样，用以进行几何尺寸、节距精度、同步精度等检查及抗拉强度试验，以确保各项指标满足要求。

（4）踏板链的润滑

踏板链的润滑方式与梯级链基本相同，有滴油式、注脂式等，绝大部分厂家的链条均采用滴油式设计。链条通过自动或手动润滑系统定期进行润滑，具体的润滑间隔取决于不同厂家的设计。一般情况下，检查润滑的间隔不长于一个月，在地铁等公交使用条件下或室外使用的链条，润滑的频率更密、间隔时间更短，常见以15天为一个检查周期。

（5）胶带驱动的要求

胶带作为自动人行道的另一种驱动方式中直接承载乘客的部件，为保证乘客的乘梯安全，胶带及其接头的强度需在规定的制动载荷及制停距离要求下，安全系数不小于5。

胶带一般由滚筒进行驱动，并且具有连续和自动张紧的功能。为保证其功能的有效性，该张紧装置通常不允许采用拉伸式的弹簧结构，而采用其他机械方式进行张紧，如重块等方式。如采用重块张紧，则需设计一套安全装置，确保悬挂重块的装置一旦断裂时，重块能及时安全的截住，不会造成胶带的损伤。

3.驱动主机

驱动主机是自动人行道的核心及动力输出部分，由电动机、减速箱和制动器等组成。与自动扶梯使用的主机相同，具体设计要求及计算见本书第三章第二节。

4.主驱动轴

主驱动轴安装于桁架的上部，是驱动主机动力的传递部件，通过踏板链和扶手带驱动链驱动踏板及扶手带运动。其结构种类，安装方式等与自动扶梯相同，详见本书第三章的第三节中主驱动轴部分。

5.踏板链张紧装置

踏板链张紧装置安装于桁架的下部，起张紧踏板链的作用。该装置只应用于牵引式的传动链条设计系统，而对于使用推动式传动方式的驱动系统，则不需要张紧装置，只需在下部安装回转装置，令踏板链带动踏板循环输送乘客。

张紧架的结构与种类与自动扶梯基本相同。一般来说，商用性的水平式自动人行道多采用滑动式张紧架。对于倾斜式的商用型自动人行道及公交型的自动人行道，则多选用滚动式张紧架，以降低张紧架内回环导轨由于滚轮运动而造成的磨损，提高该部件的使用寿命。

在自动人行道中，工作区段的距离通常较长，相应的踏板链长度也有所增加，为使踏板链正常运行，所需张紧链条的力通常要比自动扶梯大，具体的数值取决于各部件及各生产厂的设计。一般情况下，张紧力约为3000N，对于特别长的自动人行道张紧力还会更大。

对于胶带式的自动人行道，其驱动及张紧通常由滚筒实现。在自动人行道的两端安装的滚筒装置，其设计与普通滚筒式传送带相同。传送带的设计在工业应用中已很成熟，就不再作详细的介绍。由于橡胶皮带的材料在恶劣环境中的使用寿命较金属踏板要短，近年来客户的选用频率逐渐变小。

自动人行道踏板系统及安全警示设计

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