CN104828686A - 自动扶梯的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动扶梯的保护装置，包括保护盒，保护盒内固定设置有光电传感器、信号处理装置，光电传感器采集信号并传递给信号处理装置；信号处理装置对光电传感器发送的信号进行处理，并根据处理结果向自动扶梯控制***发送指令，使自动扶梯缓停车或者急停。本发明能够保证在发生伤害事故之前准确地检出有被夹伤风险的乘客，根据乘客所处位置的不同选择语音提醒或停车以起到保护的作用。

Description

自动扶梯的保护装置

技术领域

本发明涉及一种自动扶梯的附件，具体涉及一种自动扶梯的保护装置。

背景技术

自动扶梯在使用过程中，乘客（尤其是孩童）由于疏忽误将身体探出扶手外，随着自动扶梯移动至自动扶梯与楼层楼板之间的夹角或者是两台交叉自动扶梯形成的夹角处，非常容易发生夹人的伤害事故。此类事故一出无论是对于受伤害的乘客而言还是扶梯管理方还是自动扶梯的生产厂商都会产生不可估量的损失。

新颁布的GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中A.2.4节规定，在与楼板交叉处以及各交叉设置的自动扶梯或自动人行道之间，应在扶手带上方设置一个无锐利边缘的垂直防护挡板，其高度不应小于0.3m，且至少延伸至扶手带下缘25mm处，例如：采用一块无孔的三角板。

乘客撞到该防护挡板后会自行将探出扶手的身体收回，此类方法在自动扶梯高速运行时不会发生身体被夹伤的情况，但是通过碰撞提醒乘客处于危险区域会给乘客带来痛苦。

因此需要一种保护装置能够在碰撞前检测到乘客的非正常搭乘。日本特开平10-297865号公报公开了一种保护装置，可以沿着自动扶梯的扶手装设红外线传感器或者是毫米波传感器，探测乘客在扶手上的搭乘情况，并播放注意广播。此类方法虽然能够在碰撞前检测到有物体处于非安全区域，但是不能区分该物体是随自动扶梯运动的人体还是如建筑物承重梁之类的固定物体，因此只能作语音提醒，不能干预自动扶梯的运行状态，仍然有可能发生碰撞或是夹人事故。

因此要求保护装置能够区分被检测物体是否随着自动扶梯向交叉处运动。中国发明专利CN101676188B公开了一种自动扶梯的保护装置，该装置能尽早检测出乘客的异常状态并进行必要的注意提醒。其在自动扶梯与顶棚之间或在交叉的两台自动扶梯间的夹角部设有保护板，在保护板上设有摄像机，并且保护装置具有根据该摄像机的影像来预备性探测乘客的异常搭乘的图像处理机构，在判定为乘客异常搭乘时，播放提醒注意广播或者使自动扶梯的运行停止或缓停止。虽然此类方法能够在碰撞之前检测到物体处于非安全区域，而且能够判断物体的运动，但是图像处理算法复杂，对整个保护***性能要求相对高；且图像为二维范畴，在实际的检测中不能准确的对三维空间中的运动物体进行判断，容易受到外界因素干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动扶梯的保护装置，它可以在不影响乘客乘坐舒适性的同时保护乘客的安全。

为解决上述技术问题，本发明自动扶梯的保护装置的技术解决方案为：

包括保护盒，保护盒内固定设置有光电传感器、信号处理装置，光电传感器采集信号并传递给信号处理装置；信号处理装置对光电传感器发送的信号进行处理，并根据处理结果向自动扶梯控制***发送指令，使自动扶梯缓停车或者急停；光电传感器每隔固定时间发射并接收x束光束，x≥1，根据光束往返的时间计算被检测到的物体与光电传感器沿扶手带方向的最小距离d_min；光电传感器将最小距离d_min每隔固定时间发送至信号处理装置，信号处理装置通过比较相邻两次的最小距离d_min值进行判断，若最小距离d_min随时间减小，则判定为乘客有被夹伤的风险，此时保护装置动作；若最小距离d_min不随时间变化则视为有物体干扰不作响应；根据最小距离d_min值的大小设定不同的保护等级，不同保护等级采取不同（如仅语音提醒、语音提醒并缓停车、语音提醒且急停）的保护方式。

所述最小距离d_min的计算方法如下：

其中，t_往返min为光束往返的最小时间，c为光速；d_min的计算精度为cm级；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2。

所述保护等级的设定方法是：光电传感器所发射并接收的x束光束构成保护范围，该保护范围为扶手带的外侧区域；将保护范围根据物体与光电传感器沿扶手带方向的距离的大小划分为n个区域，各区域与光电传感器的最大距离值设为该区域的阈值d_n，其中n为保护区域的序号，n≥1；若d_n-1＜d_min≤d_n，或者n=1时0＜d_min≤d₁，则判定为物体落入第n保护区域中，在设定时间t_n中d_min一直落在该范围内且始终保持减小则保护装置动作；其中，根据保护区域与光电传感器的距离采取不同等级的保护方式。

所述信号处理装置通过比较相邻两次的最小距离d_min值进行判断的方法如下：

若d_min随时间减小量小于设定阈值d₀则判断为有干扰；

若d_min随时间减小量大于等于设定阈值d₀则判定为d_min减小，即物体发生靠近光电传感器的运动；对d_min的当前值进行判断：

若d_n-1＜d_min≤d_n，则视为物体落入第n保护区域中，借助第n计时器判断d_min落在该区域且不断减小的持续时间超过设定时间t_n则进入第n安全状态；

若d_min经过判断不属于上述任何情况则判定为保护装置失效，则自动扶梯急停。

所述设定阈值d₀的计算方法为：

d₀=v×t_S1

其中，v为自动扶梯的名义速度，t_S1为光电传感器发射接收光束的间隔时间。

所述第n安全状态是指：信号处理装置向自动扶梯控制***发送指令，控制语音播报装置发出报警提示、断开自动扶梯安全回路使自动扶梯急停、控制自动扶梯缓停车。

所述设定时间t_n的计算方法为：

当n＞1时，t_n＝（d_n-d_n-1）/v×系数

当n=1时，t₁＝d₁/v×系数

其中，v为自动扶梯的名义速度，单位m/s；系数的取值范围为0～0.5。

所述信号处理装置与语音播报装置相连；语音播报装置固定设置于保护盒中，语音播报装置用于播放报警语音以提醒乘客。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明能够保证在发生伤害事故之前准确地检出有被夹伤风险的乘客，根据乘客所处位置的不同选择语音提醒或停车以起到保护的作用。

本发明能够利用三维空间中比较直观的距离值判断被检测物体的运动状态，防止检测到诸如土建承重梁等固定物体对判断产生干扰，也因此能够根据检测结果的危险等级干预自动扶梯运行状态，在发生碰撞伤害之前控制自动扶梯缓停车或急停。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明自动扶梯的保护装置的安装位置示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明的工作原理示意图；

图4是本发明的实施例的各保护区域的范围示意图。

图中附图标记说明：

1为保护盒，        2为光电传感器，

3为信号处理装置，  4为语音播报装置，

5为扶手带，        6为梯级，

7为乘客，          8为建筑物承重梁，

9为楼层楼板。

具体实施方式

如图1所示，本发明自动扶梯的保护装置，包括保护盒1，保护盒1为保护板与侧板所组成的中空的盒状结构，安装在自动扶梯与楼层楼板9之间的夹角处或是两台交叉的自动扶梯之间的三角区域；

如图2所示，保护盒1内固定设置有光电传感器2、信号处理装置3、语音播报装置4，光电传感器2安装于保护板上，用于采集信号并传递给信号处理装置3；信号处理装置3用于对光电传感器2发送的信号进行处理，并根据判断结果向自动扶梯控制***发送指令，使自动扶梯缓停车或者急停；信号处理装置3与语音播报装置4相连，当站在梯级6上的乘客7处于非安全区域时语音播报装置4能够起到报警的作用，当信号处理装置3判定乘客7有被夹伤风险时，语音播报装置4发出语音提醒，警告乘客7处于非安全区域；保护板上设置有扬声器孔，语音播报装置4正对扬声器孔；

自动扶梯运行时，光电传感器2每隔固定时间t_S1（t_S1可调整）发射并接收x束光束（x≥1），根据光束往返的时间计算被检测到的物体与光电传感器2沿扶手带5方向的距离d₁、d₂…d_x（x≥1），通过比较得到最小距离d_min；

最小距离d_min的计算方法如下：

其中，t_往返min为光束往返的最小时间，c为光速；d_min的计算精度为cm级；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2。

光电传感器2将计算得到的最小距离d_min每隔固定时间t_S2（t_S2可调整）发送至信号处理装置3，信号处理装置3通过比较相邻两次的最小距离d_min值进行判断，若最小距离d_min随时间减小，则判定为乘客7有被夹伤的风险，此时保护装置动作；若最小距离d_min不随时间变化则视为有物体干扰不作响应；

根据最小距离d_min值的大小设定不同的保护等级，不同保护等级采取仅语音提醒、语音提醒并缓停车、语音提醒且急停等保护方式。

保护等级的设定方法是：

光电传感器2所发射并接收的x束光束构成保护范围，该保护范围为扶手带5的外侧区域；将保护范围根据物体与光电传感器2沿扶手带5方向的距离的大小划分为n个区域，各区域与光电传感器2的最大距离值设为该区域的阈值d_n（n为保护区域的序号，n≥1）；若d_n-1＜d_min≤d_n（当n=1时0＜d_min≤d₁），则判定为物体落入第n保护区域中，在设定时间t_n中d_min一直落在该范围内且始终保持减小则保护装置动作；其中，根据保护区域与光电传感器2的距离即危险等级采取不同等级的保护方式。

如图3所示，可以将保护范围设定为三级，即第三保护区域、第二保护区域、第一保护区域；若有物体进入三者中任意区域则光电传感器2判定为有物体处于非安全区域。

信号处理装置3根据相邻两次的最小距离d_min值进行判断的方法如下：

若d_min随时间减小量小于设定阈值d₀则判断为有干扰；

设定阈值d₀的计算方法为：

d₀=v×t_S1

其中，v为自动扶梯的名义速度，t_S1为光电传感器2发射接收光束的间隔时间；

若d_min没有发生变化，如建筑物承重梁8落在保护范围内但是d_min不发生变化，则判定为干扰不响应；

若d_min随时间减小量大于等于设定阈值则判定为d_min减小，即物体发生靠近光电传感器2的运动；对d_min的当前值进行判断：

若d₂＜d_min≤d₃，则视为物体落入第三保护区域中，借助第三计时器判断d_min落在该区域且不断减小的持续时间超过设定时间t₃则进入第三安全状态；

若d₁＜d_min≤d₂，则视为物体落入第二保护区域中，借助第二计时器判断d_min落在该区域且不断减小的持续时间超过设定时间t₂则进入第二安全状态；

若0＜d_min≤d₁，则视为物体落入第一保护区域中，借助第一计时器判断d_min落在该区域且不断减小的持续时间超过设定时间t₁则进入第一安全状态；

若d_min经过判断不属于上述任何情况则判定为保护装置失效，则自动扶梯急停。

第一安全状态：信号处理装置3向自动扶梯控制***发送指令，控制语音播报装置4发出报警提示（请紧握扶手注意安全）同时断开自动扶梯安全回路使自动扶梯急停；

第二安全状态：信号处理装置3向自动扶梯控制***发送指令，控制语音播报装置4发出报警提示（请安全乘梯，不要将身体探出扶手外）同时控制自动扶梯缓停车；

第三安全状态：信号处理装置3向自动扶梯控制***发送指令，控制语音播报装置4发出报警提示（请安全乘梯，不要将身体探出扶手外）。

本发明在发生伤害事故之前，通过光电传感器检测并计算乘客与传感器的距离，由信号处理装置判断乘客运动状态，当乘客在接近传感器时判定为有夹伤风险，根据乘客与传感器的距离采取不同等级保护方式，分别为仅语音提醒、语音提醒并缓停车、语音提醒且急停等。

以一台名义速度为0.5m/s的自动扶梯为例，如图4所示，传感器的最大检测距离为4m，若d_min在设定时间20ms内减小量不小于设定阈值1cm，则判定为物体发生靠近光电传感器2的运动，对d_min的当前值进行判断：

若1.5m＜d_min≤4m且d_min不断减小的持续时间超过1s（该段保护区域沿扶手带方向总长4m-1.5m=2.5m，经过该区域需要花费时间t=2.5/0.5=5s，取t₃=0.2t=1s，下面算法相同）则语音装置报警；

若0.5m＜d_min≤1.5m且d_min不断减小的持续时间超过0.4s则语音装置报警且自动扶梯缓停车；

若0m＜d_min≤0.5m且d_min不断减小的持续时间超过0.2s则语音装置报警且自动扶梯急停。

文中未注明物理量的单位均为国际单位制。

Claims (8)

1.一种自动扶梯的保护装置，其特征在于：包括保护盒，保护盒内固定设置有光电传感器、信号处理装置，光电传感器采集信号并传递给信号处理装置；信号处理装置对光电传感器发送的信号进行处理，并根据处理结果向自动扶梯控制***发送指令，使自动扶梯缓停车或者急停；

光电传感器每隔固定时间发射并接收x束光束，x≥1，根据光束往返的时间计算被检测到的物体与光电传感器沿扶手带方向的最小距离d_min；

光电传感器将最小距离d_min每隔固定时间发送至信号处理装置，信号处理装置通过比较相邻两次的最小距离d_min值进行判断，若最小距离d_min随时间减小，则判定为乘客有被夹伤的风险，此时保护装置动作；若最小距离d_min不随时间变化则视为有物体干扰不作响应；

根据最小距离d_min值的大小设定不同的保护等级，不同保护等级采取不同的保护方式。

2.根据权利要求1所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述最小距离d_min的计算方法如下：

其中，t_往返min为光束往返的最小时间，c为光速；d_min的计算精度为cm级；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2；

或者，

其中，t_往返min1、t_往返min2、…、t_往返mink为光束往返的k个最小时间，k≥2。

3.根据权利要求1所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述保护等级的设定方法是：

光电传感器所发射并接收的x束光束构成保护范围，该保护范围为扶手带的外侧区域；将保护范围根据物体与光电传感器沿扶手带方向的距离的大小划分为n个区域，各区域与光电传感器的最大距离值设为该区域的阈值d_n，其中n为保护区域的序号，n≥1；若d_n-1＜d_min≤d_n，或者当n=1时0＜d_min≤d₁，则判定为物体落入第n保护区域中，在设定时间t_n中d_min一直落在该范围内且始终保持减小则保护装置动作；其中，根据保护区域与光电传感器的距离采取不同等级的保护方式；d_n的单位m。

4.根据权利要求1或3所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述信号处理装置通过比较相邻两次的最小距离d_min值进行判断的方法如下：

若d_min随时间减小量小于设定阈值d₀则判断为有干扰；

若d_min随时间减小量大于等于设定阈值d₀则判定为d_min减小，即物体发生靠近光电传感器的运动；对d_min的当前值进行判断：

若d_n-1＜d_min≤d_n，则视为物体落入第n保护区域中，借助第n计时器判断d_min落在该区域且不断减小的持续时间超过设定时间t_n则进入第n安全状态；

若d_min经过判断不属于上述任何情况则判定为保护装置失效，则自动扶梯急停。

5.根据权利要求4所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述设定阈值d₀的计算方法为：

d₀=v×t_S1

其中，v为自动扶梯的名义速度，单位m/s，t_S1为光电传感器发射接收光束的间隔时间，单位s。

6.根据权利要求4所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述第n安全状态是指：信号处理装置向自动扶梯控制***发送指令，控制语音播报装置发出报警提示、断开自动扶梯安全回路使自动扶梯急停、控制自动扶梯缓停车。

7.根据权利要求4所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述设定时间t_n的计算方法为：

当n＞1时，t_n＝（d_n-d_n-1）/v×系数

当n=1时，t₁＝d₁/v×系数

其中，v为自动扶梯的名义速度，单位m/s；系数的取值范围为0～0.5。

8.根据权利要求1所述的自动扶梯的保护装置，其特征在于：所述信号处理装置与语音播报装置相连；语音播报装置固定设置于保护盒中，语音播报装置用于播放报警语音以提醒乘客。