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曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间的探讨

近年来,因为电梯冲顶或蹾底引起的伤害事故屡见报端[1-4]。当电梯发生冲顶或蹾底时,处于电梯轿顶或底坑中的人员可能会受到伤害,因此在电梯轿顶和底坑区域中设置用于人员避险的空间非常必要。在本文中,笔者从国家标准和安全技术规范出发,总结并分析避险空间的尺寸及意义,引用国内外人体工效学的数据,说明这些尺寸的合理性。同时,结合国家标准指出避险空间落实中的困难,给出了从标准制订角度减少曳引驱动电梯井道顶层高度和底坑深度的技术建议。

1 电梯轿顶和底坑中避险空间的重要性

电梯井道的顶层高度和底坑深度等尺寸是建筑设计阶段必须考虑的重要参数。如果在建筑设计阶段预留的尺寸偏小,后期将影响电梯的选择,最终影响建筑交付后客户的体验感。电梯井道的顶层高度和底坑深度也是电梯交付客户使用前,特种设备监督部门检验的重要参数。如果其尺寸不满足电梯安全技术规范的要求,电梯将不能被批准投入使用。而电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸又在很大程度上影响了电梯井道顶层高度和底坑深度。因此在电梯的设计、选型和验收阶段应重视电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸的检查和校对。

在电梯发生冲顶或蹾底的危险情况下,避险空间对轿顶或底坑人员的保护非常重要。避险空间尺寸设置的越大,对处于危险状态的人员的保护就越有利。但是当避险空间的尺寸设置较大时,电梯井道顶层高度和底坑深度可能随之增加,建筑也会受到影响。而当避险空间的尺寸设置过小时,对轿顶或底坑人员又起不到充分的保护,当电梯发生冲顶或蹾底时,轿顶或底坑的人员将无法躲避而处于危险的状态。因此应确定合理的避险空间尺寸。

2 国家标准和安全技术规范对曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间的技术要求
2.1 国家标准关于避险空间的技术要求

关于曳引驱动电梯轿顶和底坑中的避险空间,GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》(含第1号修改单)的技术要求如下:1)当对重完全压在缓冲器上时,轿厢上方应有足够的空间,该空间的大小以能容纳一个不小于0.50m×0.60m×0.80m的长方体为准,任一平面朝下放置即可。2)当轿厢完全压在缓冲器上时,底坑中应有足够的空间,该空间的大小以能容纳一个不小于0.50m×0.60m×1.00m的长方体为准,任一平面朝下放置即可。

为方便分析,下文以0.50m×0.60m×1.00m作为GB 7588—2003(含第1号修改单)的避险空间尺寸。

GB/T 7588.1—2020《电梯制造与安装安全规范 第1部分:乘客电梯和载货电梯》对曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间的要求如下:

1)当轿厢位于表1规定的最高位置时,在轿顶上至少具有一块净面积,以容纳一个按表2选取的避险空间。

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2)当轿厢位于表1规定的最低位置时,在底坑地面上至少具有一块净面积,以容纳一个按表3选取的避险空间。

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2.2 安全技术规范关于避险空间的技术要求

关于曳引驱动电梯轿顶和底坑中的避险空间,TSG T7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》(含第1号、第2号、第3号修改单)的技术要求与GB 7588—2003(含第1号修改单)相同。

3 曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间的研究现状

关于曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间的前期研究主要集中在如何满足国家标准和安全技术规范的要求以及如何进行检验两方面。周游[5]从技术角度分析电梯井道顶层高度和底坑深度的计算方法,并以实际案例进行了说明;吕长恩[6]分析了在顶层高度计算过程中各因素的影响;赵妍等[7]根据建筑特点介绍了降低电梯井道底坑深度的措施;邱卫天[8]从检验角度介绍了电梯井道顶层高度尺寸的重要性。而对轿顶和底坑中避险空间尺寸合理性的研究较少。

4 曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸的人体工效学分析

关于曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸的要求,GB/T 7588.1—2020相对于GB 7588—2003(含第1号修改单)及TSG T7001—2009的新变化,如表4所示。

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GB/T 7588.1—2020中避险空间尺寸的技术要求可以总结为:人体站立时,容纳身高的尺寸≤2.00m,容纳胸厚的尺寸≤0.40m,容纳肩宽的尺寸≤0.50m;人体蜷缩或躺下时,容纳坐高的尺寸≤1.00m,容纳膝高或臀膝距的尺寸≤0.70m。

下面从人体工效学的角度对这些避险空间尺寸的合理性进行分析。

ISO/TR 7250-2:2010+A1-2013《技术设计用基本人体测量 第2部分:个别ISO人口中人体测量统计摘要》和GB 10000—1988《中国成年人人体尺寸》给出了国内外人体工效学相关的统计数据,如表5所示。在这两个标准中,人体站立时的身高(P95,即百分位数为P95,下同)均小于2.00m,考虑到安全鞋底层和安全帽顶部的尺寸,2.00m的设置可以认为比较合理。人体站立时的胸厚(P95)均小于0.40m,0.40m的设置可以认为比较合理。人体站立时的肩宽(P95),GB 10000—1988中的数值小于0.50m,ISO/TR 7250-2:2010+A1-2013中德国的数值稍大于0.50m,但考虑到身体受到挤压时,肌肉和骨架存在一定的可变形量,因此0.50m的设置也可以被接受。人体坐高(P95)均小于1.00m,由于人体正常蜷缩时,臀部与地面存在一定的空隙,1.00m的设置可以认为比较合理。膝高(P95)或臀膝距(P95)均小于0.70m,数值0.70m的设置也是合理的。

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综上分析,GB/T 7588.1—2020中避险空间尺寸的设置与人体工效学统计的人体尺寸相吻合,设置比较合理。

5曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸落实中的困难及建议
5.1避险空间尺寸落实中的困难

对于曳引驱动电梯,GB/T 7588.1—2020对避险空间的尺寸设置比较合理,如果没有更合理的设置,建议根据该尺寸数据进行电梯的设计和选型。

按照GB 7588—2003(含第1号修改单)设计的曳引驱动电梯,轿顶上应该具有一个不小于0.50m×0.60m×0.80m的空间(任一平面朝下即可)。对于将空间摆放在轿顶平面,以0.50m×0.60m、0.50m×0.80m或0.60m×0.80m为底的设计方案,可以采用满足蜷缩类型的轿顶避险空间〔0.50m×0.70m×1.00m(高)〕,以满足GB/T 7588.1—2020的要求;当轿顶具有一个0.50m×0.70m的平面时(通常为额定载重量较大的电梯),原设计的电梯井道顶层高度可以保持不变;当轿顶不具有一个0.50m×0.70m的平面时,应选择站立类型的轿顶避险空间〔0.40m×0.50m×2.00m(高)〕,原设计的电梯井道顶层高度将可能增加。另外,根据GB 7588—2003(含第1号修改单),如果轿顶无法提供一个满足最小尺寸(0.50m×0.60m)要求的平面时,空间的底面可以摆放在其他位置,例如上梁。对于此类情况,轿顶将无法提供满足GB/T 7588.1—2020要求的0.50m×0.70m尺寸的平面,应选择站立类型的轿顶避险空间〔0.40m×0.50m×2.00m(高)〕,原设计的电梯井道顶层高度也将可能增加。

按照GB 7588—2003(含第1号修改单)设计的曳引驱动电梯,底坑中应该具有一个不小于0.50m×0.60m×1.00m的空间(任一平面朝下即可)。为了降低底坑深度对建筑的影响,底坑空间通常选择以0.50m×1.00m或0.60m×1.00m为底的设计方案。对于这种情况可以采用满足躺下类型的底坑避险空间〔0.70m×1.00m×0.50m(高)〕以满足GB/T 7588.1—2020的要求;对于底坑中具有一个0.70m×1.00m的平面时(通常为额定载重量较大的电梯),原设计的电梯井道底坑深度可以保持不变。如果底坑中不具有0.70m×1.00m的平面,按照GB/T 7588.1—2020应采用蜷缩类型的底坑避险空间〔0.50m×0.70m×1.00m(高)〕或站立类型的底坑避险空间〔0.40m×0.50m×2.00m(高)〕,那么原设计的电梯井道底坑深度将增加。

总之,按照GB/T 7588.1—2020对避险空间尺寸的要求,对于额定载重量较小的电梯,原设计的电梯井道顶层高度和底坑深度将可能增加,这是电梯制造厂家在面对已经按照GB 7588—2003(含第1号修改单)的要求设计的电梯安装以及老旧建筑电梯更新时遇到的困难和挑战。

5.2 避险空间尺寸落实中的建议

避险空间设置的目的主要是用于保护在轿顶和底坑中的人员。通常,仅在对电梯进行维护保养、定期检查、修理或应急救援的情况下,轿顶和底坑才会有人员存在。这些人员具有相应的操作资质,掌握电梯基本知识,因此可以通过采取一定的机械或电气保护措施,在能够保证相关人员安全的情况下,减少电梯井道顶层高度和底坑深度。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》给出了通过可移动止停装置或预触发停止系统等措施来保证电梯在进行维护保养、定期检查、修理或应急救援等情况下轿顶和底坑中的避险空间尺寸。这些技术措施的应用已经比较成熟,具有实际可操作性。因此,建议在国家标准和安全技术规范制订时,应允许在电梯额定速度较小的情况下采用符合GB/T 28621—2012要求的可移动止停装置或预触发停止系统。

同时,GB/T 7588.1—2020允许采用减行程缓冲器用于降低额定速度大于2.50m/s的电梯的井道顶层高度和底坑深度。目前,相关的技术经多年应用,已被证明是成熟可靠的。建议在国家标准和安全技术规范制订时,可根据等效安全性的原则,考虑扩展应用范围至额定速度不大于2.50m/s的电梯,以降低电梯井道顶层高度和底坑深度。

6 结语

在本文中,笔者总结了国家标准和安全技术规范对曳引驱动电梯轿顶和底坑中避险空间尺寸的要求,介绍了轿顶和底坑中避险空间的研究现状,并通过对比国内外人体工效学的数据对避险空间尺寸的合理性进行了分析,指出国家标准要求的避险空间尺寸在落实时遇到的困难,并提出了建议。

总结全文,可以得到以下两点结论:

1)GB/T 7588.1—2020对避险空间尺寸的要求与人体工效学统计的数据基本吻合,设置较为合理。

2)建议在国家标准和安全技术规范制订时,允许使用可移动止停装置、预触发停止系统、减行程缓冲器等相关措施,保证避险空间内人员的安全。



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