TCTM – Hệ thống phanh của thang cuốn là một thiết bị vô cùng quan trọng. Nếu thiết bị này bị lỗi có thể dẫn đến việc người sử dụng bị thương và có thể tử vong. Một trong những giải pháp kĩ thuật khả thi là sử dụng hệ thống phanh thang cuốn thông minh để kiểm soát việc giảm tốc.
Tổng quan
Có hai loại sự cố đối với hệ thống phanh thang cuốn. Loại đầu tiên là hệ thống phanh không thể giảm tốc độ và dừng thang cuốn khi có tải. Điều này dẫn đến nguy hiểm về tốc độ và nguy cơ cao là người sử dụng sẽ bị thương.
Loại sự cố thứ hai của thang cuốn là khi hệ thống phanh hãm đột ngột khi thang mang tải trọng thấp, khiến cho người sử dụng bị mất thăng bằng và ngã, bị thương, kẹt ngón tay,…
Có thể nói rằng hai loại sự cố này không phải là sự cố được phân loại theo cách truyền thống (ví dụ như sự cố xảy ra khi thiết bị bị hỏng, hoặc một cảm biến không gửi tín hiệu)
Cũng cần phải nhắc đến là ở loại sự cố thứ nhất có thể dễ dàng xử lí nhanh chóng nếu được phát hiện kịp thời. Bài viết này cung cấp kiến thức cơ bản cần thiết cho hệ thống phanh thang cuốn dựa trên mô hình nguyên nhân gây tai nạn cho người sử dụng, cơ chế hệ thống dừng của thang cuốn, tiêu chuẩn hoạt động kỹ thuật của hệ thống phanh thang cuốn và tiêu chuẩn về kiểm tra tải cho thang cuốn công cộng.
NGUYÊN NHÂN GÂY TAI NẠN THANG CUỐN NGƯỜI SỬ DỤNG
Hiểu rõ về nguyên nhân dẫn đến tai nạn thang cuốn là vô cùng hữu ích. Những nghiên cứu sâu đã phân biệt ba nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn của người sử dụng thang cuốn:
Thiết kế: Các tai nạn xảy ra do thiết kế không đạt chất lượng (ví dụ như thang dừng đột ngột khiến người sử dụng bị ngã)
Bảo trì, Kiểm định và Vận hành: Các tai nạn xảy ra do thiếu bảo trì (ví dụ như không có kiểm định thường xuyên cho các thiết bị an toàn)
Hành vi của người sử dụng: Các tai nạn xảy ra do mối liên hệ giữa thiết kế và hành vi người sử dụng (ví dụ như khoảng hở giữa thang cuốn khiến cho trẻ em bị rơi xuống)
Hình 1: Những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn thang cuốn
PHÂN TÍCH SÂU VỀ ĐIỂM DỪNG THANG CUỐN DƯỚI SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
Một công cụ hữu ích quan trọng trong việc hiểu vận hành của thang cuốn và bảo vệ thang cuốn khỏi bị hỏng là thông tin về tốc độ – thời gian của thang cuốn khi dừng lại.
Hình 2: Tỉ lệ tốc độ – thời gian của một thang cuốn công cộng dưới tác động của hệ thống phanh
Hệ thống phanh bao gồm hai phần: Một phanh vận hành và một phanh phụ (sử dụng thuật ngữ trong Tiêu chuẩn EN 115-1:2008). Vì lí do an toàn, cả hai phanh đều là loại thủy lực và có lò xo.
Có thể thấy, thời gian dừng (từ thời gian mà công tắc dừng được nhấn cho đến khi thang cuốn dừng hẳn) là khoảng 2 giây. Thời gian dừng này bao gồm độ trễ điện (khoảng 350ms), độ trễ cơ học (khoảng 360ms), tích lũy mômen xoắn phanh (khoảng 890ms), và thời gian dừng cuối cùng dưới mômen phanh (khoảng 400ms)
Con số này cũng thể hiện sự so sánh với điểm dừng do ma sát (nơi thang cuốn dừng dưới tác động của lực ma sát mà không có phanh).
TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG PHANH
Các yêu cầu về hiệu suất phanh thể hiện ở Tiêu chuẩn Châu Âu EN 115 chỉ quy định khoảng cách dừng tối đa và tối thiểu. Khoảng cách dừng tối đa liên quan đến thang cuốn đủ tải (full load) di chuyển theo hướng đi xuống. Khoảng dừng tối thiểu liên quan đến thang cuốn dừng khi không có tải (Bảng 1)
Bảng 1 – Khoảng cách dừng theo tiêu chuẩn EN 115
| Tốc độ định mức | Khoảng cách dừng |
| 0.5 m/s | Tối thiểu 0.20 m; tối đa 1.00 m |
| 0.65 m/s | Tối thiểu 0.3 m; tối đa 1.30 m |
| 0.75 m/s | Tối thiểu 0.35 m; tối đa 1.50 m |
Lý do căn bản cho việc này là thang cuốn không nên dừng quá gấp khi không có tải bởi có thể làm cho người sử dụng bị ngã. Thang có thể dừng lại ở khoảng cách hợp lý khi đủ tải để bảo vệ hành khách. Yêu cầu này nhằm đảm bảo không xảy ra tình trạng thang trôi xuống mất kiểm soát.
Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASME A17.1-2010/CSA B44-10) quy định giá trị tối đa của gia tốc khi giảm tốc của thang cuốn là 0.91 m/s2. Khoảng cách thang chạy từ khi hãm cho đến khi dừng lại thực ra chưa phải là một chỉ số tốt để đánh giá hiệu quả hoạt động của phanh. Dựa trên một vài nghiên cứu, có bằng chứng rõ ràng rằng giá trị tối đa của gia tốc khi giảm tốc là chỉ số tốt nhấtđể đánh giá hiệu quả hoạt động của phanh nhằm giảm mức rủi ro hành khách bị ngã. Có thể nói rằng giá trị tối đa của gia tốc khi giảm tốc trong quá trình thang cuốn dừng tỉ lệ nghịch với rủi ro người sử dụng bị rơi khỏi thang.
Tiêu chuẩn EN 115 được soạn thảo lại để quy định thêm yêu cầu giảm tốc tối đa là 1 m/s2 bên cạnh yêu cầu về khoảng cách dừng.
YÊU CẦU KIỂM TRA TẢI CHO THANG CUỐN CÔNG CỘNG
Kiểm định đầy tải thực hiện trên thang cuốn công cộng có thể giảm thiểu rủi ro xảy ra sự cố thang cuốn.
Chức năng của hệ thống phanh cho thang cuốn đảm bảo thang cuốn dừng hoàn toàn trước sự can thiệp của thiết bị an toàn hoặc người sử dụng kích hoạt nút dừng khẩn cấp. Những phát triển gần đây cho thấy sự ra đời của hệ thống phanh điện đã bổ sung cho hệ thống cơ khí. Nói chung, yêu cầu thử nghiệm toàn tải trên các thang cuốn mới, được hiện đại hóa hoặc hiện đại hóa một phần nhằm chứng minh rằng hệ thống phanh có khả năng (và đã được cài đặt) để dừng thang cuốn khi đầy tải với hướng di chuyển xuống ở tốc độ định mức và đưa thang về vị trí đứng trong một khoảng cách được quy định ở tiêu chuẩn EN 115-1:2008.
Thử tải là một quá trình rất tốn kém và mất nhiều thời gian. Quá trình này được thực hiện khi thang cuốn được thay mới, nâng cấp hoặc với hệ thống phanh được cải tiến. Điều này đặc biệt quan trọng cho thang cuốn công cộng. Thang cuốn công cộng có lưu lượng người sử dụng cao đặt ra yêu cầu về tính năng an toàn của phanh càng quan trọng hơn.
Giá trị của mỗi bậc thang là 150kg để tính toán động cơ hoặc kích thước biến tần cho thang cuốn công cộng. Con số 150 kg là cân nặng của hai người sử dụng cho mỗi bậc, mỗi người nặng 75 kg và cao hơn yêu cầu của tiêu chuẩn EN 115-1:2008
Nhiều nghiên cứu được thực hiện trên mức độ tiêu thụ năng lượng của thang cuốn đã chỉ ra rằng năng lượng tiêu thụ của thang cuốn theo đơn vị kW có thể tính toán như sau:
PNL = 0.47.r + 1.74
Trong đó:
