杨 玉 倪大进 王 强 王明辉 项建新

南京市特种设备安全监督检验研究院 南京 211100

摘 要：根据某商场机械式停车设备发生的关于紧急停止开关引发的安全事故，通过分析，得出因紧急停止开关粘连和不能断开总电源接触器造成事故的发生。文中针对出现的问题，提出了相应的整改措施，在控制电路中增加了菲尼克斯安全继电器，可有效避免因紧急停止开关粘连造成的事故；在动力电路中增加总电源接触器，既能直接断开总电源，又符合安全技术规范的要求，实际应用安全可靠。

关键词：机械式停车设备；安全事故；紧急停止开关；安全继电器

中图分类号：TU248.3 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2020）16-0071-04

0 引言

近些年，随着工业水平的提高，我国经济得到快速发展，人民生活水平也得到了改善，汽车作为居民普通交通工具，其拥有量不断攀升，与此同时，社会应为居民提供相应的停车位。这给人口密集度高、土地资源紧张的城市带来了很大的考验[1]。为了解决车位不足的问题，在政策的支持下, 设计研发了机械式停车设备，解决了困扰人们的停车难问题。然而，随着机械式停车设备拥有数量呈现井喷式增长，也凸显了管理难、故障多等问题[1]。机械式停车设备电气控制上设有很多保护装置，如紧急停止开关，长、宽、高超长保护装置、松链和断链保护等，其中，紧急停止开关作为设备主要的保护装置十分重要。当停车设备发生失控，应及时按下应急断电开关，避免事故发生。然而，在实际检验中，发现紧急停止开关设置不规范，不能断开总电源接触器，给设备和人员安全带来了极大的隐患。为了解决紧急停止开关存在的潜在问题，本文对电路进行详细分析，并在电路中加装了菲尼克斯安全继电器和交流接触器，满足了安全技术规范的要求，保障了设备安全运行。

1 相关法律法规

根据《特种设备目录》的要求，机械式停止设备属于特种设备，国家出台了很多标准和规范。其中，GB1790—2010《机械式停车设备 通用安全要求》第5.7.2.1 条内容：紧急停止开关应设置在人员易于操作的地方，以便在机械式停车设备发生异常情况时能够立即停止继续运转。若机械式停车设备为单独供电，则在每个单独供电部分都应分别安装紧急停止开关。若机械式停车设备由转换区和工作区两部分组成，则应在每个区域设置单独的紧急停止开关。安装的紧急停止开关应符合GB16754 相关内容的要求。若发生紧急情况，机械式停车设备能立即切断总电源动力回路，但不应切断电源插座、通风、照明、消防系统、紧急报警电路的总电源。

紧急停止开关在复位时应能非自动复位，且不得触发任何危险情况[2]。特种设备安全技术规范《起重机械定期检验规则》中规定：检查起重机械紧急停止开关是否能够断开起重机械总动力回路电源以及复位时应能够非自动复位，紧急停止开关应安装在司机便于操作的地方[3]。在以上的标准和技术规范中，特别强调了急停开关动作后应断开起重机械动力电源。

2 案例分析

某商业综合体的地下车库发生一起因机械式停车设备故障导致的汽车损坏事故，一辆汽车停在上下运行的载车板上，当管理人员操作控制面板使载车板向上移动，因防坠安全器未能收放到位，导致载车板上升过程中顶到防坠安全器，载车板倾斜，引发汽车损坏事故。根据现场管理人员反映，当时管理人员及时按下紧急停止开关，但是设备并未立即停止。经过现场调查，该事故的直接原因是防坠落装置未能收放到位。主要原因是紧急断电开关发生粘粘，且不符合相关安全技术规范的要求。次要原因是物业管理不善，地下车库潮湿，未能及时排水和通风，导致紧急停止开关触点腐蚀粘连。

3 原理图分析

根据上述案例反应的情况，对该机械式停车设备的动力原理图和控制原理图进行详细分析，找出原因。

3.1 元件及I/O 端口介绍

该商场机械式停车设备结构为2 层，上层3 车位，下层2 车位，共5 个车位，控制方式为PLC 控制+ 链条传动，如图1 所示。

图1 停车设备示意图

图2 为2 层5 车位机械式停车设备动力电路原理图。其中，QF0 总断路器，KMR 和KMF 分别为正向和反向运行接触器主触点，KM1S 为1 号载车板上下运行接触器主触点，KM3S 为3 号载车板上下运行接触器主触点，KM5S 为5 号载车板上下运行接触器主触点，KM2H 为2 号载车板左右运行接触器主触点，KM4H 为4 号载车板左右运行接触器主触点。Y1 为1 号载车板上下运行电动机，Y3 为3 号载车板上下运行电动机，Y5 为5 号载车板上下运行电动机，Y2 为2 号载车板左右运行电动机，Y4 为4 号载车板左右运行电动机。

图2 动力电路原理图

图3 为PLC 电路电气原理图，I0.0 为急停开关的闭合触点输入点，I0.1 为1 号、3 号、5 号载车板的上升极限输入点，I0.2 为2 号、4 号载车板左右运行极限输入点，I0.3 为前超长限位输入点，I0.4 为后超长限位输入点，I0.5、I0.6 为2 号、4 号载车板左右运行限位输入点， I0.7、I1.0 和I1.1 分别为1 号、3 号和5 号载车板的上限位输入，I1.2、I1.3、I1.4 分别为1 号、3 号、5号载车板的下限位输入信号，I1.5 为松链检验开关串联输入信号，I1.6 为防坠安全器安全开关串联输入信号，I1.7 为上下/ 左右运行电机正向转动输入信号，I2.0 为升降/ 横移电机反向转动输入信号。Q0.0 为运行故障警示信号，Q0.1 故障报警信号，Q0.2、Q0.3 为2 号、4 号横移驱动，Q0.4、Q0.5、Q0.6 为1 号、3 号、5 号上下运行驱动，Q1.1、Q1.2 分别为上下/ 左右运行电机正向驱动、上下/ 左右运行电机反向驱动[4]。

3.2 工作原理

如果从1 号载车板存车和取车，在操作面板上输入1，ENTER 键确认后，则2 号载车板电机Y2 向右移动一个车位的距离，同时4 号载车板也右移一个车位距离，触碰横移限位开关后停止，1 号载车板电机Y1 向下运行到地面，触碰下限位开关后停止，便可以存车和取车。如果从3 号车位存车和取车，在操作面板上输入3，ENTER 键确认后，则4 号载车板电机Y4 向右横移一个车位距离，触碰横移限位后停止，3 号载车板电机Y3 垂直下降到地面，触碰下限位后停止，便可以存车和取车。如果从5 号载车板存车和取车，在操作面板上输入5，ENTER 键确认后，则5 号载车板电机Y5 垂直下降到地面，触碰下限位后停止，便可以存车和取车。如果从2 号载车板存入和取走汽车，司机可直接开进和开出载车板。如果从4 号载车板存入和取走汽车，司机可直接开进和开出载车板[5]。

图3 PLC 控制原理图

3.3 故障分析

2 号车板在向上运行过程中，车板顶到内侧一个防坠落装置导致车板倾斜，因I0.0 输入口接紧急停止开关常闭触点未能及时断开，未能阻止事故发生。存在如下问题：

1）按下紧急停止开关后，其常闭触点未能断开，导致PLC 输入端有24 V 的输入信号，PLC 继续执行工作，程序继续运行。

2）急停开关设置存在问题，不符合TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》第5.10 条要求，其内容为：检验起重机械急停开关是否能够断开起重机械总动力回路电源，复位时应能够非自动复位，紧急停止开关应安装在操作人员便于操作的位置。根据要求，紧急停止开关按下后，应能直接断开图2 所示的总动力电路。

4 整改措施

图4 所示为整改后菲尼克斯安全继电器原理图，A1、A2 为安全继电器24V 电源输入，S11 和S12 与S21 和S22 为急停开关S2 接口,S33 和S34 为复位开关S3 接口,13 和14 与23 和24 为常开安全接触点，31 和32 为常闭安全接触点，KM0 为交流接触器。图5 所示为修改后动力电路原理图，KM0 为增加的交流接触器。

图4 安全继电器电路

图5 修改后动力电路原理图

经对事故案例分析，需做如下改进：

1）在PLC 输入端I0.0 加装一个菲尼克斯安全继电器，如图4 所示，正常工作状态下，13 和14 常开安全触点闭合；当紧急停止开关出现粘连时，安全继电器监测到出现故障，将立即断开13 和14，使设备停止运行，直到故障排除，监测到无异常，才可启动。

2）在23 和24 常开接触点回路中增设总动力电路交流接触器，正常工作条件下，23 和24 组成的常开接触点闭合，线圈KM0 得电，图5 中KM0 交流接触器主触点吸合，设备正常工作；当按下紧急停止开关时，23 和24 组成的常开触点断开，KM0 线圈断开，KM0总接触器断开，设备停止运行。

通过以上改进，解决了紧急停止开关出现粘连导致设备不停机的问题以及紧急停止开关不能切断设备动力电源的问题，保障了设备的安全运行。

5 总结

通过对一起机械式停车设备事故进行详细分析，得出事故的主要原因是紧急停止开关粘连和设置不符合安全技术规范的要求。经过认真研究和反复实践，在电路中增加了菲尼克斯安全继电器和交流接触器，解决了事故案例中存在的问题，设备运行更加安全可靠。

参考文献

[1] 郭娥娥. 两层升降横移类机械式停车设备的设计研究[J].石家庄铁道大学学报: 自然科学版, 2018（12）：274-278.

[2] GB17907—2010 机械式停车设备 通用安全要求[S].

[3] TSG Q7015—2016 起重机械定期检验规则[S].

[4] 杨玉， 雒生平. 变频控制的起重机定子异常失电保护功能检验方法探讨[J]. 中国特种设备安全，2018（6）：49-51.

[5] 陈聚, 阮辉, 陈通. 机械式停车设备紧（应）急停止开关的检验[J]. 中国特种设备安全，2018（1）：158,159.