一种基于齿轨传动的电梯控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电梯轿厢齿轨传动技术领域，更具体地说，涉及一种基于齿轨传动的电梯控制系统及方法。

背景技术

电梯作为一种公共交通工具，最基础最本质的功能便是把人平稳、安全地送达至目的楼层。因此，电梯设备及运行方式的可靠性及平稳性作为电梯系统的重要衡量标准。

现有传统的电梯主要由电梯轿厢、曳引机系统、曳引钢绳、平衡对重缓冲器、导向装置及电控系统等组成，其运行是由电动机带动曳引机的卷筒或摩擦绳轮旋转，通过曳引绳与曳引轮之间的摩擦力(也叫曳引力)，驱动轿厢和对重装置上下运动。这种结构的电梯依靠曳引钢绳摩擦力提升轿厢，有平衡对重、有导向导轨、还需要安装曳引机系统的机房，运行中面临打滑、停梯卡层、断绳轿厢坠落等事故风险。

综上，现有的传统电梯基本上均采用钢丝绳升降的传动机构型式，在实际应用中会出现如下以下问题：

1、需要一个顶层的专用电梯机房，占用空间大，需要设置对重，成本高。

2、钢丝绳存在易断裂、打滑的现象，故障率较高。

3、超高层面临钢丝绳长度和重量大幅增加、维护或更换成本高；或超高层采取换梯操作，乘梯不方便。

4、由于是悬吊升降，稳定性较差、乘梯舒适性不好。

发明内容

本发明提供了一种基于齿轨传动的电梯控制系统及方法，解决现有技术中需要一个顶层的专用电梯机房，占用空间大，需要设置对重，成本高，钢丝绳存在易断裂、打滑的现象，故障率较高，超高层面临钢丝绳长度和重量大幅增加、维护或更换成本高；或超高层采取换梯操作，乘梯不方便，由于是悬吊升降，稳定性较差、乘梯舒适性不好的问题。

为解决上述问题，一方面，本发明提供一种基于齿轨传动的电梯控制系统，包括多个齿轨传动装置及电梯轿厢；多个所述齿轨传动装置分别设置于所述电梯轿厢的周边，每个所述齿轨传动装置包括一驱动电机、一制动装置、一传动齿轮及一齿条导轨；

每个所述齿轨传动装置中，所述驱动电机驱动连接于所述传动齿轮，所述制动装置活动连接于所述传动齿轮，所述传动齿轮固定于所述电梯轿厢并活动连接于所述齿条导轨，所述齿条导轨固定于电梯井内侧，通过驱动电机驱动所述传动齿轮转动以使所述传动齿轮在所述齿条导轨上移动，从而驱动所述电梯轿厢上下运动。

还包括辅助导向轮，所述辅助导向轮设置于所述电梯轿厢的一侧以辅助所述电梯轿厢运动。

多个所述齿轨传动装置包括左齿轨传动装置及右齿轨传动装置，左齿轨传动装置的齿条导轨及右齿轨传动装置的齿条导轨分别设置于电梯井内两侧。

一方面，提供一种基于齿轨传动的电梯控制方法，采用如上所述的一种基于齿轨传动的电梯控制系统实现，所述电梯控制方法包括：

控制驱动电机转动，驱动传动齿轮转动以使所述传动齿轮在齿条导轨上移动，从而驱动电梯轿厢上下运动；

通过控制所述驱动电机的转动速度使所述电梯轿厢起步加速、中途匀速及末期减速；

通过控制制动装置制动或松阀以锁止或松开所述电梯轿厢的位置。

所述控制驱动电机转动，驱动传动齿轮转动以使所述传动齿轮在齿条导轨上移动，从而驱动电梯轿厢上下运动，包括：

获取选层信息；

根据当前停层状态及所述选层信息获取所述电梯轿厢所需的移动方向；

依据所述移动方向控制驱动电机转动，驱动传动齿轮转动以使所述传动齿轮在齿条导轨上移动，从而驱动电梯轿厢上下运动。

所述通过控制所述驱动电机的转动速度使所述电梯轿厢起步加速、中途匀速及末期减速，包括：

当所述电梯轿厢处于上下运动预设的第一阶段时，通过控制所述驱动电机的转动速度使所述电梯轿厢加速运动；

当所述电梯轿厢处于上下运动预设的第二阶段时，通过控制所述驱动电机的转动速度使所述电梯轿厢匀速运动；

当所述电梯轿厢处于上下运动预设的第三阶段时，通过控制所述驱动电机的转动速度使所述电梯轿厢减速运动。

所述通过控制制动装置制动或松阀以锁止或松开所述电梯轿厢的位置，包括：

当所述电梯轿厢开始运动时，通过控制制动装置松阀以松开所述电梯轿厢的位置；

当所述电梯轿厢结束运动时，通过控制制动装置制动以锁止所述电梯轿厢的位置。

还包括：

实时监控所述电梯轿厢的运行参数及安全参数以依据所述运行参数执行预设的决策机制。

所述实时监控所述电梯轿厢的运行参数及安全参数以依据所述运行参数执行预设的决策机制，包括：

实时监控电梯运行参数及安全参数；

依据所述运行参数判断所述电梯轿厢是否属于第一类故障，若是，则报警；

依据所述安全参数判断所述电梯轿厢是否属于第二类故障，若是，则立即控制所述制动装置制动以使所述电梯轿厢停止运动。

一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的一种基于齿轨传动的电梯控制方法。

本发明的有益效果是：将传统电梯轿厢导靴与导轨摩擦方式置换为齿轮与齿轨耦合传动，提升电梯运行的稳定性和乘梯舒适性、提高电梯使用可靠性和运行安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统的正面剖视图；

图2是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统的俯视图；

图3是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本发明中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本发明所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本发明提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统及方法，是改变传统电梯曳引绳升降轿厢方式，将传统电梯轿厢导靴与导轨摩擦置换为齿轮与齿轨耦合传动；将传统电梯运行由曳引机通过曳引绳牵引轿厢的上下移动变成电梯轿厢自驱轨道运动，省去了复杂的曳引机系统和机房、曳引钢绳和平衡对重等传统设备，使得系统紧凑、运行稳定，进一步提高了运行的安全性和维护的方便性,降低了维护成本。

参见图1及图2，图1是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统的正面剖视图，图2是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统的俯视图，本发明提供的一种基于齿轨传动的电梯控制系统，包括多个齿轨传动装置及电梯轿厢6；多个所述齿轨传动装置分别设置于所述电梯轿厢6的周边，每个所述齿轨传动装置包括一驱动电机1、一制动装置2、一传动齿轮3及一齿条导轨4；每个所述齿轨传动装置中，所述驱动电机1驱动连接于所述传动齿轮3，所述制动装置2活动连接于所述传动齿轮3，所述传动齿轮3固定于所述电梯轿厢6并活动连接于所述齿条导轨4，所述齿条导轨4固定于电梯井内侧，通过驱动电机1驱动所述传动齿轮3转动以使所述传动齿轮3在所述齿条导轨4上移动，从而驱动所述电梯轿厢6上下运动。所述基于齿轨传动的电梯控制系统还包括辅助导向轮5，所述辅助导向轮5设置于所述电梯轿厢6的一侧以辅助所述电梯轿厢6运动。多个所述齿轨传动装置包括左齿轨传动装置及右齿轨传动装置，左齿轨传动装置的齿条导轨4及右齿轨传动装置的齿条导轨4分别设置于电梯井内两侧。

本实施例中，配置在轿厢上的2个驱动电机1，在齿轮电机驱动单元驱动下转动，与其连轴的齿轮在梯井两边的齿轨上移动，从而提升轿厢上下运动。为了电梯运行的稳定性和乘梯舒适性，2个驱动齿轮的转动速度同步一致。其余如电梯传感器设备（梯层呼叫、梯层开关等）、电控设备等与传统电梯配置一样。这种结构的电梯，能很好克服传统电梯在建造、运行、维护方面的缺点。本发明专利将传统电梯运行由曳引机通过曳引绳牵引轿厢的上下移动变成电梯轿厢6自驱轨道运动，使得系统结构部件少、运行紧凑稳定、运行安全性和维护可靠性提高。

参见图3，图3是本发明一实施例提供的一种基于齿轨传动的电梯控制方法的流程图，所述基于齿轨传动的电梯控制方法采用如上所述的一种基于齿轨传动的电梯控制系统实现，所述电梯控制方法包括步骤S1-S3：

S1、控制驱动电机1转动，驱动传动齿轮3转动以使所述传动齿轮3在齿条导轨4上移动，从而驱动电梯轿厢6上下运动；步骤S1包括步骤S11-S13：

S11、获取选层信息。

本实施例中，同传统电梯一样，需先获取用户选择所需到达的方向或者所需到达的楼层信息，然后控制电梯前往用户所在楼层或者前往目标楼层。

S12、根据当前停层状态及所述选层信息获取所述电梯轿厢6所需的移动方向。

本实施例中，如现有技术，电梯应具有以下功能：

数据逻辑处理：获取选层信息启动齿轮电机转动，安照预设轿厢速度、加速度曲线控制电机转动。监视判断轿厢移动速度和加速度参数；根据梯层传感器信号，判断电梯梯层位置及停层。

运行过程控制：控制轿厢安全开关门；控制轿厢安全上下移动；控制轿厢稳定、平稳停层。

设备状态监视：实时监视电机转速、轿厢移动速度及加速度、选层信息、停层状态、平层传感器信号、轿厢称重传感器信号、梯门光幕传感器信号、应急及安全制动单元信息等。

故障及应急处理：当运行过程和设备状态信号出现异常时，及时报警,紧急故障处理。

S13、依据所述移动方向控制驱动电机1转动，驱动传动齿轮3转动以使所述传动齿轮3在齿条导轨4上移动，从而驱动电梯轿厢6上下运动。

本实施例中，根据当前停层状态、判断出轿厢移动方向（上行或下行）；通过齿轮电机驱动单元向2个齿轮电机发出转动命令；同时命令应急及安全制动单元制动器松闸，电梯轿厢6启动运行。

S2、通过控制所述驱动电机1的转动速度使所述电梯轿厢6起步加速、中途匀速及末期减速；步骤S2包括步骤S21-S23：

S21、当所述电梯轿厢6处于上下运动预设的第一阶段时，通过控制所述驱动电机1的转动速度使所述电梯轿厢6加速运动。

本实施例中，可按预先设计工作曲线，按照工作曲线控制电梯系统运行，例如：起步加速、中途匀速、减速停止。第一阶段可以是工作中的最先触发部分，该阶段使电梯轿厢6加速运动。

S22、当所述电梯轿厢6处于上下运动预设的第二阶段时，通过控制所述驱动电机1的转动速度使所述电梯轿厢6匀速运动。

本实施例中，第二阶段可以是工作中的第二触发部分，该阶段使电梯轿厢6匀速运动。

S23、当所述电梯轿厢6处于上下运动预设的第三阶段时，通过控制所述驱动电机1的转动速度使所述电梯轿厢6减速运动。

本实施例中，第三阶段可以是工作中的最后触发部分，该阶段使电梯轿厢6减速运动。

S3、通过控制制动装置2制动或松阀以锁止或松开所述电梯轿厢6的位置。步骤S31-S32：

S31、当所述电梯轿厢6开始运动时，通过控制制动装置2松阀以松开所述电梯轿厢6的位置。

本实施例中，轿厢移动前，制动装置2松闸，轿厢正常移动到目的层。

S32、当所述电梯轿厢6结束运动时，通过控制制动装置2制动以锁止所述电梯轿厢6的位置。

本实施例中，当电梯轿厢6到达目的层，停止运行时，制动装置2抱闸制动，锁止轿厢位置。

优选的，所述电梯控制方法包括步骤S4：

S4、实时监控所述电梯轿厢6的运行参数以依据所述运行参数执行预设的决策机制。步骤S4包括步骤S41-S43：

S41、实时监控电梯运行参数及安全参数。

本实施例中，运行参数检测：事关电梯运行的准确、稳定、舒适。如驱动电机1转速数值及一致性；轿厢移动速度及加速度；梯层呼叫按钮（选层信息）、停层状态、平层传感器信号；轿厢称重传感器信号，梯门光幕传感器信号等。

安全参数检测：检测事关电梯和乘客安全的外部故障信号，如消防火警开关信号、主电源开关信号、系统急停开关信号等；和系统内部故障信号，如开关门故障、冲顶或蹲底、失速坠落、轿厢超重等。

S42、依据所述运行参数判断所述电梯轿厢6是否属于第一类故障，若是，则报警。

本实施例中，当发现运行参数越限设计值时，通过报警显示单元报警。

S43、依据所述安全参数判断所述电梯轿厢6是否属于第二类故障，若是，则立即控制所述制动装置2制动以使所述电梯轿厢6停止运动。

本实施例中，在电梯（失速或超重等）坠落或系统掉电时，制动器立即靠弹簧力使制动器制动，制停轿厢移动。

此外，所述基于齿轨传动的电梯控制方法还包括步骤S5-S6：

S5、当获得的选层信息多于一个时，根据当前停层位置，优先选择离当前层最近（短）的楼层做为当前轿厢移动目的层，然后依次处理下一个选层信息。

S6、具备大数据分析功能：获取能够表征电梯设备劣化状态的参数--如驱动电机1（或通电）运行（累积）时间，能够表征电梯升降构件的磨损、寿命等劣化状态；如电梯各类开关的开闭累计次数表征本开关的寿命阶段（事关电梯安全可靠）。系统对积累的大量的设备状态参数，结合运行数据和故障数据进行大数据关联分析，对电梯劣化状态进行评估、预判，在系统运行时判断维护的必要性和必要时候实施维护。

所述基于齿轨传动的电梯控制系统还可以包括具有连接楼宇其它系统的接口、网络接口及移动数据网络连接功能。

如消防系统、监控系统；当发生火灾或夹人安全事故时，通过具有连接楼宇其它系统的接口能够及时启动安全制动单元制停电梯响应配合。

网络接口可以将日常运行过程中采集到的运行信息、故障事件等运行数据输送给楼宇综合管理系统（BAS）。

移动数据网络可以实现远程监控功能：运维人员通过手机调取或接收运行信息、故障事件信息，指导日常运维。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。为此，本发明实施例提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一种基于齿轨传动的电梯控制方法中的步骤。

其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一种基于齿轨传动的电梯控制方法中的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种基于齿轨传动的电梯控制方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。