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#电梯#红外光幕#安全触板#传感器#防夹

电梯门快关上时为什么又弹开?红外光幕与安全触板的检测原理

电梯门即将闭合时伸手挡一下,门为什么会重新打开?本文从这一常见场景出发,解释红外光幕如何用多束红外线扫描门区、安全触板如何靠机械接触触发开门,并说明光幕的扫描方式、响应过程、检测盲区,以及细长物体和透明玻璃为何可能漏检。

手伸过去,门为什么停住了

电梯门正在合拢,缝隙只剩十几厘米,你把手伸过去,门立刻停住,然后缓缓退回。这个动作几乎每个人都做过,也很少有人想过:门是怎么“看见”那只手的?

直觉上容易以为门边装了摄像头或压力感应条,其实大多数电梯靠的是两种更朴素的装置——红外光幕和安全触板。它们各自用完全不同的方式判断“门中间有东西”,也各自有失效的边界。下面就从手伸过去的那一瞬间开始,把这条信号链走一遍。

光幕:几十束红外线织成一张看不见的网

光幕的正式名称是光线式电梯门安全保护装置,由安装在电梯轿门两侧的红外发射器和接收器、轿顶的电源盒以及专用柔性电缆组成。发射器一侧排列着多个红外发射管,接收器一侧对应排列同样数量的接收管。

工作方式并不复杂:发射管在微控制器的控制下依次打开,自上而下连续扫描轿门区域,对应的接收管依次判断自己有没有收到红外光。任何一束光被挡住,接收端就会报告“这一路断了”。资料显示,常见发射器内可布置32个或16个红外发射管,它们轮流点亮,形成一道密集的红外线保护网。

这里有一个容易误解的地方:这些红外管并不是同时全部点亮的。如果同时发射,相邻光束会互相干扰,接收端分不清哪束光来自哪个发射管。所以实际做法是分时扫描——某一时刻只有一路或少数几路在工作,接收端按顺序核对。人眼看不到这些光,但接收管能分辨。

当某束光被挡住,接收端把信号送到轿厢控制端,控制系统立即输出开门信号,轿门停止关闭并反转开启。直到障碍物离开警戒区域,门才会重新尝试关闭。

安全触板:靠“碰到”而不是“看到”

安全触板是机械式防夹装置,通常安装在轿门端部。它的结构像一块可以轻微内缩的活动板,关门过程中如果碰到人或物体,触板受到挤压被推入,内部触点动作,电梯随即停止关门并重新打开。

你被电梯“轻轻夹了一下”然后门又弹开,往往就是安全触板起了作用。它比光幕多了一次物理接触,但好处是不依赖光线,玻璃、透明塑料、细绳这些光幕可能漏掉的东西,只要真正碰到触板,它就能感知。

有些电梯把两者合在一起,做成触板和光幕二合一的门。光幕负责提前发现,触板负责兜底接触,两道防线叠加,漏检概率比单一装置低。

从挡光到开门,信号走了哪几步

把上面两种装置放进同一条流程,可以看到门机控制器收到的是什么、做了什么。

flowchart TD
    A[门机控制器发出关门指令] --> B[门开始合拢]
    B --> C{光幕是否有光束被挡}
    C -- 有 --> D[接收端报告遮挡]
    C -- 无 --> E{安全触板是否被碰触}
    E -- 是 --> F[触板触点动作]
    E -- 否 --> G[门继续关闭到位]
    D --> H[控制器输出开门信号]
    F --> H
    H --> I[门停止关闭并反转开启]
    I --> J[障碍物离开警戒区]
    J --> K[门重新尝试关闭]

关键转折点在 C 和 E 两个判断:光幕先判断有没有光束被挡,没有的话再看触板有没有被碰到。任何一路触发,控制器都会把“关门”状态切换成“开门”状态。

这里涉及一个时间问题。光幕是分时扫描的,从某束光被挡到接收端确认、再到控制器响应,需要经过一个扫描周期和信号处理时间。工程上通常把这个响应做得足够短,让门在碰到人之前就开始退回,但具体数值取决于门机型号和扫描频率,资料没有给出统一数字,不同电梯会有差异。

盲区、细长物体和透明玻璃

光幕不是万能的,它有几个明确的失效边界。

第一是安装位置带来的盲区。光幕的红外管排列在门的两侧,门体上下各有一段区域没有光束覆盖,门体最下端尤其容易漏。资料提到,门体上下各约10厘米、正中约2厘米的区域属于感应盲区。如果障碍物正好落在这些位置,光幕可能检测不到。

第二是物体太细。如果障碍物直径小于相邻两束红外光之间的间距,它可能从两束光之间穿过去而不挡住任何一路。资料提到,直径小于2厘米的物体,比如儿童手指、绳子、裙摆、荧光棒,有可能被夹。这不是光幕坏了,而是光束之间本来就有间隙。

第三是透明物体。玻璃具有透光性,红外光可以穿过它,接收端仍然正常收到信号,光幕判断“没有障碍”,门会继续关闭。资料明确提到,搬运玻璃时如果没有按开门按钮,电梯可能把玻璃夹碎。透明塑料、某些薄膜也有类似问题。

情况光幕表现安全触板表现
普通手臂挡在门中间光束被挡,触发开门通常还没碰到就已开门
细绳、裙摆、儿童手指可能从光束间隙穿过,漏检碰到触板才触发
透明玻璃红外光穿过,可能漏检碰到触板才触发
门体上下边缘区域处于盲区,可能漏检取决于触板覆盖范围

这张表说明一件事:光幕和触板的漏检条件并不相同。光幕怕“看不见”,触板怕“碰不到”。两者合用时,能覆盖更多情况,但仍然不是绝对可靠。

为什么不能长时间挡门

有人习惯用脚或箱子顶住电梯门,让它一直开着等人。这个动作会让光幕持续报告遮挡,门机控制器反复尝试关门又反复退回。

资料提到,电梯有强迫关门措施:按下关门键后,还没关闭的门会被强制关闭,强迫关门时间一般在5秒到10秒不等。如果人或物超过这个时间顶住门,可能造成电梯内部系统损坏,甚至引发电梯故障。

另一个容易被忽视的风险是倚靠电梯门。从电梯内部看,轿门实际只是一层相对薄的门板,并不结实。如果轿厢没有停靠在这一层,而门因外力意外开启,倚靠的人可能坠入井道。

需要门长时间开着,正确做法是联系物业或维保单位,由专业人员打开“司机”模式或专用模式。这样既满足使用需求,也不会反复触发防夹装置、磨损门机。

这套保护成立的条件

回到最初的问题:手伸过去门为什么弹开?因为光幕的某束红外光被手挡住了,接收端报告遮挡,控制器把关门切换成开门。如果那部电梯装的是安全触板,则是触板被手推入,触点动作触发开门。

这套保护成立有几个前提:光幕的红外管和接收管都在正常工作,扫描没有被灰尘或污渍长期遮挡,门机控制器能正确响应信号,障碍物落在光束覆盖范围内且足够宽、不透明。任何一个前提不成立,保护就可能退化。

光幕失效自检正是针对这个问题的。有专利资料描述了一种自检方法:在电梯停止、门关闭、轿厢停靠的状态下先做一次光幕检测,确认正常状态下能否正确识别;再由轿厢控制端控制发射器停止发光,做第二次检测,判断光幕在故意制造故障时能否正确识别。这样能发现光幕一直报告遮挡导致门无法关闭,或光幕失效导致夹人的情况。

对普通乘客来说,能做的判断很简单:不要用细绳、裙摆、儿童手指去试探门会不会弹开,不要用玻璃或透明物挡门,不要在门快关上时强行闯门。想等人,按住开门按钮或呼叫物业,比伸一只手更可靠。

资料来源

  1. 奇怪,电梯为什么会“夹人”?了解电梯防夹人装置 - 南方+
  2. CN112938718A - 一种电梯光幕失效自检方法及装置 - Google Patents
  3. 电梯挡门很危险-文摘报-光明网
  4. 电梯门其实是一层“铁皮”?这些行为极易引发事故 - QQ News