Elevatori Magazine 4 2022

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Techniques Tecnica The Two Modes of Failure of Escalator Braking Systems Scale mobili, le due tipologie di guasto all’impianto frenante Lutfi Al-Sharif 1, 2 1 The School of Engineering Technology, Al-Hussein Technical University, Amman, Jordan / Facoltà di ingegneria, Università tecnica Al-Hussein, Amman, Giordania 2 Mechatronics Engineering Department, The University of Jordan, Amman, Jordan / Dipartimento di ingegneria meccatronica, Università di Giordania, Amman, Giordania Part 1 Parte 1 The braking system in an escalator is the most critical safety component. Failure of the escalator braking system can lead to passenger injury and even fatalities. Escalator braking systems can fail in two modes: In the first mode of failure, the braking system fails to arrest the descending load and slow it down when it is not correctly adjusted or completely out of adjustment. This leads to a runaway situation. The second mode of failure is when the escalator braking system is too tightly adjusted such that it leads to a severe stop of the escalator and consequential passenger falls. Passenger falls on escalators are one of the major causes of accidents including cuts, bruises, finger entrapment and in certain cases crushing leading to suffocation. The paper provides an overview of these two types of failures, their causes and possible solutions. One of the technical solutions previewed is the use of intelligent escalator braking systems in order to control the deceleration of a stopping escalator. Two technologies exist for control the escalator braking systems: electrical and hydraulic. Keywords: escalator braking systems, runaway condition, escalator kinematics, passenger falls, intelligent braking systems deceleration, jerk. L’impianto frenante di una scala mobile costituisce il componente di maggior criticità per la sicurezza della stessa. Un guasto al sistema frenante può avere come conseguenza la lesione e persino la morte dei passeggeri. Esistono due tipologie di guasto a questo componente: nella prima tipologia, l’impianto frenante non riesce a rallentare e arrestare la discesa del carico a causa della propria mancata o incorretta regolazione. Si determina così un’accelerazione del moto in discesa della scala (c.d. runaway). La seconda tipologia di guasto si verifica quando l’impianto frenante è regolato in maniera troppo rigida, tanto da provocare un improvviso arresto della scala mobile e la conseguente caduta dei passeggeri. Questa è tra le cause più frequenti di incidente, con conseguenze quali tagli, abrasioni, intrappolamento delle dita e, in casi estremi, lo schiacciamento tra i passeggeri con rischio di soffocamento. L’articolo fornisce una panoramica delle due tipologie di guasto, delle relative cause e possibili soluzioni. Una delle soluzioni tecniche presentate prevede l’uso di impianti frenanti intelligenti per controllare la decelerazione della scala mobile in fase di arresto. Il controllo dell’impianto frenante può avvenire mediante tecnologia elettrica o idraulica. Parole chiave: impianto frenante della scala mobile, accelerazione del moto in discesa, cinematica della scala mobile, caduta dei passeggeri, decelerazione dell’impianto frenante intelligente, strappo. 50 ELEVATORIMAGAZINE.COM 2022 JULY | AUGUST • LUGLIO | AGOSTO 2022
1. INTRODUCTION The braking system in an escalator is the most critical component. Failure of the braking system on an escalator can lead to passenger injuries and even fatalities. This paper attempts to review the failure of the braking system that leads to passenger injuries. There are two modes of failure for escalator braking systems. The first mode of failure of the braking system is when it fails to slowdown and stop the loaded escalator. This leads to a dangerous increase in speed and the consequential passenger injuries caused by the formation of a ‘human pile’ at the lower landing of the escalator. The second mode of failure of the escalator braking system is when the braking system applies too harshly when it is lightly loaded, causing passenger to lose balance and fall, with consequential injuries in the form of cuts, bruises and even finger entrapments. It could be argued that these two types of failures are not failures in the classical sense of the work (e.g., a classical failure is when a component is damaged, or a sensor is not sending a signal). While this is true, these two failures are basically forms of maladjustment leading the inability of the braking system to perform its function. Hence, they have been classified as failures in this paper. It is worth noting that the first mode of failure is easily reversible if detected in good time. It is also worth noting that there are other failure modes in the escalator that are irreversible. A better understanding of the contents of this paper can be gained by understanding the status of safety regulations for major escalators in the world. This paper reviews the research and practical work carried out to date in all the areas above. The paper provides some necessary background information about escalator braking in terms of the passenger accident causation model (section 2), the anatomy of an escalator stop (section 3), the standard requirements regarding escalator braking system performance (section 4) and the requirement for weight testing in public service escalators (section 5). The problem of escalator runaway accidents is reviewed in section 6 including suggested new methodology for testing the escalator braking system without the use of weight to avoid this failure mode. Section 7 examines the experimental work done in finding a relationship between the kinematics and mechanics of the stopping escalator and the risk of passengers falls. The work done in this area provides a recommended value for the maximum value of deceleration that should not be exceeded during an escalator stop. Section 8 reviews two types of intelligent braking system that are used to prevent the deceleration of the stopping escalator 1. INTRODUZIONE L’impianto frenante di una scala mobile costituisce il componente di maggior criticità della stessa. Un guasto al sistema frenante può avere come conseguenza la lesione e persino la morte dei passeggeri. L’articolo è volto a esaminare i guasti che portano a tali conseguenze. Le tipologie di guasto all’impianto frenante di una scala mobile sono due. La prima si verifica quando lo stesso non riesce a rallentare e ad arrestare la scala in condizione di carico. Ciò comporta un pericoloso aumento della velocità, con il rischio per i passeggeri di subire lesioni, a causa della formazione di un ‘ammasso umano’ in corrispondenza dello sbarco inferiore della scala mobile. La seconda tipologia di guasto si verifica quando l'impianto frenante interviene in modo troppo brusco in condizioni di carico lieve, causando la perdita di equilibrio e la caduta dei passeggeri, con conseguente rischio di lesioni, in particolare tagli, abrasioni e perfino intrappolamento delle dita. Si potrebbe obiettare che tali tipologie di eventi non costituiscono un guasto in senso stretto (tipicamente, un guasto avviene per esempio quando un componente è danneggiato o un sensore non trasmette il segnale previsto). Tuttavia, è altrettanto vero che simili eventi derivano essenzialmente dall’incorretta regolazione dell’impianto frenante, che non riesce pertanto a svolgere correttamente la propria funzione. Per questo motivo, i due casi di cui sopra vengono classificati nel presente articolo come guasti. Va detto che la prima tipologia di guasto è facilmente risolvibile se individuata in tempo utile, mentre vi sono altre tipologie di guasto che non sono reversibili. Per meglio comprendere i contenuti del presente articolo è necessario conoscere la normativa di sicurezza attualmente in vigore per le scale mobili di grandi dimensioni nel mondo. Il presente articolo analizza le ricerche e gli studi pratici condotti negli ambiti sopra descritti sino a oggi. Vengono fornite alcune nozioni basilari circa l’impianto frenante delle scale mobili in relazione al modello di causalità degli incidenti sui passeggeri (paragrafo 2), all’anatomia dell’arresto di una scala mobile (paragrafo 3), ai requisiti standard dell’impianto frenante di una scala mobile (paragrafo 4) e ai requisiti della prova di peso su scale mobili in servizio pubblico (paragrafo 5). Il paragrafo 6 analizza gli incidenti provocati dall’accelerazione del moto in discesa della scala e suggerisce una nuova metodologia di collaudo dell’impianto frenante che non prevede l’utilizzo del peso per prevenire questo tipo di incidenti. Il paragrafo 7 esamina le attività di sperimentazione finalizzate a individuare il rapporto tra la cinematica e la meccanica della scala mobile in fase di arresto e il rischio di caduta dei passeggeri. Il lavoro svolto in quest’ambito ha permesso di determinare un valore massimo di decelerazione raccomandato, da non superare nella fase di arresto della scala mobile. Il paragrafo 8 analizza due tipologie di impianto frenante intelligente, utilizzate per impedire che la decelerazione della scala mobile in fase di arresto 2022 JULY | AUGUST • LUGLIO | AGOSTO 2022 ELEVATORIMAGAZINE.COM 51
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