در سال 1994 یك آسانسور معدنی هنگام فرود دچار حادثه سرعت بیش از حد(over speed) شد.این حادثه دلخراش باعث وارد شدن صدمات و جراحات جدی به 4 سرنشین مربوطه گردید.با وجود اینكه چهار معدنچی قبل از تصادم روی كف كابین دراز كشیدند ولی هنگام برخورد كابین به سازه بالاسری (over head) كارگران با سرعتی حدود چهار برابر سرعت طبیعی آسانسور، به سقف كابین برخورد نمودند.
برای جلوگیری از وقوع چنین حوادثی كه عمدتا ناشی از خرابی سیستم كنترلی می باشد می توان چندین طرح احتیاطی در نظر گرفت.
این مقاله در مورد طراحی ایمن سیستم های كنترل الكتریكی آسانسور است.مدارهای تجهیزاتی و دستگاههایی كه صحت ایمنی و نگهداری سیستم كنترل آسانسور را بهبود می بخشند ارائه شده اند.
این دستگاهها و مدارات،حفاظتی را ارائه می كنند كه خطرات بالقوه را از میان برده و بطور چشم گیری احتمال تصادف را در آسانسورهای معدنی كاهش می دهد.

در 28 مارس 1994 در یكی از معادن زیر زمینی ذغال سنگ در ایالت اوهایو (ohio) جنوبی هنگام فرود آسانسور،یك تصادف مربوط به سرعت بیش از حد(over speed) به وقوع پیوست.(1)

قبل از حادثه، چهار معدنچی به كابین آسانسوریكه موقعیتی همانند شكل 1 داشت سوار شدند. آسانسور كه دارای سرعت مجاز1.6m/sبود ناگهان تغییر سرعت داده و با 3.2 m/sبه سمت پایین حركت كرد.وقتی آسانسور به سطح معدن(زیر زمین) رسید ناگهان تغییر جهت داده و در جهت بدون مانع و ترمز (به سمت بالا)حركت نمود.
با فهمیدن اینكه آسانسورخارج از كنترل شروع به شتاب گرفتن كرده است دو نفر از كارگران سریعا دكمه توقف اضطراری را فشار داده بودند تا شاید آسانسور را متوقف كنندولی تلاش آنها مفید واقع نشد.در این هنگام كارگران با اطلاع از اینكه توقف آسانسور غیر ممكن بوده و آسانسور حتما به سازه بالاسری (overhead) برخورد خواهد كرد به توصیه یكی از همسفران، همگی روی كف كابین دراز كشیدند تا شاید صدمات برخورد را كاهش دهند.
هنگامی كه آسانسور به سازه بالاسری (overhead) با سرعتی حدود2m/s اصابت كرد چهار سرنشین به سقف كابین برخورد كردند. یكی از مسافران لباس خاكی بر تن داشت و گرد و غبار محسوسی را به سقف كابین پاشیدكه باعث تخمین درست محل برخورد وی شد.(شكل 2)

علاوه بر شكستگی شدید سر، صدماتی چون شكستگی های دنده و مهره از جمله صدمات متحمل شده توسط مسافران بود.(شكل 3 موقعیت نهائی آسانسور بعد از حادثه را نشان می دهد)

تحقیقاتی كه در مورد علت تصادف بعمل آمد،همانند دیگر تصادفات، اجزای بحرانی سیستم كنترل را مشخص كرد و ثابت كرد كه خرابی این مدارات باعث تصادفات جدی در آسانسور می گردد.
آزمایشات و مطالعات انجام شده در مورد آسانسورهای معدنی،عیوبی را در طراحی كنترل الكتریكی معلوم ساخته است.بنابراین،اولین گام در رسیدن به یك آسانسور ایمن،طراحی مناسب سیستم كنترلی است.طراحان نباید برای ارزش گذاری ایمنی سیستم، فقط به طرح شماتیك مدارات توجه كنند.بلكه باید طرح فیزیكی سیستم را نیز آزمایش نمایند.این عمل شامل در دسترس بودن قطعات برای سرویس و نگهداری و استعداد تجهیزات برای صدمات و خرابی خواهد بود.
اصولی در این مقاله ارائه شده كه احتمال تصادفات آسانسور را با ارتقاء صحت ایمنی و رفع عیب مدارات بحرانی كاهش می دهند.همچنین یك سیستم ترمز الكتریكی كه حفاظت در مقابل "سرعت بیش از حد"(overspeed) كابین بالارو را بر عهده دارد بیان گردیده است.

- صحت مدارات ایمنی

در سیستم های فعلی،كنتاكت های الكتریكی اغلب دستگاه های حفاظتی الكتریكی بصورت سری بهم متصل شده اند تا توان را برای سیستم كنترل آسانسور مهیا كنند كه این سری كنتاكتهای الكتریكی، معمولا مرجعی برای "مدار ایمنی" بشمار می روند.
ولی ما یك نمونه دیگری برای مدار ایمنی آسانسور- همانند شكل 4 - پیشنهاد می كنیم كه این مدار در مواقع اضطراری و لازم، ترمز را تدریجا به آسانسور اعمال می كند.كاركرد مناسب این مدارنسبت به "مدارایمنی" فوق الذكر ارجح تر است.

در سیستم فعلی هنگامی كه آسانسور مناسب عمل نمی كند،مدار سری ایمنی بازرسی می شود تا وجود مدار معیوب را تعیین كنداز طرف دیگر چون مدار ایمنی می تواند اطلاعات تشخیصی را ارائه دهد برخی از تولید كنندگان تابلوفرمان آسانسور، نمایشگرهای نورانی(LED) را در میان كنتاكت ها در مدار سری ایمنی برای اعلام وجود خرابی نصب می كنند كه این عمل توصیه نمی شود زیرا ممكن است باعث موقعیت بسیار خطرناكی شود.این مشكل هنگامی حادث می شود كه سیم كشی اضافه شده دركنتاكت های مدار ایمنی،قطع شوندكه در اینصورت حفاظت ارائه شده توسط دستگاه ایمنی حذف می گردد و یا اینكه حتی بدون وجود خطاهای سیم كشی، ممكن است توسط امپدانس مدار موازی كه به علت وجود نمایشگر نورانی(LED) یا مدار هشدار دهنده ایجاد می شود سیستم متوقف گردد.
ولی مدار پیشنهاد شده در این مقاله از مدار سری ایمنی بحرانی مستقل می باشد.بهمین دلیل اگر خطایی در مدار هشدار رخ دهد،اثری روی عملكرد كنترل آسانسور نخواهد داشت.
پس باید در هنگام نصب یك پانل هشدار خطا، از كنتاكت های كمكی كه از نظر الكتریكی ایزوله شده اند استفاده گردد.
 

2- مدارات افزون بر نیاز

اعمال كنترلر برنامه پذیر منطقی (PLC) و میكروپروسسور برای كنترل آسانسور، نیازمند ملاحظات سخت افزاری خاصی است.هنگام اعمال كنترلر( PLC یا میكروپروسسور)خطاهای احتمالی موجود در برنامه نویسی یا "حالت قابل اطمینان"(Solide-state) سخت افزار، نباید صحت یا اطمینان مدارات بحرانی را تحت تاثیر قرار دهد.
از آنجا كه مدارات بحرانی- همانطوریكه قبلا ذكر شد مدار ایمنی یك مدار بحرانی است - مستقیما به حركت آسانسور و عملكرد ترمز تاثیر دارد. خرابی یك قطعه منفرد سری ایمنی مثل تریستور خروجی، نباید مدار ایمنی را غیر موثر و غیر فعال كند.
لذا در هنگامی كه كنترل آسانسور با PLC یا میكروكنترلر انجام می گیرد باید افزون بر نیاز تدارك دیده شود تا مطمئن شویم كه قطعات سری ایمنی یا نرم افزار مورد استفاده، سبب كاركرد غیر ایمن آسانسور نخواهند شد.
برای این منظور می توان از مدارات ایمنی سخت افزاری استفاده كرد. یا اینكه مدارات "سری ایمنی" را بصورت مقاوم در برابر خرابی طراحی كرد.بطور مثال منطق سخت افزاری به عنوان یك مدار اضافی برای منطق سری ایمنی و برنامه نویسی اعمالی مورد استفاده قرار می گیرد.

3- كنترل ترمز

وضعیت كنونی كنترل ترمز الكتریكی برای عملكرد ایمن آسانسور بسیار وخیم است.از آنجائیكه برای بسیاری از كنترل استاتیك آسانسور و یا كنترل موتور- ژنراتور- آسانسور، ترمز وسیله اصلی توقف در هنگام سرعت غیر مجاز(overspeed) و موقعیت های حركت بیش از حد (overtravel) می باشد لذا لازم است كه نیرومند، ایمن و مقاوم در برابر هر گونه خطای احتمالی طراحی گردد.
ترمز ایمنی آسانسور معمولا بصورت یك سیم پیچ بزرگ الكترومغناطیسی ساخته می شود و در راستای كشش فنر ارتجاعی بكار می رود و به همین دلیل هنگامی كه مدار قطع میشود ترمز بصورت اتوماتیك عمل می كند.
از طرف دیگر اندوكتانس هسته ترمزdc ممكن است به چندین هانری برسد.لذا باید هنگام انتخاب ترمز dc ملاحضات دقیقی مبذول داشت تا از قابلیت های كنتاكت ترمز برای قطع چندین بار اندوكتیو سنگین اطمینان حاصل كرد.
بطور خلاصه،در بسیاری از كنترل كننده های آسانسور ،هنگام قطع مدار dc، برق AC منبع تغذیه ترمز"سری ایمنی" را هم قطع میكنند.این طرح مطابق قانون210.8 استاندارد ASME A17.1 می باشد.این قانون لازم می دارد كه هر دو عمل مذكور انجام گیرد تا تغذیه بطور مستقل از ترمز قطع شود.
قانون 210.8استاندارد ASME A17.1 همچنین نصب خازن یا دیگر ادوات خاموش كننده جرقه را در میان كنتاكت های رله ممنوع كرده است.زیرا خرابی این ادوات ممكن است باعث عملكرد غیر ایمن آسانسور شود.

مهندس تایماز نظمی