电梯系统及其工作方法与流程

本发明设计一种电梯系统，特别是一种快速升降的多轿厢电梯系统及其工作方法。

背景技术

随着城市规模的扩大和人口的集中，城市中的建筑用地越来越紧张，各类高层建筑也越来越多，但目前高层建筑中必备的电梯系统基本上都采用了一个电梯井中安装一部轿厢的结构形式，其工作方式是通过连接到电梯井顶部牵引装置上的钢缆带动轿厢做上下运动。

现有电梯系统存在以下缺点或不足：对高层建筑来说，乘客往往需要前往多个不同的楼层，等待在各楼层的乘客也会提出乘坐请求，这就要求轿厢频繁进行启停动作，还要等待乘客进出轿厢，运行效率较低，增加了乘客乘坐电梯的等待时间；当电梯接近满员时轿厢中将十分拥挤，人员进出困难，且乘客的舒适性和私密性都很难保证；电梯井需要上下贯通，且牵引装置、轿厢和防坠落装置比较复杂，对建筑结构强度要求较高，对建筑形式的限制也较多；电梯建造成本高，维护和维修不便且影响乘客使用电梯；电梯在运行和使用中存在一定的安全隐患，容易出现人员踏空、坠落、轿厢卡滞、轿厢下坠等异常情况。

技术实现要素：

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的电梯系统及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明电梯系统，包括：上升通道、下降通道、回转通道、升降机构、中转平台、轿厢机构及控制机构；回转通道连接上升通道与下降通道，升降机构经由回转通道在上升通道及下降通道内运动；控制机构分别与升降机构、中转平台及轿厢机构通信，控制机构控制升降机构在上升通道及下降通道内的运动，控制机构控制轿厢机构在升降机构与中转平台之间运动；中转平台与楼层对应；其中中转平台包括装载区和待命区；或者中转平台包括两个装载区。

优选地，升降机构的数量为多个，升降机构包括：升降轨道，升降轨道设置在上升通道及下降通道内；升降平台，升降平台与升降轨道连接。

优选地，升降轨道包括：主轨道及副轨道，主轨道及副轨道分别设置在上升通道及下降通道内；升降供电带，升降供电带设置在主轨道内；升降平台与主轨道及副轨道连接。

优选地，升降平台包括：承重平板；主动力模块，主动力模块设置在承重平板的一侧，主动力模块与主轨道连接；副支撑，副支撑设置在承重平板的另一侧，副支撑与副轨道连接。

优选地，在承重平板上设有固定限位块及可移动限位块。

优选地，在副轨道的外侧面设有护栏。

优选地，在中转平台上设有中转供电带。

优选地，轿厢机构包括：轿厢外壳；轿厢底板，轿厢底板设置在轿厢外壳底部；行走机构，行走机构设置在轿厢底板内；取电装置，取电装置设置在轿厢底板内，取电装置分别与升降供电带及中转供电带连接。

一种电梯系统工作方法，包括如下步骤：

步骤1，乘客在当前楼层选择要前往的目标楼层，电梯系统接收到乘客的指令；其中

若当前楼层的中转平台上有停靠轿厢机构，则轿厢机构进入当前楼层的中转平台的装载区，轿厢机构的轿厢门打开；

若当前楼层的中转平台上未停靠轿厢机构，则其他楼层的轿厢机构从上升通道或下降通道移动到当前楼层，从上升通道或下降通道中移入当前楼层的中转平台的装载区，并打开轿厢门；

步骤2，乘客进入轿厢机构，轿厢机构从当前楼层的中转平台的装载区返回上升通道或下降通道内；

步骤3，升降平台驱动轿厢机构到达目标楼层；

步骤4，轿厢机构移入目标楼层的中转平台的装载区，打开轿厢门，乘客离开轿厢机构。

优选地，中转平台还包括待命区，处于停靠状态的轿厢机构停靠在待命区内。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

(1)运行效率高，等待时间短

按照本发明，一个电梯系统中可以同时运行多个升降平台和轿厢，通过轿厢在升降平台和中转平台之间的移动，可以将相对耗时较多的乘客上下、轿厢门开关等过程放在中转平台上进行，从而避免了这些过程对升降平台连续运动造成影响；由于采用轿厢机构1(轻型轿厢)，空间比现有电梯轿厢小，容纳乘客数量少，故乘客进出轿厢花费的时间也较少；每次轿厢只前往一个目标楼层，也不会因其他楼层的乘客有需要而停止，故中途无需频繁启停。

乘客使用电梯时，如果当前楼层中转区有轿厢停靠，则乘客可以直接使用本楼层的轿厢，如果当前楼层中转区没有轿厢，则系统中循环运行的多个升降平台也可以很快将空轿厢送到当前楼层供乘客使用；电梯的上升和下降过程分别在上升和下降通道中完成，不会出现乘客要乘电梯下楼而电梯正好上行的情况，也进一步避免了要等待电梯轿厢从顶楼返回才能乘坐等类似情况的发生。

(2)乘客体验更好

采用轿厢机构1(轻型轿厢)，轿厢容量小于4人，可保证乘客的独立空间和私密性，避免了多人乘坐造成的拥挤、气味、骚扰等问题；电梯轿厢可以将乘客直接送往目标楼层，避免了多次启停可能造成的身体不适和烦躁感；等待时间短，运行速度快，可以有效节约乘客的时间。

(3)安全性更好

现有电梯的外门打开后直接就是深深的电梯井，一旦电梯外门由于外力或系统故障等原因打开，进入的人员就会直接坠落至电梯井深处，基本没有生还的可能。但本发明中电梯外门内是中转平台，且中转平台和升降通道之间的可动栏杆一般情况下都是升起的(只有轿厢需要移入升降平台时才会降下)，即使有人从外门进入电梯井，也会受到阻拦，即使坠入升降通道中，也会落在不远处的升降平台上而减轻受到的伤害。

现有电梯的轿厢自重较大，容纳人数也较多，一旦牵引系统发生故障，轿厢很容易快速下坠，在轿厢安全装置起作用前仍会下坠一定距离，这种情况下乘客只能等待外界救援。但本发明中电梯轿厢和乘客的总重较小，且采用了在升降轨道上运行的升降平台来带动轿厢上下运动，轿厢坠落的可能性大大减小，即使升降平台发生了故障而无法制动，距离不远的其他升降平台也会将轿厢挡住而防止其继续坠落，然后还可以通过其他升降平台推动事故轿厢回到安全楼层，使乘客能够自行脱困。

(4)建造成本低，电力消耗少，维修更方便

系统采用升降平台来推动轿厢上下运动，故轿厢只有底板需要承受来自乘客的压力，其他各面基本不受力，故轿厢可以采用轻型材料制作且强度要求很低，大大降低了轿厢的制造成本；每个升降平台一次运送的轿厢和乘客的总重较小，升降平台主动力模块中的驱动电机功率要小于传统电梯的牵引装置，也不需要复杂的牵引钢缆、安全装置等机构。

轿厢自重较轻，不存在现有电梯系统中用自重超过一吨的轿厢来运送一个乘客(体重几十公斤)上下楼的能量浪费问题；升降平台直接将轿厢和乘客送到目标楼层，也避免了轿厢频繁启停造成的能源浪费；处于待命状态的轿厢停靠在中转平台上，不需要消耗电力。

对轿厢进行维修或保养时，可以将其移动至中转平台或直接移出电梯井外，大大方便了维修或保养工作的进行，同时不会影响系统正常运行；对升降平台进行维修或保养时，可以将升降平台从轨道上拆下，再对其进行维修或保养，整个过程耗时较短，对系统运行的影响很小；还可以通过设置升降轨道支路和道岔等方式，直接将升降平台移到运行区域之外进行维修保养，不会对系统运行产生影响。

(5)建设和运行更灵活

在建设方面，本发明要求的电梯井开口尺寸要小于现有电梯系统，可以减少对建筑结构的破坏；采用升降平台驱动轿厢运动，使得不同楼层的电梯系统可以错位建设在不同位置，且不同分段可以使用所有升降平台和轿厢(升降平台通过轨道、轿厢通过自身移动)；上升通道、下降通道和中转平台的空间排列方式也很灵活，大大减轻了现有电梯系统建设对建筑物采光、通风和构型等方面的影响。

在运行过程中，当系统运力紧张时，可以通过升降轨道支路向系统中增加升降平台，而当系统运力过剩时，也可以通过升降轨道的支路将升降平台从系统中移除，防止造成电力浪费和系统空转的损耗；根据建筑中电梯系统的使用频率和人数，可以选择用一个电梯的两个通道(上升和下降)分别运送乘客上下楼，也可以用相邻的两个电梯系统分别运送乘客上楼和下楼，还可以将更多的电梯系统联合运行，不同系统间的轿厢可以根据需要自由调配，以提供更大的运输能力和更快的响应速度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明电梯系统实施例一系统构成示意图；

图2为本发明电梯系统轿厢机构结构示意图；

图3为本发明电梯系统升降轨道结构示意图；

图4为本发明电梯系统升降平台运动示意图；

图5为本发明电梯系统升降平台结构示意图；

图6为本发明电梯系统工作示意图；

图7为本发明电梯系统实施例二系统构成示意图；

图8为本发明电梯系统实施例三系统构成示意图；

图9为本发明电梯系统实施例四系统构成示意图；

图10为本发明电梯系统实施例五系统构成示意图；

图11为本发明电梯系统运动方式示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1～图11所示，本发明涉及一种电梯系统，该系统由轿厢机构1(轻型轿厢)、升降轨道2、升降平台3、中转平台4、电梯井5和控制机构6等部分组成，各部分的结构和功能如下。

轿厢机构1(轻型轿厢)是用于装载乘客的部件，主要由轿厢外壳7、轿厢门8、轿厢底板9、二维行走机构10和取电装置11构成。其中轿厢外壳7包括轿厢四周和顶部的壁面，轿厢门8可打开供乘客进出轿厢，轿厢底板9用来支撑轿厢和乘客的重量并安装二维行走机构10和取电装置11，二维行走机构10用来实现整个轿厢在平面内的前后左右移动，同时驱动轿厢门8开合，取电装置11用来从轿厢所在的平台上获得电力供二维行走机构10使用。

升降轨道2是供升降平台3运行的轨道，在结构上由主轨道12、副轨道13、升降供电带14和可动护栏15组成。主轨道12和副轨道13固定在电梯井5的壁面上，二者一起支撑升降平台3，主轨道12还与升降平台3相互作用，从而实现升降平台3的上升和下降。主轨道12中还嵌入有升降供电带14，它从电梯井壁面铺设的电缆上获得电力并提供给升降平台3使用。副轨道13外侧面安装有可动护栏15，在轿厢不进入升降通道时升起，能防止人员进入电梯通道，也能起到对轿厢的限位作用。根据升降平台3在轨道上的运行方向，升降轨道2可分为上升通道21、上回转通道22、下降通道23和下回转通道24等4个功能分区，其中上升通道21供升降平台3上升，下降通道23供升降平台3下降，升降平台3通过上回转通道22完成一次翻转动作并进入下降通道23，同样的，升降平台3通过下回转轨道段翻转一次并重新进入上升通道21。

升降平台3用于推动轿厢机构1(轻型轿厢)沿通道上升或下降，是实现电梯系统快速升降循环工作的关键部件。升降平台3主要由主动力模块16、副支撑17、承重平板18、固定限位块19和可动限位块20组成。主动力模块16可以从轨道获取电力，还与主轨道12相互作用以驱动升降平台3运动，同时可在断电等异常情况下自动快速制动。副支撑17与副轨道13相互作用，起到支撑升降平台3的作用。承重平板18是支撑轿厢的承力部件，其表面嵌有供电带，可以将电力输送给轿厢的取电装置11。从外形和结构上看，整个升降平台3上下对称，这样就可以适应上升和下降两种工作状态。

中转平台4是轿厢机构1(轻型轿厢)在乘客进出、轿厢待命等状态下的中转区域，直接安装或设置在对应楼层的地面上，中转平台4上表面也嵌有中转供电带，可将电力输送给轿厢的取电装置11，中转平台4上还有对应轿厢机构1(轻型轿厢)不同停靠位置的限位装置。中转平台一般可分成左右两个功能分区，分别是装载区41(乘客进出时轿厢的停留区域)和待命区42(空闲状态下轿厢的停留区域)，当然也可以都是装载区41。

电梯井5是建筑内用来安装整个电梯系统的空间，也是整个电梯系统的外壳和边界，其面向中转平台4的一侧安装有电梯外门，与轿厢门8的开关动作联动，供乘客进出电梯，每层楼电梯外门附近还安装有控制面板。电梯井5中对应升降轨道2的上升通道21的空间为上升通道21，对应下降通道23的空间为下降通道23。

控制机构6通过采集各部件状态参数并发送相关控制指令来控制整个电梯系统的运转，控制机构6在硬件上包括控制服务器、安装在各楼层电梯门外的控制面板和安装在其他部件上的传感器、动作部件等。控制机构6能实现的主要功能包括：控制轿厢机构1(轻型轿厢)在不同平台上和平台间的移动和停止、控制轿厢门8和电梯外门的开关、控制可动护栏15的升起和降下、控制升降平台3在升降轨道2上的运动速度和停靠位置、控制可动限位块20的动作等。

下面以一次乘客上楼的过程为例来说明本电梯系统的工作过程：

(1)乘客在某一楼层的电梯控制面板上直接选择要前往的目标楼层，目标楼层高于当前楼层，如果当前楼层中转平台的待命区42没有轿厢停靠，则停靠在其他楼层待命区42的轿厢通过下降通道23中的升降平台3到达当前楼层，然后轿厢移入待命区42；

(2)待命区42中的轿厢移入装载区41并停靠到位后，轿厢门和电梯外门先后打开，乘客进入轿厢，与此同时，上升通道21中最接近的空闲升降平台3快速上升并停靠至当前楼层；

(3)乘客进入轿厢后，轿厢门和外门先后关闭，当升降平台3在当前楼层就位后，可动栏杆降下，轿厢从装载区41移入升降平台3；

(4)轿厢移入升降平台3后，可动限位块对轿厢进行固定，可动护栏15升起，随后升降平台3开始上升；

(5)升降平台3停靠至目标楼层后，可动限位块20解除限位，目标楼层的可动护栏15降下，轿厢从升降平台3移入目标楼层中转平台的装载区41，随后可动护栏15升起，空闲的升降平台3继续沿升降轨道2上升；

(6)外门和轿厢门先后打开，乘客离开轿厢；

(7)如果没有乘客从目标楼层出发上楼，则轿厢移入待命区42，等待系统召唤或通过下降通道23中的升降平台3到达其他楼层。

(8)这样就完成了一次运送乘客上楼的过程，如果是乘客从某一楼层下楼，整个过程基本类似，只需将装载区41和待命区42对调即可。

当中转平台4左右两个分区均为装载区41时，表明轿厢停靠在中转平台4左右两侧时都可以开门让乘客进出轿厢，两个装载区41分别供上楼和下楼的乘客进出。此时，对应的工作流程与原流程基本一致，主要区别在于：步骤1中，若当前楼层的中转平台4(左右任一装载区41)上已停靠有轿厢机构，则轿厢机构从停靠位置移动到乘客上楼或下楼对应的装载区41，即乘客要上楼则轿厢平移到对应上升通道的装载区41，乘客要下楼则轿厢平移到对应下降通道的装载区41，然后轿厢机构打开轿厢门；若当前楼层的中转平台4上无停靠的轿厢，则其他楼层的轿厢机构从上升通道或下降通道移动到当前楼层，从上升通道或下降通道中移入当前楼层的中转平台4的对应装载区41，然后打开轿厢门。

建设本发明的电梯系统时，可以将电梯井在建筑内从上到下建设在同一直线上，也可以将不同楼层的电梯井建设在不同位置，还可以将电梯井建设的具有一定倾斜角度。

对电梯系统的上升通道21、下降通道23和中转平台4的位置排列和数量来说，可以采取多种不同的组合方式，常规的排列方式是将四个分区按田字形排列，还可以将上升通道21和下降通道23分别建设在中转平台4两侧，或将中转平台4设置为两个装载区41中间一个待命区42的形式。

轿厢底板9和壁面上可以开通风口来保证轿厢中的空气流通；轿厢的横截面形状可以为方形，可以为圆形，也可以将轿厢设计为其他形状。

升降平台3的承重平板18上可以开通风口或设置风扇，可保证轿厢中的空气流通，还可以降低升降平台3上下运动时的空气阻力。

可以用一个电梯系统的上升通道21和下降通道23分别运送乘客上楼和下楼，即独立运行方式；也可以用相邻的两个或更多电梯系统分别运送乘客上楼和下楼，轿厢可以根据需要自由转移并使用在不同的系统中，即联合运行方式。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。