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【摘要】轿箱是运送乘客和货物的载体，它的运行状况直接反映了电梯的质量水平，所以电梯振动即指轿箱振动，而把电梯系统中其它部件的振动看作是轿箱振动的激励源。按方向分，轿箱的振动可分为垂直振动和水平振动。电梯的振动直接影响乘坐的舒适性，当振动达到较大程度时，还会引发安全事故。因此，深入分析电梯振动的机理，掌握振动产生的原因，并对其加以控制，是电梯研究领域的一个重要研究课题。
【关键词】电梯;水平振动;导轨测量方法
1.电梯振动综述
电梯是一个复杂的机电系统，由于设计制造，安装调试，以及运行损耗、磨损等方面的原因，会造成系统运行不平稳，即产生振动现象。这些振动若不及时消除，就容易产生各类故障，带来安全隐患。本文综述性的介绍电梯振动进行时振动产生的原因，介绍各类传统与现代的测量方法，提出未来电梯振动测量的方向。
文献[1~6]对电梯的垂直振动特性进行深入研究，文献[5~7]主要研究了电梯水平振动模型及相应的振动抑制问题。在电梯的垂直振动特性研究中，国内外大部分学者将电梯系统简化为一个七自由度的动力系统来进行建模分析。电梯垂直振动模型的建立为电梯系统动态特性分析，机构优化设计，以及振动控制和故障诊断等方面提供了较可靠的理论依据。
关于轿箱水平振动的研究，在国内，长期以来以基于实践经验的定性分析比较多，理论建模研究在最近一段时期才有所报道。如天津大学的李立京提出二自由度轿箱水平振动模型。在李立京后，上海交大傅武军等提出了轿箱水平振动的空间五自由度模型，该模型虽在一定程度上弥补了二自由度模型在空间分析能力上的不足，但仍把轿箱系统看作是刚體对待，并仍沿用线性导靴的模型。
国外对于轿箱水平振动的研究工作相对较早、较成熟。Kouji Okada， YamazakiYoshiaki等在综合考虑轿箱系统结构的基础上，对轿箱系统进行了整体建模。在建模过程中对轿箱振动系统进行了比较合理的简化，将轿箱架看作具有高强度的梁结构，轿箱看作壳体，减振块视为空间线性弹性-阻尼体。他们应用有限元法对轿箱系统的振动特性进行分析，指出轿箱水平振动的低频模态特性，并提出一些改进轿箱和导靴性能的方法。
从上述国外关于轿箱水平振动研究的文献中可以看到，他们建立的模型与实际轿箱振动系统的物理特性比较接近，并且通过振动模型的理论或仿真分析，在轿箱系统优化设计和振动控制方面取得了一定成果。但在他们的研究中仍存在一些有待改进和补充的地方。
(1)在建立的振动模型中，仍将导靴模型简化为线性模型进行处理，亦即振动特性分析以及振动控制等工作均是在线性系统范围内进行。而正如前面指出的，实际的导靴系统存在较明显的非线性特性。
(2)由于缺乏对导轨实际安装状况的准确测量和合理建模，在轿箱振动分析中一般把导轨激励看作确定函数(如正弦函数)来对待。而这与导轨的实际安装情况有较大差别。
(3)在其研究中，没有明确地对在导轨不平顺度激励下轿箱水平振动的变化规律进行分析和研究。综上可见，目前国内外文献中提出的轿箱水平振动模型均不同程度地存在与实际振动系统不一致的情况，并且缺乏对轿箱水平振动与导轨不平顺度激励间变化规律的进一步深入研究。因此，建立一个能够充分反映轿箱实际振动状况的动力学模型，并深入分析实际导轨不平顺度激励下的轿箱振动规律，仍具有十分重要的研究价值。
2.电梯导轨测量方法探讨
目前，测量因电梯存在的垂直或水平振动所导致的误差方法主要有两大类：①以铅垂线、角尺、调道尺等简易工具为主要测量手段的传统测量方法；②以激光准直技术和传感器技术为主的现代测量方法。导轨测量中常用的一些传统测量方法有：垂线测量法，直尺测量法以及调道尺测量法等，该法具有操作简单、工具成本低等特点，目前在电梯导轨的安装过程中仍被普遍采用。但也存在一些明显的不足：由于测量是手动进行，测量效率低，而且测量精度受人员操作水平的影响较大：用垂线法建立的导轨安装基准，会受到气流、振动以及单摆效应等多方面因素的影响，很难稳定下来。一个典型的例子是，国内某电视塔内电梯安装高度为100m，采用垂线法确定的安装基准出现了80mm的偏差，需巨大的代价给以纠正。另外，在电梯的测试和维修阶段，由于安装基准和脚手架己不存在，导轨铅垂度的测量需要分段进行，此时测量基准难以固定，测量误差明显增大。由于传统测量中存在的种种缺陷，国内外陆续出现了以激光准直技术和传感器技术为主的现代测量方法。激光准直测量法充分利用激光具有的方向性好、亮度高、受环境影响小等特点，以铅直激光束光强分布中心作为测量基准线，用安置在不同高度位置的光电探测器来检测导轨工作面的位置变化。
而电梯导轨传感器测量法则是利用不同传感器，其位置、速度或光的强弱等不断的变化得出是否出现亮导轨之间的变化。这些仪器使用方便，性能稳定， 并且实现了动态、高效测量，是垂直振动测量中一种比较理想的测量方式。但还是存在一些不足，因为这些测量方法都是针对某类导轨安装误差进行的专项测量，还没有出现能够同时测量多项安装误差的测量系统。多项参数的分步测量也是造成测量效率低下的一个重要原因。因此，研制开发一种能够准确、快速测量导轨各类安装误差的测量系统已成为电梯导轨测量领域的一个急待解决的课题。
3.展望
电梯公司根据电梯存在的振动问题，应设计出尽可能精确的安装步骤，以减少因安装程序不妥而带来的误差；作为研究者，为解决目前在电梯导轨测量、建模，以及导轨不平顺度激励下的轿箱水平振动特性等领域中存在的上述急待解决的课题，可研制开发一种能够准确、快速测量导轨各类安装误差的测量系统。这给安装工作和特检工作人员检验时带来了方便。■
【参考文献】
［１］陈炳炎，于德介.电梯机械系统动态特性分析研究[J].中国电梯，1995，6(3)：13-15.
［２］于德介，喻进辉.高速电梯机械系统动力学模型的建立与修正[J].振动与冲击，1997，16(1)：11-14，23.
［３］陈善如，梁德华.一种电梯轿厢的减振装置及其数学模型[J].太原机械学院学报，1990，11(4)：104-111.
［４］张聚，杨庆华.高速电梯机械系统振动的分析与计算[J].机电工程，2000，17(4):78-82.
［５］李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津：天津大学，2002.
［６］李立京.电梯轿箱水平振动模型[J].起重运输机械，2002，(5)：3-5.
［７］傅武军，朱昌明，张长友，等.高速电梯水平振动模型及动态响应分析[J].机械设计与研究，2003，19(6)：65-67.
［８］张国安.电梯振动的原因及解决办法[J].中国电梯，2003，14(15)：8-9.
［９］王晓会.导向装置对电梯水平振动的影响[J].中国电梯，2003，14(5)：14-15，19.
［１０］林开颜.电梯导轨垂直度测量方法的研究[D].长春：长春光学精密机械学院，2001.
［１１］廖复中.激光准直技术在超高程电梯安装中的应用[J].中国电梯，1995，6(4)：20-23.
【关键词】电梯;水平振动;导轨测量方法
1.电梯振动综述
电梯是一个复杂的机电系统，由于设计制造，安装调试，以及运行损耗、磨损等方面的原因，会造成系统运行不平稳，即产生振动现象。这些振动若不及时消除，就容易产生各类故障，带来安全隐患。本文综述性的介绍电梯振动进行时振动产生的原因，介绍各类传统与现代的测量方法，提出未来电梯振动测量的方向。
文献[1~6]对电梯的垂直振动特性进行深入研究，文献[5~7]主要研究了电梯水平振动模型及相应的振动抑制问题。在电梯的垂直振动特性研究中，国内外大部分学者将电梯系统简化为一个七自由度的动力系统来进行建模分析。电梯垂直振动模型的建立为电梯系统动态特性分析，机构优化设计，以及振动控制和故障诊断等方面提供了较可靠的理论依据。
关于轿箱水平振动的研究，在国内，长期以来以基于实践经验的定性分析比较多，理论建模研究在最近一段时期才有所报道。如天津大学的李立京提出二自由度轿箱水平振动模型。在李立京后，上海交大傅武军等提出了轿箱水平振动的空间五自由度模型，该模型虽在一定程度上弥补了二自由度模型在空间分析能力上的不足，但仍把轿箱系统看作是刚體对待，并仍沿用线性导靴的模型。
国外对于轿箱水平振动的研究工作相对较早、较成熟。Kouji Okada， YamazakiYoshiaki等在综合考虑轿箱系统结构的基础上，对轿箱系统进行了整体建模。在建模过程中对轿箱振动系统进行了比较合理的简化，将轿箱架看作具有高强度的梁结构，轿箱看作壳体，减振块视为空间线性弹性-阻尼体。他们应用有限元法对轿箱系统的振动特性进行分析，指出轿箱水平振动的低频模态特性，并提出一些改进轿箱和导靴性能的方法。
从上述国外关于轿箱水平振动研究的文献中可以看到，他们建立的模型与实际轿箱振动系统的物理特性比较接近，并且通过振动模型的理论或仿真分析，在轿箱系统优化设计和振动控制方面取得了一定成果。但在他们的研究中仍存在一些有待改进和补充的地方。
(1)在建立的振动模型中，仍将导靴模型简化为线性模型进行处理，亦即振动特性分析以及振动控制等工作均是在线性系统范围内进行。而正如前面指出的，实际的导靴系统存在较明显的非线性特性。
(2)由于缺乏对导轨实际安装状况的准确测量和合理建模，在轿箱振动分析中一般把导轨激励看作确定函数(如正弦函数)来对待。而这与导轨的实际安装情况有较大差别。
(3)在其研究中，没有明确地对在导轨不平顺度激励下轿箱水平振动的变化规律进行分析和研究。综上可见，目前国内外文献中提出的轿箱水平振动模型均不同程度地存在与实际振动系统不一致的情况，并且缺乏对轿箱水平振动与导轨不平顺度激励间变化规律的进一步深入研究。因此，建立一个能够充分反映轿箱实际振动状况的动力学模型，并深入分析实际导轨不平顺度激励下的轿箱振动规律，仍具有十分重要的研究价值。
2.电梯导轨测量方法探讨
目前，测量因电梯存在的垂直或水平振动所导致的误差方法主要有两大类：①以铅垂线、角尺、调道尺等简易工具为主要测量手段的传统测量方法；②以激光准直技术和传感器技术为主的现代测量方法。导轨测量中常用的一些传统测量方法有：垂线测量法，直尺测量法以及调道尺测量法等，该法具有操作简单、工具成本低等特点，目前在电梯导轨的安装过程中仍被普遍采用。但也存在一些明显的不足：由于测量是手动进行，测量效率低，而且测量精度受人员操作水平的影响较大：用垂线法建立的导轨安装基准，会受到气流、振动以及单摆效应等多方面因素的影响，很难稳定下来。一个典型的例子是，国内某电视塔内电梯安装高度为100m，采用垂线法确定的安装基准出现了80mm的偏差，需巨大的代价给以纠正。另外，在电梯的测试和维修阶段，由于安装基准和脚手架己不存在，导轨铅垂度的测量需要分段进行，此时测量基准难以固定，测量误差明显增大。由于传统测量中存在的种种缺陷，国内外陆续出现了以激光准直技术和传感器技术为主的现代测量方法。激光准直测量法充分利用激光具有的方向性好、亮度高、受环境影响小等特点，以铅直激光束光强分布中心作为测量基准线，用安置在不同高度位置的光电探测器来检测导轨工作面的位置变化。
而电梯导轨传感器测量法则是利用不同传感器，其位置、速度或光的强弱等不断的变化得出是否出现亮导轨之间的变化。这些仪器使用方便，性能稳定， 并且实现了动态、高效测量，是垂直振动测量中一种比较理想的测量方式。但还是存在一些不足，因为这些测量方法都是针对某类导轨安装误差进行的专项测量，还没有出现能够同时测量多项安装误差的测量系统。多项参数的分步测量也是造成测量效率低下的一个重要原因。因此，研制开发一种能够准确、快速测量导轨各类安装误差的测量系统已成为电梯导轨测量领域的一个急待解决的课题。
3.展望
电梯公司根据电梯存在的振动问题，应设计出尽可能精确的安装步骤，以减少因安装程序不妥而带来的误差；作为研究者，为解决目前在电梯导轨测量、建模，以及导轨不平顺度激励下的轿箱水平振动特性等领域中存在的上述急待解决的课题，可研制开发一种能够准确、快速测量导轨各类安装误差的测量系统。这给安装工作和特检工作人员检验时带来了方便。■
【参考文献】
［１］陈炳炎，于德介.电梯机械系统动态特性分析研究[J].中国电梯，1995，6(3)：13-15.
［２］于德介，喻进辉.高速电梯机械系统动力学模型的建立与修正[J].振动与冲击，1997，16(1)：11-14，23.
［３］陈善如，梁德华.一种电梯轿厢的减振装置及其数学模型[J].太原机械学院学报，1990，11(4)：104-111.
［４］张聚，杨庆华.高速电梯机械系统振动的分析与计算[J].机电工程，2000，17(4):78-82.
［５］李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津：天津大学，2002.
［６］李立京.电梯轿箱水平振动模型[J].起重运输机械，2002，(5)：3-5.
［７］傅武军，朱昌明，张长友，等.高速电梯水平振动模型及动态响应分析[J].机械设计与研究，2003，19(6)：65-67.
［８］张国安.电梯振动的原因及解决办法[J].中国电梯，2003，14(15)：8-9.
［９］王晓会.导向装置对电梯水平振动的影响[J].中国电梯，2003，14(5)：14-15，19.
［１０］林开颜.电梯导轨垂直度测量方法的研究[D].长春：长春光学精密机械学院，2001.
［１１］廖复中.激光准直技术在超高程电梯安装中的应用[J].中国电梯，1995，6(4)：20-23.