具有在竖井底部和/或在竖井顶部的虚构的保护区的电梯设备 和用于驱动电梯设备的方法 电梯设备通常包括电梯轿厢、电梯轿厢在其中移动的电梯竖井和用于移动电梯轿厢的驱动单元。
出于对安全原因的考虑，目前的电梯设备的设计是，在竖井底部有一个竖井坑形式的保护空间，以便确保当电梯轿厢向电梯竖井的最下面的位置运行时，在电梯竖井内的人员不会受到威胁。通常电梯设备的设计还包括在竖井的上端，所谓的竖井顶部上有一个保护空间，以便当轿厢向竖井的最上面地位置运行时不会造成在轿厢顶部进行维护的维护人员的威胁。
此点涉及各种电梯的设置，例如缆索-电梯、液压电梯和线性电机-电梯等。
根据安全技术规范的规定，在竖井的下端必须有一个竖井坑形式的保护空间，所以电梯竖井的建筑高度高于出于纯技术的考虑必要的高度。
目前在竖井下端的保护空间通常为50cm，其中包括被最大压缩的位于竖井底部的缓冲器的长度，以便对配重或电梯轿厢进行缓冲。
在竖井下端和竖井上端具有保护空间的电梯设备高于电梯可以提供服务的大楼的固有的楼层高度几米。通常采用电梯竖井突出于大楼的方式实现此点。在过去的电梯设置中大多将一部分驱动单元设置在高于竖井的机房内，这意味着，电梯设备的尺寸设计应使电梯不能对最上层提供服务，因为机房连同保护空间位于该楼层，或者可以将机房连同保护空间设置在大楼的楼顶。
目前的电梯设置彻底改变了这种状况，这是因为采用越来越多的其驱动单元设置在保护空间内(无机房电梯)的电梯设备。尽管如此，根据规范还必须将竖井的上端和/或下端的保护空间考虑进去，而此保护空间将对大楼的外表产生不利的影响。
在目前的电梯设置中，当维护时必须对整个电梯停机。如果在同一大楼内没有其它的电梯时，或如果另外的电梯的输送能力不够时，此点将会带来问题。
在目前的电梯设置中同样重要的是，维护、安装、维修或检查人员在电梯竖井的底部或顶部应能接触到各种技术和电气系统。
在欧洲专利申请EP1052212-A中披露了一种装置，所述装置可以实现在电梯竖井内的作业。根据该专利申请在竖井顶端设置有一个保护空间，其中配重在竖井底端被提前停止。从而通过缆索系统与配重连接的轿厢不会行驶到竖井顶部。
在美国专利US 6,223,861中描述了一种电梯的安全系统，其中当人员停留在电梯竖井内时，电梯仅减速移动。通过设置在竖井门上的传感器检测出是否有人员停留在电梯竖井内。当电梯减速移动时，在竖井下端和上端的专用开关对轿厢进行停止，以便防止轿厢驶入保护空间内。
在美国专利US 6,138,798中披露了另一种安全系统。为了确保在竖井坑内的维护人员的安全，采用一种其长度可以改变的缓冲器。当检测出在竖井坑范围内的人员时，所述缓冲器伸长，以便可以实现一个高度较大的保护空间。
公开号为0905894的日本专利申请中披露了一种类似的设置，但其中在该文件中涉及的是在竖井顶部的保护区。
在美国专利US 6,173,814中披露了一种电子安全总线，所述安全总线将各种传感器与中央控制器连接。一旦检测出特殊的情况，电梯被直接停止，所以建立在这种安全总线基础上的电梯设备是特别安全的。
本发明的目的在于省去这种保护空间或减少保护空间的延伸。
本发明的另一目的在于在于提出一种其竖井被缩短的电梯设备。
本发明的再一目的在于降低电梯设备的成本。
本发明的又一目的在于改善维护人员的安全。
另外附加提出一种电梯设备和一个控制电梯设备的相应的方法，所述电梯设备甚至在维护的情况下仍然可以保持在工作状态。
这些目的通过在权利要求1中要求保护的电梯设备和在权利要求12中要求保护的方法得以实现。
在从属权利要求2-11和12-21中分别对有益的进一步设计和改进做了表述。
本发明的电梯设备和相应的方法分别视不同的实施方式具有诸如对大楼或空间利用率高等不同的优点。本发明的电梯设备特别适用于特别典型的大楼或设施，这是因为由于竖井结构短电梯设备在建筑上可以更好地与总体结构融为一体之故。此点在外露的电梯设备中也是特别重要的。
通过本发明的电梯设备的特殊的实施方式随时并在任何情况下确保了电梯竖井内的人员的安全。
由于在维护时可以在有限的程度上仍然可以使电梯设备处于工作状态，所以本发明的电梯设备的特征在于停机时间较短。
在下面将对照实施例对本发明做进一步的说明并且在附图中示出本发明。图中示出：
图1为通常的电梯设备的剖面图；
图2为本发明的电梯设备的剖面图；
图3为本发明的电梯设备的安全总线方框图；
图4为本发明的另一电梯设备的安全总线方框图；
图5为本发明的实施方式的示意流程图；
图6为本发明的另一实施方式曲线图；
图7为本发明的另一实施方式的流程图，和
图8为本发明的另一实施方式的流程图。
本发明基本与电梯的设置方式以及所采用的驱动方式无关。出于此原因将缆索或导轨、配重和其它部件视为驱动单元的构件和仅在此程度上对其进行描述或处理。而且控制装置被视为驱动单元的构件。
在图1中示出通常的电梯设备10。所示的设备10包括一个具有轿厢12的竖井11，所述轿厢可以驶抵不同的楼层13.1-13.n。驱动单元包括缆索14.1、滚轮、悬挂装置14.2-14.6、驱动电机(图中未示出)和用于控制驱动电机的控制单元(图中未示出)。在竖井下端根据规范有一个作为下面的保护空间的竖井坑15。在竖井上端设置有一个保护空间16，以便对在轿厢12顶部上的人员17不会造成威胁。
在图2中示出一种本发明的设备20。所述设备20具有一个电梯轿厢21，所述电梯轿厢如图中双箭头23所示可在电梯竖井22内移动。所示竖井22可为四个楼层24.1-24.4提供服务。通过驱动单元25对轿厢21进行驱动。驱动单元25包括一个控制单元26和一个电机27。驱动单元通过例如输入端28接收例如来自轿厢21的控制键盘(图中未示出)的输入信号。控制单元26根据输入信号对相应的速度曲线进行预先给定和对电机进行调整。例如可以以额定值的方式对速度曲线进行预先给定，所述速度曲线与实时的实际测量值进行比较。当出现实际测量值与额定值之间的偏差时，调节回路将进行干予，以便进行修正。控制单元26对轿厢21进行控制，从而使轿厢分别根据要求停靠在不同的楼层上。
另外并与通常的用于电梯设备20正常运行所需的传感器和控制装置无关(在图2中未示出)，电梯设备20具有一个检测装置29，所述检测装置用于检侧是否有人员停留在竖井22的临界区内，或者是否有人员打算进入竖井22的临界区内。在竖井下端的端区32和/或在竖井上端(竖井顶部)的端区被称作所述的临界区。在检测是否有人员进入竖井顶部优选还要考虑到是否有人员停留在轿厢顶部或登上轿厢顶部。
检测装置29例如通过线路或总线31与驱动单元25连接，当有人员在临界区内停留时或打算进入临界区内，可以将电梯设备20切换到一个专用的工作方式。根据本发明，驱动单元25具有一个专用的控制装置30，所述控制装置26可以与控制单元安装在一起和至迟在电梯轿厢驶入临界区32和/或33内之前在这种专用的工作方式下控制装置使电梯轿厢停止运行。检测装置29和专用的控制装置30为安全相关设计，以便避免在任何情况下电梯轿厢21驶入临界区32和/或33。优选在专用的工作方式下专用的控制装置30可以实现在在临界区32和/或33外的区内电梯轿厢21不受影响的工作。在图中所示的例子中电梯轿厢21例如在专用的工作方式下仍然可以为楼层24.2和24.3提供服务。
在本发明中的“安全相关”的概念系指，例如主要的部件具有冗余，控制装置(30、42)的重要的功能是并列运行的和对它们的结果进行相互比较和通过并列的线路实现数据传输或为此采用已知的传输误码识别的方法等。
通过采用相应的检测装置和专用的控制装置至迟在进入临界区32和/或33时即可在竖井底部和/或竖井顶部建立虚构的保护区。虚构的保护区必须绝对安全，以避免对人员的安全造成威胁或者对人员的伤害。只有在此条件得到保证的情况下，才可以省去竖井坑和/或上面的保护空间。
特别是可以采用光箱、光栅、压垫、移动信号器、人员存在信号器、安全锁、门触点、输入单元、工作方式选择开关等作为检测装置29。检测装置29的设计和设置应能识别出是否有人员打算进入临界区32和/或33，或已经进入临界区。最理想的方式是将多个传感器连接或组合成一个检测装置，以便改善识别或检测精度和使识别或检测装置的设计更为可靠。检测装置29向专门的控制装置30输出一个或多个信号。专用的控制装置30与控制单元26连接在一起或安装在控制单元内，从而可自动地实现向专用的工作方式的立刻切换。
检测装置的部件可以设置在竖井22内或竖井22外的不同的位置和/或设置在轿厢21上。
建议检测装置29独立于通常的传感器和电梯设备20的控制件并不受传感器和控制件的影响，以便确保高的可靠性。检测装置29与专用的控制装置30之间的连接应独立于其它系统，或者必须采取特殊的安全措施。
根据本发明的一个特殊的实施方式，例如可以如US6173814所述采用安全总线。在图3中示出这样一种实施方式。其中检测装置43的传感器40.1、40.2和40.3与安全总线41的节点连接。所述节点在图中用点示意示出。一个控制器44位于专用的控制装置42中或与专门的控制装置连接，以便对通过安全总线41接收的信号进行处理和评价。可以将专用的控制装置42设计成是可编程的，以便可以进行一定的适配和以后的数据更新。可以对导致专用的工作方式的切换的规则进行预设。其中如对照下面的实施例所述，对实现最大限度的安全性非常重视。
检测装置43包括三个移动传感器40.1、40.2和40.3。可以设定如下准则：
当传感器40.1，或传感器40.2，或传感器40.3检测到一个移动时，
将自动切换到专用的工作方式。
另一个例子如下：除了三个移动传感器40.1至40.3之外，如图4所示在最下面的竖井门上设置有一个光箱40.4。可以设定如下准则：
当光箱40.4检测到一个人进入竖井门，和
当传感器40.1，或传感器40.2，或传感器40.3检测到一个移动时，
将自动切换到专用的工作方式。
在图5中以一个曲线51为例说明通常的电梯是如何被控制的。曲线51示出作为电梯移动的路径x的函数的速度。在所示的情况下，路径长度与电梯提供服务的最低和最高的楼层之间的距离相符。在对电梯轿厢启动，以及对电梯轿厢制动时，应控制驱动装置，以便只会出现很小的加速力。
曲线51是一个用于在电梯轿厢的最大运行路径上的运行，例如从竖井坑上面的楼层向竖井顶部下面的楼层运行的速度额定值曲线。这种速度额定值曲线当然也可以分别根据运行任务只产生一个楼层距离或少许几个楼层距离。通常电梯设备配备有测量变送器，所述测量变送器持续地对轿厢位置的实际值和轿厢速度进行测量并传递给控制单元(例如图2中的控制单元26)。然后将速度-实际值与速度-额定值进行比较。根据此比较控制单元求出是否需要进一步加速，或是否轿厢以瞬时的速度可以继续运行，或是否必须制动。
一旦某人停留在竖井内或某人打算进入竖井内，根据本发明电梯设备自动切换到一专用的工作方式。本发明的设备的特征在于，专用的工作方式实现对一定的控制参数的独立的影响。
根据一有益的实施方式，本发明的专用的控制装置30接在电梯设备原有的控制单元26的后面，确切地说，专用的工作方式始终优先于正常的工作方式。在图5中示出有益的工作方式的工作原理。
在最上面的方框中示出最大可能的运行路径的速度额定值曲线51。电梯从静止状态x＝0被加速到正常的速度vn。采用该正常的速度实现了大部分路径段，直至点x＝k的运行。在该点上开始制动过程，以便使电梯轿厢被平稳地置于静止状态。如上所述，这种曲线通常是一个速度额定值曲线。通过实际值-控制，电梯的驱动单元被控制，使速度-实际值尽可能精确地与预定的速度额定值曲线相符。
当本发明的电梯设备的检测装置识别出如图5的方框55所示，已经切换到专用的工作方式，则如曲线52所示将改变对驱动单元的控制。在此最大速度额定值曲线所涉及的运行路径范围将缩短一个有待保护的竖井范围。如果没有切换到专用的工作方式，则将继续应用速度额定值曲线51。
本发明的专用的控制装置(例如图2中的专用的控制装置30)使速度额定值曲线51与工作方式适配。当电梯设备在正常的工作方式时，采用速度额定值曲线51。与此相反，在专用的工作方式时电梯轿厢可以运行的最大的路径段被缩短。此点通过图5中的曲线52示意示出。在所示的例子中采用速度曲线的特性曲线。即电梯与正常工作一样被加速和制动。而且正常速度vn在所示的例子中保持不变。由于路径段的缩短在竖井底部和竖井顶部形成两个虚构的保护区53和54。在所示的例子中两个虚构的保护区53和54的高度分别为2m。
在图6示意示出的另一实施方式中，仅在下面的竖井端(x＝0m时)形成一虚构的保护区62。当检测装置设计可以区分出是否有一个人在下面的或在上面的竖井范围内，或打算进入下面的或上面的竖井范围内时，可以仅采用一个实施方式，所述实施方式仅分别提供一个虚构的保护区62。
为了进一步改善本发明电梯设备的安全性，可以采用在同一图6中示意示出的其它措施。作为第一个措施可以降低在专用的工作方式时的最大速度Vmax，以避免对维护人员的安全造成威胁。当维护人员例如停留在电梯轿厢的顶部时，此点是重要的。作为另一项措施可以附加或另外对启动-和制动过程进行设计，使之产生较小的加速力。这时则需要较长的时间，直至电梯轿厢对速度进行吸收，和制动过程必须提前开始。在图6中同时采取了以上两个措施。在所示的实施例中，在下面竖井端的虚构的保护区为1.5m，此点分别视建筑结构条件作为保护区已经足够了。
替代结合图5和6所述的实施方式，其中专用的控制装置对预定的速度额定值曲线加以改变，可以采用一专用的控制装置，所述控制装置在专用的工作方式的整个过程中单独承担对驱动装置的控制。在此情况时不是以在正常工作方式时起作用的速度额定值曲线为依据，而是由专用的控制装置预定一相应的曲线。可以从存储器内调取该曲线或由一个具有参数或额定值的表格产生。当电梯设备处于专用的工作方式时，根据在此描述的实施方式由专用的控制装置对驱动进行控制。而且在该实施方式中通常采用一个调整机构，所述调整机构对电梯设备上的实际值进行测量并与额定值进行比较，以便求出驱动控制的控制参数。
在上述的实施方案中，其中专用的工作方式包括对电梯轿厢的运行范围的限制，与安全相关地随时对位置和优选也包括速度进行监视，从而当电梯轿厢驶入一保护区时可以立刻启动规定的制动过程。优选首先通过对驱动装置的调整的制动开始停止电梯轿厢的运行。当对电梯轿厢的迟滞不能满足要求时，则在短暂的测试时间后例如通过释放对驱动和制动控制的保险，通过停止向驱动电机和用于对使驱动制动器断路的电气控制装置的馈电启动紧急停车。如果经检测制动过程仍不能满足要求，则可以在另一短暂的测试时间后启动对电梯轿厢的安全制动。
图9示出电梯设备的另一实施方案，其中具有在专用的工作方式下的受限的运行范围。在电梯竖井90内设置有传感器91、92、93，所述传感器可以对电梯轿厢94驶入某个保护区进行检测。所述传感器只在专用的工作方式才被激活并通过对电梯轿厢的检测启动电梯轿厢停止运行。当在运行方向上顺序设置多个传感器时，则例如第一传感器91可以启动采用控制驱动的停车，第二传感器92可以启动紧急停车和与第二传感器间隔设置的第三传感器93可以激活对电梯轿厢的安全制动95。但也不必非得采用所有上述的制动级。
如图9所示，还可以使上述所有的传感器91、92、93仅在专用的工作状态下工作，其中可以在电梯轿厢上可伸缩地设置一个撬板96，所述撬板只有在伸出状态时才能控制传感器。在专用的工作状态下，撬板被伸出，其中例如可以通过一个电磁促动器实现此点。
而且也可以通过对人员在电梯轿厢顶上的存在的机械检测装置，例如根据杠杆秤原理实现撬板96的伸出。同样设置在竖井坑范围内的传感器91、92、93可以通过一个类似的对人员在竖井坑内的存在进行检测的装置水平地向电梯轿厢移动，从而使传感器在该状态下被一个固定在轿厢上的撬板控制。
根据电梯设备的另一实施方式，专用的控制装置的设计或受维护人员干预，使电梯设备在切换到专用工作状态下时立刻被停止运行，其中正在运行的电梯轿厢通过停止向驱动电机和用于使驱动制动器断路的电气控制装置的馈电立刻被停止运行，此点例如可以促使实现驱动和制动保险的释放。在采用这种安全技术优选的方案时，当所产生的制动反应经检测被认定为不充分时，经短暂的测试时间后在电梯轿厢上的安全制动器被附加激活。
为了安全相关地实现本发明的设备，建议设计专用的控制装置，一旦检测装置检测到意味着一个人员停留在竖井内或打算进入竖井内的状态或特征模型，则专用控制装置被切换到专用工作方式。
根据另一实施方式，电梯设备的设计应使任何一种不能被专用控制装置明确解释的状态都将导致电梯设备被自动切换到专用的工作方式。只有当存在检测装置的其它的测量值后，或在人工输入后，才能重新撤消专用工作方式。采取此措施进一步提高了电梯设备的安全性。
可以对本发明的电梯设备进行改动或适配调整，其中检测装置配备有输入装置，所述输入装置可以使停留在虚构保护区的维护人员人工地对电梯设备的控制施加影响。相应的输入装置的设计应使电梯轿厢不会对虚构的保护区造成不利的影响。输入装置例如可以包括一个卡阅读器，通过卡阅读器对维护人员的身份进行确认。除了卡阅读器外还可以有一个控制单元，维护人员通过控制单元对电梯控制施加影响。维护人员还可以配备便携式的计算机或个人数字助理机。数据处理单元可以通过电缆连接或无线电或红外线与专用的控制装置连接，以便可以对电梯的控制施加影响。
本发明的另一实施方式的特征是，所述电梯设备还包括一个显示装置，所述显示装置显示电梯是否处于专用的工作方式。所述显示可以采用光、声或其它方式实现。由于维护人员通过显示可以了解到是否已经顺利地被切换到专用的工作方式，因而将进一步提高整个设备的安全性。
本发明的电梯设备可以包括一个卡阅读器或一个类似的输入单元，在维护人员在进入电梯竖井内之前必须对该控制单元进行控制。通过对输入单元的控制，使专用的控制装置被切换到报警状态。当此后检测装置检测到有人的确通过门进入竖井内时，则启动专用的工作方式。
当人员离开竖井时可以进行相应的通报，以便使电梯恢复到正常的工作方式。
在图7的流程图中对本发明控制电梯设备的方法做了说明。在第一步骤(方框71)检测出是否有人在电梯竖井内或打算进入电梯竖井内。该步骤71最好通过一相应的检测装置实现，所述检测装置具有一个或多个传感器或一个输入装置。一旦满足特定的说明有人在电梯竖井内或打算进入电梯竖井内的条件，则如方框74所示被切换到专用的工作方式。
电梯系统处于专用的工作方式时，则在以后的时刻必须重新切换回正常的工作方式。有各种可靠地实现这种切换的方案。
特别重要的是，不得提前或不正当地切换回正常工作。特殊的安全措施有助于避免此点。
另外可以继续采用检测装置的信号，以便可以得到有关某人位于电梯竖井的一个临界区内的结论。如果不是此情况，则可以如方框75和76所示切换回正常工作。为了提高安全性，最好以一定的时延才进行恢复切换。
在本发明的设备的方案中应考虑到任何一种可以联想到的情况。当维护人员在竖井内长时间不动，系统将如何动作？当一名人员离开竖井，但另一名人员继续停留在竖井内时，将发生什么情况？检测装置应包括相应的传感器和其它检测件形式的部件，以便在所有可能的情况下根据明确的规则可以实现可靠的判定。
在图8中示出，检测装置80对多个条件可以同时进行询问。在所示的例子中示出三种不同的条件1-3。条件1例如如下：
是否移动传感器发出竖井内有移动的信号？
条件2例如是：
是否红外传感器发出在检测范围内存在发热体或物件的信号？
条件3例如是：
是否光箱的光线是持久的，还是偶尔出现中断？
如图8中方框81所示，只要有一个条件得到满足，则将启动向专用的工作方式的切换。在方框82中示出切换步骤。如果不进行切换，则经过路径83流程返回到检测装置继续监视的点上。
当电梯设备已经处于专用的工作方式，则可以采用其它的规则或条件。也可以将各种传感器逻辑连接在一起或通过逻辑对信号进行评价，以便可以做出更为可靠的判定。
根据一种特殊的实施方式，专用的控制装置的设计应使之故障安全。换句话说，在电梯系统中出现故障时，也应随时保证仍然可以获得虚构的保护区。为此例如可以采用专用的安全电路，所述安全电路随时可以保证向专用工作方式的切换。
可以将各个实施方式的各种方面和特征相互结合在一起。而且也可以结合专门的实施方式所述或所示的特征或有益的部件与其它的实施方式结合加以应用。