制动器失灵是导致电梯冲顶、蹾底和剪切事故的主要原因之一。据市场监管总局公布的特种设备安全状况通报，因制动器问题导致的电梯事故约占事故总数的15%-20%。TSG T7001-2009及历次修订版均将制动器列为重点检验项目，但传统检测方法依赖人工定期测量，无法反映两次检验之间的状态变化。制动力矩在线监测技术正是为解决这一盲区而生。
一、制动器工作原理与失效模式
电梯常用的块式制动器（鼓式制动器）由电磁铁（或电磁液压推杆）、制动弹簧、制动瓦块和制动轮组成。电梯运行时电磁铁吸合，克服弹簧力使瓦块松开；停止时电磁铁断电，弹簧力推动瓦块抱紧制动轮，依靠摩擦力产生制动力矩。
常见失效模式包括：制动瓦衬垫磨损超过限值导致制动力矩不足；弹簧疲劳或断裂使弹簧力下降；电磁铁铁芯卡滞导致制动器不能完全释放或不能完全抱闸；制动轮表面油污或锈蚀降低摩擦系数；销轴磨损导致间隙过大。
TSG T7001要求制动器制动瓦衬垫磨损量不应超过原厚度的25%，且制动器动作应灵活可靠。但实际工况中，衬垫磨损是渐进过程，人工测量周期通常为半年或一年，其间存在状态未知的窗口期。
二、在线监测技术方案
方案一：制动器行程/间隙监测。在制动器衔铁部位安装位移传感器（电感式或激光式），实时监测衔铁行程和制动瓦与制动轮的间隙。当间隙超过设定阈值（通常为0.7-1.0mm）时报警。该方案成本较低（单台约500-1200元），安装方便，但只能间接反映衬垫磨损，无法直接测量制动力矩。
方案二：电流波形分析。通过监测制动器线圈的电流曲线，可以判断铁芯吸合和释放是否正常。正常吸合过程电流曲线呈"先升后降再升"的双台阶特征——第一台阶对应铁芯开始运动，第二台阶对应铁芯完全吸合。如果曲线异常（台阶消失或时间偏移），可能提示卡滞或弹簧力异常。该方案无需机械改造，仅需电流互感器，成本约300-800元。
方案三：制动力矩直接测量。在制动臂上安装应变片或力传感器，直接测量抱闸时弹簧力对制动轮的压紧力，结合制动轮半径和摩擦系数计算制动力矩。该方案测量精度最高，但应变片安装工艺要求高，长期稳定性受温度和振动影响，成本约2000-5000元。
方案四：空载上行制动试验自动化。TSG T7001要求定期进行空载上行制动试验，通过测量轿厢以正常速度运行时切断电动机和制动器供电后的制停距离来判断制动力矩是否充足。在线监测系统可在电梯每次停靠时自动进行"微制动试验"——在低速运行下施加制动，通过编码器记录减速度，推算制动力矩。该方案不增加传感器，仅利用电梯已有编码器和控制器数据，是性价比最高的方案。
三、数据判读与阈值设定
以方案四为例，制动力矩的判据基于制动减速度。根据GB/T 7588.1-2020要求，电梯在装载125%额定载重量的工况下应能可靠制停。换算到空载上行工况，制动减速度应在0.2-1.0g范围内（g为重力加速度），低于0.2g表明制动力不足，高于1.0g则制动过于猛烈可能导致乘客受伤。
在线系统每次自检测量的减速度值形成趋势曲线。当连续3次检测值低于基线值的80%，或单次检测值低于0.2g时，系统触发预警。某试点项目对500台电梯进行了12个月的监测，共发现17台制动力矩下降趋势明显，经现场检查确认其中14台存在衬垫过度磨损或弹簧疲劳问题，预警准确率达82%。
四、合规要求与标准衔接
TSG T7001-2024版（已发布并陆续实施）对制动器监测提出了新的要求：乘客电梯和载货电梯应当设置制动器故障保护功能，当检测到制动器未正常打开或未正常闭合时，应能防止电梯正常运行和启动。在线监测系统的数据可作为制动器状态自评估的依据，但需注意：
在线监测不能替代法定检验。定期检验中的制动器检验项目仍需由持证检验人员现场进行。在线监测的价值在于缩短两次检验之间的状态盲区，实现"风险早发现"。监测数据应保存至少5年，以便在事故调查中追溯设备状态变化。
系统本身应符合GB/T 24803.1-2010《电梯安全要求 第1部分：电梯基本安全要求》中关于可编程电子系统的相关规定，其安全完整性等级（SIL）不低于SIL2。
五、实施建议
对于新购电梯，建议在采购规格书中明确要求配置制动器状态监测功能，并将其作为验收项。对于在用电梯，优先采用方案二（电流分析）或方案四（减速趋势），成本低且无需改动机械结构。对于使用年限超过15年的老旧电梯，建议结合安全评估结果考虑整体更新而非单纯加装监测。
制动器安全是电梯安全的底线防线。在线监测技术让这道防线从"定期检查"升级为"全天候守护"，但技术手段永远不能替代规范的维保操作和严格的检验监管。电梯窝将持续关注电梯安全技术最新进展，欢迎关注，更多设备安全监测方案请访问www.cheermore.cn。