電梯史話

　　2011年7月5日早晨，在北京地鐵四號線動物園站，因上行電梯突然發(fā)生設備故障而逆行，造成人員傷亡。這起偶然發(fā)生的嚴重事故引起人們對電梯運行安全性的關注。實際上，電梯是一種應用廣泛、安全有效的運送工具。它是由電力驅(qū)動，通過鋼絲纜繩、滑輪系統(tǒng)、平衡錘或卷筒等構(gòu)件組合制造而成的升降機械裝置。隨著科技不斷進步，電梯也在不斷改進創(chuàng)新，不僅安全性大大提高，而且功能本領各異，種類日益增多，成為人們在生產(chǎn)、運輸?shù)阮I域的得力助手，也為人類生活提供了舒適和便利。
　　
　　性能不斷提升的升降系統(tǒng)
　　
　　很久以前，我國古代勞動人民在從事深井作業(yè)時，就常常把籮筐從井口垂直下降到井底，把人員、物品或是礦石送下去或拉上來。后來，逐漸從人力發(fā)展到牲畜和水力驅(qū)動的簡單的升降裝置。這樣，人們在深井進進出出就要方便很多。
　　不僅中國這樣，世界上的其他古國同樣如此。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負載平臺上升。公元前1世紀，古羅馬建筑師維特羅維斯設計出通過滑輪來操縱的升降臺。后來，這種以滑輪結(jié)構(gòu)為起重機械的方式得以傳承，并逐漸從生產(chǎn)領域走進人們的生活。
　　中世紀時期，歐洲有許多修道院建在險峻的峭壁上。人們進出修道院，需要站在一個類似“籠子”的裝置里，用繩索通過滑輪吊著上下升降。在這里，升降裝置成了最為便捷的“通道”。到了17世紀，法國人別出心裁地造出一種人能坐在椅子上的升降裝置。人們在樓頂安置一只吊掛的滑輪，一根纜繩繞過滑輪系在乘坐的椅子上，另一端則安裝了平衡鐵塊。使用前，用沉重的沙袋壓住椅子，使鐵塊高懸并保持靜止狀態(tài)。人們坐上椅子后將沙袋推掉，隨著重物下落墜地，椅子一下子便上升到樓上的窗口。
　　19世紀初，科學家逐步采用機械手段操縱升降裝置。最初，美國工程師鮑德溫設計出一臺以蒸汽機為動力的升降機。汽缸主體的短程活塞不停地運動，驅(qū)使升降井頂端的輪子轉(zhuǎn)動；繞在輪子上的纜繩提著升降平臺上下移動，從而實現(xiàn)了貨物運送。1850年，美國人沃特曼建造了水壓式升降機，并將它安裝在紐約市的曼哈頓倉庫。這部升降機纜繩的一端系著升降平臺，另一端繞在圓柱形卷筒上，滑輪升降采用蒸汽動力驅(qū)動。卷筒順向旋轉(zhuǎn)，纜繩提著升降臺上升；卷筒逆向旋轉(zhuǎn)，升降臺便漸漸下降。根據(jù)這臺升降裝置獨具的特性，人們?yōu)樗∶麨椤熬頁P機”。1857年，世界上第一臺蒸汽動力式“客梯”誕生。1880年，德國工程師西門子制造出了以電動機取代蒸汽動力的升降機。他將電動機安裝在升降臺下部，利用齒輪與齒條傳動的機械原理，使電機軸頂端旋轉(zhuǎn)的齒輪沿著導軌齒條垂直移動，從而驅(qū)動平臺上下升降。
　　提到電梯，就不能不提到“奧的斯”這個名字。1853年，美國紐約一位名叫奧的斯的機修工人，發(fā)明了一種帶有安全裝置的升降機。他利用小車和彈簧互動的機械原理，當?shù)鯍斓睦|繩失去張力后，彈簧立刻彈出棘爪，使其牢牢地嵌入齒槽里，以此控制升降機跌落。
　　1854年，在紐約世界博覽會上，奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在高高的裝滿貨物的升降機平臺上，隨著一聲令下，他的助手用利斧砍斷了升降機的提拉纜繩。在人們的一片驚呼聲中，升降機并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中。人類歷史上第一部“安全升降機”就這樣誕生了，從此，搭乘升降機不再是“勇敢者的游戲”了，升降機得以在世界范圍內(nèi)迅速普及。
　　后來，工程技術人員對這種升降機做了進一步改進，并將升降平臺改制成一座封閉的載人小屋，在紐約的霍沃特商場安裝使用后深受人們的歡迎。1889年，奧的斯公司制造出世界上第一臺用電動機驅(qū)動的“客用電梯”，并安裝在紐約德姆雷斯達大廈，直至1920年這幢大樓被拆毀，客用電梯在這里默默地工作了31年。在不斷探索過程中，奧的斯創(chuàng)立的以自己名字命名的電梯公司也在日益壯大。經(jīng)過長達150多年的發(fā)展進程，現(xiàn)已成為世界上最大的電梯生產(chǎn)廠商。
　　
　　功能合二為一的自動扶梯
　　
　　自動扶梯也稱電動扶梯，是一種以運輸帶運動方式運送行人的運輸工具。它的英文原名是把扶梯及升降機加在一起的意思。
　　自動扶梯一般是斜置。行人在扶梯的一端站上自動行走的梯級，便會自動被帶到扶梯的另一端，途中梯級一路保持水平。扶梯在兩旁均設有跟梯級同步移動的扶手，供使用者扶握。自動扶梯一般情況下是向一個方向行走，但也可以根據(jù)時間、人流等需要，由管理人員控制行走方向。另外，還有一種和自動扶梯十分類似的行人運輸工具，那就是自動人行道。兩者主要區(qū)別是，自動行人道沒有梯級，只會在平地上行走或是稍微傾斜。
　　1985年，日本三菱電機首次發(fā)明能曲線運行、呈螺旋型的自動扶梯。除了可以節(jié)省空間外，螺旋型扶梯亦很具藝術效果。此外，有些自動扶梯可以在中間路段變回水平狀態(tài)，這樣可以減少乘客乘非常長的扶梯時對高度產(chǎn)生的恐懼，亦可以更靈活配合建筑結(jié)構(gòu)。
　　電動扶梯和電梯都是垂直運輸行人的交通工具，兩者各有長處，通常會在不同的場合使用。與電梯相比，電動扶梯所占空間較多，而且行走速度（特別是垂直速度）相對緩慢。但是因為電動扶梯是連續(xù)運作，不像垂直升降電梯需要等轎箱到來，因此扶梯的總載客量要高出很多。在人流很高，而垂直距離不長的地方，例如商場和車站，一般都會使用電動扶梯。而人流較少、垂直距離大的場合，例如辦公樓等處則多數(shù)使用垂直升降電梯。
　　電梯的承載能力一般是這樣的標準：電梯的傾斜角度為30度，提升高度為3～17.5米，梯級寬度0.8米，運行速度 0.45米/秒，其輸送能力應為每小時6075人；而同樣的傾斜度和提升高度，其運行速度為0.5米/秒，每小時則為6750人。電梯傾斜角度為35度，提升高度為3～17.5米，梯級寬度為1米，運行速度0.45米/秒，其輸送能力為每小時8100人；而同樣的傾斜角度和提升高度，其運行速度為0.5米/秒，那么每小時應為9000人。電梯超過此運載能力標準，就容易出事故。
　　
　　科技進步推動電梯發(fā)展
　　
　　除了普通客用和貨運電梯外，現(xiàn)代電梯按不同用途制造，供輪船、水壩和火箭發(fā)射臺等專用的電梯也誕生了。為滿足都市高樓大廈運載的要求，20世紀中期出現(xiàn)的快速客用電梯升降速度每分鐘可達到365米；1970年，美國漢科克大廈的電梯升降速度已達到549米。現(xiàn)今世界上速度最快的電梯是臺北101大樓中的兩部觀光電梯。這幢大樓高508米，共101層，兩部觀光電梯上行最高速度可達每分鐘1010米，是世界上最快的電梯。不過有報道說，韓國已經(jīng)開發(fā)出運行速度達1080米/分鐘的電梯“THE EL”，其運行距離也是世界之最，達600米。
　　20世紀70年代，“觀光電梯”登臺亮相，其吊艙不僅是載人升降的工具，而且是大樓建筑的一種藝術裝飾，乘客在平穩(wěn)運行的吊艙里，可以透過玻璃壁向外眺望都市風光，使人獲得愉悅、舒適的享受。
　　與此同時，安裝了微型計算機控制器的智能電梯也逐漸完善和普及。較大的商店、賓館或者高層建筑，一般都備有一臺或幾臺這樣的電梯。進了電梯，你只要按幾個按鈕，電梯就會迅速而準確地自動運行，將你送到目的地，又省力，又安全。
　　智能電梯能夠自動運行，是因為內(nèi)部設有預先編制好的控制程序，能模仿人的思維進行工作。例如，電梯在關門前首先要判斷是否“超載”。如果“是”的話，立即發(fā)出“警報”，要求退出幾個乘客，直到“不超載”為止。電梯一邊上升，一邊要判斷：到達上一層時電梯內(nèi)是否有人要下去（乘客上電梯時，都需按一下想要到達的樓層按鈕）。若有人下，到達上一層時，就自動停下來開門。若無人下，它還要判斷：電梯外是否有人要上電梯（客人想乘電梯，應在電梯外面門口按相應的電鈕）。若有人上，即使電梯內(nèi)無人下它也要停下，自動開門。只有在既無人上、也無人下的情況下，這一層才不停。這個過程周而復始，下降過程與上升過程類似。
　　微型計算機控制器在電梯自動運行中起到了關鍵作用。它及時收集電梯內(nèi)和各樓層乘客需要進出電梯的信息，然后迅速地對這些信息進行加工、判斷、處理，并發(fā)出相應命令，從而保證電梯自動、順利、安全地運行。
　　到了20世紀下半葉，世界上逐漸開始推行群控系統(tǒng)電梯。群控系統(tǒng)是以兩部以上電梯為一組，按一定時間間隔自動運行。電梯都裝有廂外和廂內(nèi)兩扇門，結(jié)構(gòu)多為雙葉單軌道中間開啟式，門由裝在廂內(nèi)的電動機開閉，門上的傳感器可使電動機向正反方向旋轉(zhuǎn)。后來，許多電梯還設置了內(nèi)部通信系統(tǒng)，供電梯出現(xiàn)機械故障時使用，并配備警鈴按鈕、事故燈和備用電源。
　　【責任編輯】龐云