電梯的前世今生

陸海

電梯是由電動機(jī)驅(qū)動，通過鋼絲纜繩和滑輪系統(tǒng)及平衡錘或卷筒等構(gòu)件組合，設(shè)計成垂直升降的電動機(jī)械裝置。供高層建筑中乘人或裝載貨物的一種現(xiàn)代設(shè)備。

有人說，沒有電梯，就沒有紐約曼哈頓。的確，有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現(xiàn)代城市才得以長高，電梯提升了人們的生活品質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，目前全球在用電梯約635萬臺。其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺，全球電梯每3天的運送量就相當(dāng)于世界人口總數(shù)。垂直電梯的發(fā)明已有150年的歷史，自動扶梯的發(fā)明也有100多年的歷史。這期間，人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術(shù)的進(jìn)步，讓我們沿著科技的腳步，回望它鑄就輝煌走過的歷史里程。

古代人用繩索將吊桶上下升降，從井中汲水，后來又在井口豎立支架。轆轤是利用輪軸原理制成的一種起重工具。我們的祖先在公元前1 100多年發(fā)明了轆轤，到了春秋時期，轆轤就已經(jīng)流行。

公元前一世紀(jì)，古羅馬建筑師維特羅維斯設(shè)計出通過滑輪來操縱的升降臺，利用升降臺的上下運動將工匠和物資從地面運送到高處的作業(yè)平臺。后來以滑輪結(jié)構(gòu)為起重機(jī)械的方式被傳承下來，從生產(chǎn)建設(shè)用途走向人們的生活領(lǐng)域。在中世紀(jì)，歐洲有許多修道院建在險峻的峭壁上，人們進(jìn)出修道院是站立在“籃子”里，用繩索通過滑輪吊著“籃子”上下升降，升降裝置成了便捷的“通道”。

17世紀(jì)，法國人別出心裁地造出一種坐在椅子上可抵達(dá)樓層的升降裝置。人們在樓頂設(shè)置一只吊掛的滑輪，一根纜繩繞過滑輪系在乘坐的椅子上，另一端安裝一件平衡鐵塊，使用前用沉重的沙袋壓住椅子，使鐵塊高懸并保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)乘客坐上椅子后只要將沙袋推掉，隨著重物下落墜地，而坐椅則上升到達(dá)了樓上的窗口，人就從窗口爬進(jìn)屋內(nèi)。

18世紀(jì)中葉，蒸汽機(jī)作為一種動力源在產(chǎn)業(yè)革命后興起的工廠中被廣泛應(yīng)用，人們設(shè)想能否以蒸汽機(jī)作動力用于運載貨物的升降裝置。

1850年，美國人沃特曼建造了一臺水壓式升降機(jī)，他將纜繩的一端系著升降平臺，另一端繞在圓柱形卷筒上。將古羅馬維特羅維斯發(fā)明的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，這臺安裝在紐約曼哈頓倉庫使用的升降裝置，人們稱它為“卷揚(yáng)機(jī)”。數(shù)百年來，人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要纜繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。

為消除人們的恐懼感，1853年，美國紐約一位機(jī)修工人奧蒂斯發(fā)明了世界第一臺以蒸汽機(jī)為動力、帶有安全裝置的升降機(jī)。他將帶有鋸齒狀的鐵條固定在導(dǎo)軌上。在轎廂的上部設(shè)置了一個彈簧片，并將其與機(jī)械聯(lián)動裝置和制動棘爪連接起來。纜繩固定在彈簧片的中心，當(dāng)?shù)鯍斓睦|繩破斷而失去張力后，彈簧片立刻恢復(fù)原始形狀，彈出制動爪。制動爪伸入鋸齒狀的鐵條阻止電梯下落。此時，正值紐約舉辦“美國商品博覽會”。為了向公眾介紹動力升降機(jī)是安全可靠的，在露天廣場，奧蒂斯親自出馬作現(xiàn)場表演。在眾目睽睽之下，他登上平臺升到達(dá)10余米高處，奧蒂斯指揮助手將纜繩砍斷，圍觀的人群發(fā)出尖叫聲，有的人用手捂住眼睛不愿看到恐怖的一幕。然而，制動爪立即伸入平臺兩側(cè)鋸齒狀的鐵條內(nèi)，平臺安全地停在原地,紋絲不動。安全裝置起了作用，升降平臺停留在半空中，穿著黑色燕尾服的奧蒂斯揮舞著禮帽向人們致意，笑容滿面道：“女士們、先生們，機(jī)器非常安全……”現(xiàn)場歡呼聲一片。在博覽會期間，奧蒂斯作了多場平臺升降突然斷纜的表演。人們終于信服了,這種“機(jī)器非常安全”。后來，奧蒂斯公司的工程技術(shù)人員對升降機(jī)作了改進(jìn)，并將升降平臺改制成一座“可封閉的小屋”以供乘人,并安裝在紐約霍沃特商場。1857年，世界上第一臺蒸汽動力式“客梯”誕生了。

然而真正能夠稱為電梯（用電能驅(qū)動升降梯）的產(chǎn)品在此后幾十年才出現(xiàn)。據(jù)文獻(xiàn)記載，1880年，德國工程師西門子最早制造出了以電動機(jī)取代蒸汽動力的升降機(jī)。他將電動機(jī)安裝在升降臺下部，利用齒輪與齒條傳動的機(jī)械原理，使電機(jī)軸伸端旋轉(zhuǎn)的齒輪沿著導(dǎo)軌齒條垂直移動，從而驅(qū)動平臺上下升降。電動機(jī)的出現(xiàn)為電梯的問世奠定了基礎(chǔ)。世界上第一臺用電動機(jī)驅(qū)動的“客用電梯”是美國奧蒂斯公司在1889年制造出來的，首次被安裝在紐約德姆雷斯達(dá)大廈。1920年這幢大樓被拆毀，屈指一算，客用電梯已使用了31年。

電梯也和當(dāng)初的汽車、摩托車等工業(yè)產(chǎn)品一樣，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在發(fā)展中逐漸趨向完善。20世紀(jì)初，電梯已風(fēng)行世界。

早期電梯由電器開關(guān)控制電機(jī)運行，將乘客從某一層送到指定的某一層，因此是直達(dá)電梯，中間樓面等待的乘客只能眼睜睜地看著吊艙馳過。到了1915年，出現(xiàn)了自動控制技術(shù)，由電梯工操縱按鈕，可使電梯像公共汽車?？空绢^那樣，準(zhǔn)確地上上下下輸送乘客到達(dá)任何一層樓面。

現(xiàn)代的載客電梯應(yīng)用電動機(jī)或電動液壓聯(lián)合機(jī)驅(qū)動，通過卷筒、滑輪、鋼絲纜繩和平衡錘等機(jī)械構(gòu)件組合，進(jìn)行可靠、平穩(wěn)的升降運作。每臺電梯置有8根鋼絲纜繩，能承擔(dān)電梯轎廂8倍的負(fù)載，并設(shè)有保險裝置，發(fā)生事故時，則自動切斷電源并制動，因此客用電梯安全系數(shù)很高。

電梯問世后不久，一種供樓層之間輸送乘客的自動扶梯出現(xiàn)了。早期的自動扶梯是沒有臺階的，如同煤礦送原煤的傳送帶。1921年，美國奧蒂斯公司研制出鉸鏈踏板的階梯式自動扶梯，在商場底樓乘客站立在臺階上被自動送到二層樓面。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，20世紀(jì)下半葉，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，這種控制方式適用于升降繁忙的兩部以上電梯。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(jī)開閉，門上的傳感器可使電動機(jī)向正反方向旋轉(zhuǎn)。后來，許多電梯都設(shè)置了內(nèi)部通信系統(tǒng)，供電梯出現(xiàn)機(jī)械故障時使用，并配備警鈴按鈕、事故燈和備用電源。

電梯發(fā)展?jié)u趨多樣化，20世紀(jì)70年代，“觀光電梯”登臺亮相了。圓形的吊艙不僅是上下樓層載人升降的工具，而且是大樓建筑的一種藝術(shù)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(fēng)光，讓人們獲得愉悅、舒適的享受。

電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標(biāo)志。電梯技術(shù)的發(fā)展水平體現(xiàn)了社會的科學(xué)昌明。摩天大樓的高度限制，不僅是建筑技術(shù)上的因素，還受電梯提升高度的限制。相信隨著電梯技術(shù)的開發(fā)研究，高效、高速、智能化控制的電梯一定會提供優(yōu)質(zhì)良好的服務(wù)。無機(jī)房、無齒輪、電磁兼容性、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)將是電梯工業(yè)今后幾年的主要研究方向。

編輯/姜雯