电梯的前世今生

陆海

电梯是由电动机驱动，通过钢丝缆绳和滑轮系统及平衡锤或卷筒等构件组合，设计成垂直升降的电动机械装置。供高层建筑中乘人或装载货物的一种现代设备。

有人说，没有电梯，就没有纽约曼哈顿。的确，有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高，电梯提升了人们的生活品质。据统计，目前全球在用电梯约635万台。其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台，全球电梯每3天的运送量就相当于世界人口总数。垂直电梯的发明已有150年的历史，自动扶梯的发明也有100多年的历史。这期间，人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步，让我们沿着科技的脚步，回望它铸就辉煌走过的历史里程。

古代人用绳索将吊桶上下升降，从井中汲水，后来又在井口竖立支架。辘轳是利用轮轴原理制成的一种起重工具。我们的祖先在公元前1 100多年发明了辘轳，到了春秋时期，辘轳就已经流行。

公元前一世纪，古罗马建筑师维特罗维斯设计出通过滑轮来操纵的升降台，利用升降台的上下运动将工匠和物资从地面运送到高处的作业平台。后来以滑轮结构为起重机械的方式被传承下来，从生产建设用途走向人们的生活领域。在中世纪，欧洲有许多修道院建在险峻的峭壁上，人们进出修道院是站立在“篮子”里，用绳索通过滑轮吊着“篮子”上下升降，升降装置成了便捷的“通道”。

17世纪，法国人别出心裁地造出一种坐在椅子上可抵达楼层的升降装置。人们在楼顶设置一只吊挂的滑轮，一根缆绳绕过滑轮系在乘坐的椅子上，另一端安装一件平衡铁块，使用前用沉重的沙袋压住椅子，使铁块高悬并保持静止状态。当乘客坐上椅子后只要将沙袋推掉，随着重物下落坠地，而坐椅则上升到达了楼上的窗口，人就从窗口爬进屋内。

18世纪中叶，蒸汽机作为一种动力源在产业革命后兴起的工厂中被广泛应用，人们设想能否以蒸汽机作动力用于运载货物的升降装置。

1850年，美国人沃特曼建造了一台水压式升降机，他将缆绳的一端系着升降平台，另一端绕在圆柱形卷筒上。将古罗马维特罗维斯发明的滑轮升降采用蒸汽动力驱动。卷筒顺向旋转，缆绳提着升降台上升；卷筒逆向旋转，升降台便渐渐下降，这台安装在纽约曼哈顿仓库使用的升降装置，人们称它为“卷扬机”。数百年来，人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要缆绳突然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。

为消除人们的恐惧感，1853年，美国纽约一位机修工人奥蒂斯发明了世界第一台以蒸汽机为动力、带有安全装置的升降机。他将带有锯齿状的铁条固定在导轨上。在轿厢的上部设置了一个弹簧片，并将其与机械联动装置和制动棘爪连接起来。缆绳固定在弹簧片的中心，当吊挂的缆绳破断而失去张力后，弹簧片立刻恢复原始形状，弹出制动爪。制动爪伸入锯齿状的铁条阻止电梯下落。此时，正值纽约举办“美国商品博览会”。为了向公众介绍动力升降机是安全可靠的，在露天广场，奥蒂斯亲自出马作现场表演。在众目睽睽之下，他登上平台升到达10余米高处，奥蒂斯指挥助手将缆绳砍断，围观的人群发出尖叫声，有的人用手捂住眼睛不愿看到恐怖的一幕。然而，制动爪立即伸入平台两侧锯齿状的铁条内，平台安全地停在原地,纹丝不动。安全装置起了作用，升降平台停留在半空中，穿着黑色燕尾服的奥蒂斯挥舞着礼帽向人们致意，笑容满面道：“女士们、先生们，机器非常安全……”现场欢呼声一片。在博览会期间，奥蒂斯作了多场平台升降突然断缆的表演。人们终于信服了,这种“机器非常安全”。后来，奥蒂斯公司的工程技术人员对升降机作了改进，并将升降平台改制成一座“可封闭的小屋”以供乘人,并安装在纽约霍沃特商场。1857年，世界上第一台蒸汽动力式“客梯”诞生了。

然而真正能够称为电梯（用电能驱动升降梯）的产品在此后几十年才出现。据文献记载，1880年，德国工程师西门子最早制造出了以电动机取代蒸汽动力的升降机。他将电动机安装在升降台下部，利用齿轮与齿条传动的机械原理，使电机轴伸端旋转的齿轮沿着导轨齿条垂直移动，从而驱动平台上下升降。电动机的出现为电梯的问世奠定了基础。世界上第一台用电动机驱动的“客用电梯”是美国奥蒂斯公司在1889年制造出来的，首次被安装在纽约德姆雷斯达大厦。1920年这幢大楼被拆毁，屈指一算，客用电梯已使用了31年。

电梯也和当初的汽车、摩托车等工业产品一样，随着技术的进步，在发展中逐渐趋向完善。20世纪初，电梯已风行世界。

早期电梯由电器开关控制电机运行，将乘客从某一层送到指定的某一层，因此是直达电梯，中间楼面等待的乘客只能眼睁睁地看着吊舱驰过。到了1915年，出现了自动控制技术，由电梯工操纵按钮，可使电梯像公共汽车停靠站头那样，准确地上上下下输送乘客到达任何一层楼面。

现代的载客电梯应用电动机或电动液压联合机驱动，通过卷筒、滑轮、钢丝缆绳和平衡锤等机械构件组合，进行可靠、平稳的升降运作。每台电梯置有8根钢丝缆绳，能承担电梯轿厢8倍的负载，并设有保险装置，发生事故时，则自动切断电源并制动，因此客用电梯安全系数很高。

电梯问世后不久，一种供楼层之间输送乘客的自动扶梯出现了。早期的自动扶梯是没有台阶的，如同煤矿送原煤的传送带。1921年，美国奥蒂斯公司研制出铰链踏板的阶梯式自动扶梯，在商场底楼乘客站立在台阶上被自动送到二层楼面。

随着科学技术的不断发展，20世纪下半叶，逐渐开始推行群控系统电梯。群控系统是以两部以上电梯为一组，按一定时间间隔自动运行，这种控制方式适用于升降繁忙的两部以上电梯。电梯都装有厢外和厢内两扇门，结构多为双叶单轨道中间开启式，门由装在厢内的电动机开闭，门上的传感器可使电动机向正反方向旋转。后来，许多电梯都设置了内部通信系统，供电梯出现机械故障时使用，并配备警铃按钮、事故灯和备用电源。

电梯发展渐趋多样化，20世纪70年代，“观光电梯”登台亮相了。圆形的吊舱不仅是上下楼层载人升降的工具，而且是大楼建筑的一种艺术装饰，乘客在平稳运行的吊舱里，可以透过玻璃壁向外眺望都市风光，让人们获得愉悦、舒适的享受。

电梯不仅是代步的工具，也是人类物质文明的标志。电梯技术的发展水平体现了社会的科学昌明。摩天大楼的高度限制，不仅是建筑技术上的因素，还受电梯提升高度的限制。相信随着电梯技术的开发研究，高效、高速、智能化控制的电梯一定会提供优质良好的服务。无机房、无齿轮、电磁兼容性、远程监控等技术将是电梯工业今后几年的主要研究方向。

编辑/姜雯