Небоскрёб. V. Вертикаль.
NB. Пост восстановлен из архива и переработан.
История небоскребов в Америке.
Переводная статья из журнала Форчун .
1930 год. Серия четвертая.
Небоскрёб. V. Вертикаль.
Повторим однажды сказано - у Небоскрёба два родителя, прокатный стан и лифт. Пассажирский лифт - лучший пример "американской штучки", покорившей весь мир. Эволюция лифта началась 80 лет назад, когда на выставке в Хрустальном Дворце (на его месте сейчас стоит Нью-Иоркская публичная библиотека) Элайша Грейвс Отис показал свое изобретение удивленным согражданам.
Безопасность
Сегодня системы безопасности - наименее интересная часть лифтов. Производители по прежнему содержат лаборатории по безопасности, улучшающие всевозможные тормоза и стопоры, но мы - публика - уже перестали думать об этом. С момента ввода в строй первого электрического лифта в 1905 году не было ни одного смертельного случая падения кабины в шахту. Конечно, устройства безопасности имеются в каждом лифте. Есть автоматические выключатели, предохранители, тормоза, буфера - даже старая добрая воздушная подушка, которая на самом деле - просто столб воздуха в шахте. Считается, что сопротивление сжатию воздуха не даст падающей кабине развить смертельную скорость. Какие бы анекдоты не рассказывали о горькой судьбе автора идеи, решившего испытать ее на своей шкуре - идея работает, например, в здании Вулворта регулярно проводятся контрольные падения без всякого ущерба. Но большинство шахт негерметичны, и в них подушка не работает.
Буфера на дне шахты достаточно надежны в невысоких зданиях. В высоких - высота эффективного буфера становится неприемлемо большой. При скорости падения 1200 футов в минуту необходим 20-футовый буфер. Такого места, как правило, просто нет. Поэтому в Небоскрёбах буфера заменяются на автомат, включающие кабинный тормоз, если кабина проходит нижнюю контрольную точку с превышением скорости.
Все лифты комплектуются аварийным тормозом на случай обрыва троса или иной серьезной аварии. Прототипом послужили пружины и трещотки Отиса. Легким лифтам достаточно колодки, тормозящей по вертикальной направляющей на стене шахты. Тяжелым современным лифтам нужны иные решения. Решение на основе клина и противовеса было предложено Дейвидом Линквистом из Otis и оказалось предельно простым и надежным.
Скорость
Другая проблема - скорость. Чем больше лифтов, тем меньше арендуемой площади. Поэтому надо сократить количество и суммарную площадь шахт, не ухудшая качество обслуживания - а для этого лифты должны быстрее двигаться. Технический предел скорости точно не известен, но заведомо превосходит законодательный предел в 700 футов в минуту (который, скорее всего, будет поднят до 1200).
Для сокращения времени остановок есть два метода, которые следует применять в комплексе. Во-первых, быстрее ускоряться и замедляться при остановках. Во-вторых, начинать замедление предельно близко к точке остановки, без запаса, приводящего к вынужденным "докатам" на низкой скорости. Технически, и ускорение и замедление может быть весьма быстрым - например, с использованием тормоза Линквиста для остановки кабины со скорости 825 футов в минуту нужен тормозной путь в три фута. Теоретически возможно ускорение вниз до 1G (32 фута на секунду в квадрате) - но для живых пассажиров и это неприемлемо. Исследования влияния скорости и ускорения на пассажиров проводились в лифтах здания Barclay-Vesey на 140 улице. Экспериментаторы пришли к выводу, что предельно допустимые ускорения и замедления - примерно 0.5G (16 футов на секунду в квадрате), а предельно допустимая скорость лифта - 1500 футов в минуту (17 миль в час). Ограничение скорости связано с влиянием на организм быстрого роста атмосферного давления при спуске с высоты 600 футов и более. Замедление может быть вдвое быстрее ускорения, точно так же и скорость подъема может вдвое превышать скорость спуска.
Но все это требует точного и плавного управления ускорением и замедлением. Ступенчатый рост скорости недопустим. Поэтому Отис и Вестингауз параллельно приняли схему с тяговым двигателя, управляемым напряжением постоянного тока. Постоянный ток вырабатывается мотор-генератором, питаемым переменным током. В схеме Вестингауза мотор-генератор запускается при нажатии на кнопку пуска лифта, у Отиса мотор-генератор включен работает постоянно, но напряжение на его выходе управляется обратной связью с датчиков ускорения.
Задача своевременного начала торможения решается датчиками положения кабины. В системе Отиса над и под каждым этажом имеются контрольные зоны с электрическими замыкателями. Если лифт замкнул требуемый контакт, напряжение мотор-генератора падает и кабина плавно замедляется. Когда она достигает уровня этажа, питание тягового двигателя выключается и срабатывает кабинный тормоз. Такое управление, хотя и медленнее чем ручное торможение, экономит три секунды на каждой остановке и пригодно для любых скоростей. Ручное управление неприменимо на скоростях свыше 700 футов в секунду - слишком велика вероятность ошибок и аварий.
Память
Каким образом лифт узнает, на каком этаже остановиться, когда вы нажимаете кнопку того или иного этажа? Как лифт узнает, на каком этаже он находится сейчас? "Память" живет в самой кабине и представляет из себя маленький электромеханический макет лифтовой шахты. Так же как и в "большой" шахте, в нем есть этажные контакты, управляемые теми самыми кнопками. Есть и "кабина", замыкающая те самые контакты, ее движение синхронизировано с прохождением настоящей кабины через настоящие этажи. При входе "кабины" макета на выбранный кнопкой контакт подается сигнал на разрешение торможения.
Кнопки в кабине, как правило, не имеют фиксаторов. Оператор лифта может забыть, на какой именно этаж он едет, а автоматика кабины будет помнить.
Потоки
Выбор числа шахт - задача не столько техническая, сколько задача познания человеческой психологии. Количество услуги (число лифтов) определяется, прежде всего, ее качеством, ожидаемым клиентами. Они, прежде всего, ожидают быстрого обслуживания. Вопрос в оценке этих ожиданий (в прямом и переносном смыслах) - сколько минут и секунд клиент согласен ожидать лифт? Сколько он расчитывает затратить на весь путь вверх или вниз? Оказывается, что люди гораздо более терпимы к времени движения в лифте, чем к времени его ожидания. Клиент не хочет стоять на месте!
Ваши оценки ожиданий клиентов позволяют оценить требуемое число отправлений лифта вверх с первого этажа, скажем, каждые 20 секунд это очень хорошо, каждые 40 - терпимо. Тогда, поделив время движения лифта туда и обратно (на самый верхний этаж) на ожидаемый интервал отправлений, мы получим требуемое число лифтов. Это число может быть скорректировано вверх исходя из скорости прибытия клиентов на первый этаж и предельной загрузки кабины. Мы знаем число людей, находящихся в здании, но не можем точно оценить пиковую нагрузку, скажем в 8-59 утра и в 17-01 вечером. Это вопрос к социологии населения конкретного Небоскрёба, которое сложится только после его постройки.
Если здание стоит вплотную к вокзалу, следует ожидать прибытие людей плотными, большими группами. Такие группы потребуется притормаживать, например, пропуская через вращающиеся двери. Если до вокзала несколько кварталов, группы растянутся в равномерный, но кратковременный пиковый поток. Наихудшие пики ожидаются в здании, занятым единственным арендатором - весь персонал начинает работу одновременно. Повышается вероятность травм, сердечных приступов, растут страховые расходы. Такому арендатору следует заранее посоветовать установить в отделах разное время начала и конца рабочего дня. Проще в зданиях с большим числом арендаторов - в них множество локальных пиков, распределенных во времени. Для таких зданий в Нью-Иорке сложилось правило: 35% обитателей приходят и уходят в течение 15-минутных утренних и вечерних пиков. Именно на такую нагрузку и рассчитываются лифтовые системы.
Системы
С ростом высоты Небоскрёба шахты отнимают все больше и больше места у коммерческой площади. Возможные решения, пусть и не идеальные:
- Использовать в шахте две кабины с автономными приводами. При движении вверх верхняя кабина идет экспрессом, нижняя останавливается на нижних этажах. Предусмотрена автоблокировка по аналогии с железной дорогой. Система установлена в одном здании но так и не введена в постоянную эксплуатацию.
- Использовать двухэтажные кабины или две кабины на жесткой сцепке. Верхняя останавливается на четных этажах, нижняя - на нечетных.
- Двуступенчатая транспортировка: экспресс-лифты останавливаются на каждом десятом этаже, затем надо пересесть на локальный лифт.
- Строить "Небоскрёб на Небоскрёбе". Скажем, на пятидесятом этаже организовать просторное лобби со своими ресторанами, банковскими и почтовыми отделениями. Тогда обитатели будут ходить обедать не на улицу, а на пятидесятый этаж.
Все эти решения имеют свои недостатки, их реализация под вопросом. До сих пор лифты управляются кабинными операторами. Для соблюдения регулярных интервалов управления в кабинах используется специальный светофор, управляемый с центрального поста автоматикой или живым диспетчером - оператор отправляет лифт только по сигналу. Диспетчер следит, чтобы кабина не вываливалась из общего ритма, а если она безнадежно отстает - переносит ее отправление на следующий цикл.
Сами кабины всегда строятся под конкретный заказ. Отис и Вестингауз строят их самостоятельно, часто привлекая на отдельные заказы кливлендскую компанию Tyler. Tyler строил кабины для упомянутых зданий на Уолл-Стрит,40, Крайслера, Daily News, и множества других проектов в Лондоне, Токио, Чикаго и конечно же в Нью-Иорке. Инженеры компании с самого начала проекта сотрудничают с архитектором и Строителем. В здании Крайслера 30 его кабин построены по пяти разным проектам. Двери кабин изготавливаются специализированными подрядчиками, наиболее известная - Dahlstrom Door, поставщик Эмпайр Стейт и Daily News. Уникальные проекты подняли цену кабин - несколько лет назад потолок цен едва доходил до $1,000, сейчас цена кабины доходит до $5,000, а оборудования одной шахты стоит $20,000-$40,000.
Крупнейшим поставщиком остается Otis Company - 65% в США и 53% в мире. Westinghouse вошел в бизнес недавно, но исключительно успешно. Замыкают четверку General Electric и A.B.See. Поскольку рынок ограничен узким профессиональным кругом - около пяти тысяч архитекторов - поставщику лифтов важнее надежность его продукции, нежели публичная слава. Успех такого продукта, как лифт, определяется не рекламными бюджетами. Достаточно простого факта, что ни один американский продукт за последнее поколение не совершил такого скачка в развитии, как лифт и его дитя Небоскрёб.
(c) Fortune, июль-август 1930, (с) Cокращенный перевод (с) Н.В.Онуфриев, 2003, Вики,
Ссылки по теме.
_________________
No comments