Система лифта с несколькими кабинами - Энциклопедия безопасности

Краткое содержание

Масами Сакита — независимый консультант-изобретатель, специализирующийся по транспортным системам. Ему принадлежат 11 патентов США и 3 японских патента, относящихся к системам лифта с несколькими кабинами, ротационным двигателям и контроллерам сигналов регулирования дорожного движения. У него степень доктора философии от калифорнийского университета в Беркли по транспортной технике. Прежде чем стать независимым консультантом, Сакита возглавлял компанию Sakita Corp., специализировавшуюся на разработке программного обеспечения для сигналов регулирования дорожного движения. Работал в компаниях SRI International, De Leuw, Cat- her and Co. и в Региональном транспортном отделе штата Колорадо.

В данной статье рассматривается новая система лифта с несколькими кабинами, при которой в шахте находится до трех кабин. Как уже говорилось в моих предыдущих статьях, предполагается, что такая система позволит значительно сократить в больших высотных офисных зданиях пространство, необходимое для лифтов, и помещение для ждущих лифт пассажиров1. В кондоминиумах или многоквартирных зданиях лифт с несколькими кабинами не обеспечит такой экономии пространства, как в офисных зданиях. Но вдобавок к некоторой экономии пространства он позволит улучшить качество обслуживания. Например, в системе с тремя кабинами в шахте лифта верхнюю кабину можно использовать исключительно для пассажиров, которым нужно попасть в надстройку на крыше или спуститься из нее. Среднюю и нижнюю кабины можно использовать для обслуживания пассажиров на остальных этажах, а одну или две нижние кабины — для перевозки мебели, обслуживающих бригад, уборщиков, перерабатываемых отходов и мусора. Есть основания полагать, что такой новый лифт особенно выгоден для городских зданий, где цена на землю чрезвычайно высока, пространство под лифты стремятся минимизировать, а относительно небольшая экономия площадей позволяет окупить возможные дополнительные расходы на лифт.

История разработки и введение

Идея разместить две кабины лифта в одной шахте витает в воздухе с 1921 года2. Для непрерывной эксплуатации такая система реализована лишь в 2003 году — это лифт Twin Elevator System компании Thyssen Krupp Elevator AG3. Автор статьи с 1993 года ведет исследования по данному вопросу независимо от разработок компании ThyssenKrupp4- 5 6 В моей предыдущей статье «Система лифта с несколькими кабинами в одной шахте» рассматривались возможная механическая конструкция и метод эксплуатации, а также приведен анализ действия лифта с двумя кабинами в одной шахте в офисном здании1. Там показано, что предлагаемой системе лифта требуется значительно меньшее количество шахт, чем обычной системе лифта, когда ее устанавливают в большом высотном офисном здании.

С тех пор автор статьи усовершенствовал механическую конструкцию лифта с несколькими кабинами7. В данной статье кратко рассмотрена вновь предлагаемая новая система лифта с несколькими кабинами, приведены некоторые возможные варианты ее использования в гипотетических жилых зданиях.

прикрепленным к противоположной стене или боковым стенам (см. рис. 4).

Для гарантии, что кабины лифта, движущиеся в одной шахте, не столкнутся ни при каких обстоятельствах, все кабины в одной шахте механически взаимосвязаны с помощью двунаправленных односторонних муфт для движения и вверх, и вниз. Такие системы односторонних муфт позволяют всем кабинам лифта двигаться одновременно только в одном направлении (см.рис. 3). Любые находящиеся рядом кабины можно механически защитить от столкновения друг с другом с помощью закрепленного на кабине устройства, которое захватывает канаты соседней кабины. Любые две находящиеся рядом кабины можно механически связать между собой с помощью этого же устройства с любым расстоянием между ними (см. рис. 5). Каждая кабина лифта защищена резервной независимой тормозной системой, управление же такой системой осуществляется за счет трех уровней компьютерных систем, каждая из которых снабжена программным обеспечением: одна для контроля пассажиров во всей системе, одна для управления в каждой шахте и одна для управления каждой кабиной лифта (см. рис. 6).

Программное обеспечение, управляющее пассажирами, обрабатывает запросы на кабины и запросы на нужный этаж, планирует и выполняет назначение кабин для обслуживания пассажиров. Программное обеспечение, управляющее шахтой, отслеживает состояние кабин лифта и дверей в каждой шахте. Программное обеспечение, управляющее кабиной, «водит» кабину (то есть определяет ускорение/замедление кабины и реализует его путем управления работой двигателя) в соответствии с правилом, учитывающим расстояние до идущей впереди кабины и ее скорость, а также скорость рассматриваемой кабины. Каждый из этих компьютеров входит в локальную систему связи с другими компьютерами в реальном времени в диалоговом режиме.

Функции программного обеспечения, обычно выполняемые в традиционных системах лифта, например, разблокирование дверей на этажах и управление работой дверей кабины, управление работой двигателя привода и других механизмов, например, ловителей с помощью системы регулятора и/или эквивалентных систем, могут использоваться и для новой системы лифта с несколькими кабинами. Его человеко-машинный интерфейс может включать в себя видеосистему с управлением по меню, речевое управление и двусторонний интерактивный дисплей с сенсорным экраном, который устанавливается на каждом этаже и в каждой кабине.

Лифт с несколькими кабинами наиболее эффективно повышает пропускную способность в больших офисных зданиях высотой 20 этажей и больше. По моим оценкам, в зданиях высотой 30 этажей и более система лифта с тремя кабинами в шахте может перевозить, по крайней мере, на 60% больше пассажиров на единицу площади шахты, чем традиционный лифт. А в зданиях высотой 20 этажей и больше система лифта с двумя кабинами в шахте — по крайней мере, на 40% больше пассажиров на единицу площади шахты, чем традиционный лифт. Здесь единица площади шахты включает в себя площадь шахты, используемой дополнительно под противовесы, и соответствующие пространства под оборудование в верхних и нижних частях шахты.

Лифт с несколькими кабинами наиболее эффективен для уменьшения времени ожидания лифта в жилых зданиях высотой 20 этажей и более. В этих зданиях количество шахт лифта можно определить на основе типа обслуживания и величины времени ожидания, которое пользователь согласен терпеть, а не по пропускной способности системы лифта.

Обзор новой системы лифта с несколькими кабинами

Новая система лифта позволяет установить в шахте до трех кабин (см. рис. 1). Каждая кабина лифта движется вверх и вниз под действием канатов, прикрепленных к одной из ее сторон. Другой конец комплекта канатов прикреплен к противовесу, который движется вверх и вниз по направляющим, прикрепленным к стене шахты, обращенной к той стороне кабины лифта, на которой закреплен комплект канатов. Размер двигателя может быть малым или большим в зависимости от требований к системе. Таким образом, не должно быть практически никаких ограничений на высоту шахты лифта и скорость движения кабины. Показанный на рис. 2 и 3 лифт с тремя кабинами предназначен для здания средней высоты, в котором все двигатели установлены в машинном помещении на одном этаже. На кабине лифта предусмотрено 8 колес: 4 движутся по направляющим, прикрепленным к той же стене шахты, вдоль которой движется противовес, и еще 4 движутся по направляющим.

Пример использования системы

Случай 1

В первом случае рассматривается 40-этажное здание, где расположено 275 жилых кондоминиумов, в том числе 50 привилегированных квартир на верхних пяти этажах (с 36-го по 40-й). В этом здании предусмотрено 2 подвальных этажа под гаражи, оно оборудовано пятью традиционными лифтами для обслуживания пассажиров и одним служебным лифтом для выполнения различных других функций.

В первом варианте традиционной системы все 5 лифтов используются для обслуживания пассажирских потоков в здании, в том числе пассажирских потоков на верхние 5 этажей и от них. Этот вариант неблагоприятен для жильцов верхних пяти этажей, поскольку они должны терпеть многочисленные промежуточные остановки. Во втором варианте традиционной системы 4 лифта обслуживают пассажирский поток, направляющийся на этажи до 44-го и с этих этажей, а 1 лифт используется исключительно для обслуживания пассажиров, направляющихся на один из пяти верхних этажей или с них. Отдельный лифт для обслуживания верхних пяти этажей может также служить защитой от проникновения посторонних на 5 верхних этажей. Такая система в основном должна работать неплохо, за исключением того, что время ожидания эксклюзивного лифта часто бывает больше, чем других лифтов, и эта проблема возрастает, когда эксклюзивный лифт должен стоять на этаже дольше обычного.

В предлагаемой новой системе лифта с несколькими кабинами в шахте будет 3 шахты с тремя кабинами в каждой вместо четырех традиционных шахт пассажирских лифтов и одной традиционной шахты служебного лифта. В этой системе все кабины физически способны дойти до любого этажа. Но для удобства эксплуатации программное обеспечение может только верхней кабине позволить подняться на любой этаж, второй кабине — на любой, кроме верхнего, а третьей кабине — на любой этаж, кроме двух верхних (при нормальных условиях). Верхние кабины обычно оставляют для обслуживания пассажирских потоков между пятью верхними этажами, вестибюлем и подземными этажами. Это делается, чтобы жильцы верхних этажей могли в большинстве случаев ездить без остановок или почти без остановок. Средние и нижние кабины обычно резервируют для обслуживания потоков между остальными этажами и вестибюлем. Нижнюю кабину одной из шахт можно использовать исключительно для обслуживающего персонала.

Метод эксплуатации кабин лифта программируется для каждой кабины и каждой шахты, дня недели и конкретного числа. Типичная схема эксплуатации может предусматривать, чтобы ранним утром все кабины стояли на верхних этажах. Программное обеспечение позволит большинству верхних кабин стоять на последнем этаже, а средним и нижним кабинам стоять, соответственно, на 35-м и 34-м этажах. Ранним вечером программное обеспечение позволит большинству кабин стоять на нижних этажах. Пять верхних этажей могут получить приоритетное обслуживание, когда система старается в первую очередь обслуживать вызов с верхних пяти этажей или на них, минимизируя, по возможности, задержки из-за промежуточных остановок предшествующих кабин в той же шахте (в большинстве случаев).

Как и в традиционной системе, предлагаемую систему лифта можно использовать как часть защитной системы, охраняющей жильцов от посторонних лиц. В систему может входить и коммуникационный стенд, оборудованный графическим дисплеем и видеокамерой и установленный в главном вестибюле, с которого посетитель может вызвать жильца, чтобы тот дал разрешение приехать на свой этаж. Когда разрешение получено, на дисплее появляется номер шахты лифта для данного посетителя, одновременно на дисплее над дверью шахты появляется номер этажа, на который направляется посетитель. Когда посетитель находится внутри кабины, его просят ввести на панели связи номер этажа, на который он направляется. Если введенный номер совпадает с номером, разрешенным для посещения, двери лифта закрываются и кабина лифта направляется непосредственно на этаж назначения. Жильцам можно выдать смарт-карты для использования на коммуникационном стенде в главном вестибюле, в подземном гараже и в кабине лифта, или можно оборудовать коммуникационный стенд и панель связи биометрической системой идентификации, например, по отпечаткам пальцев или радужной оболочке глаз.

Случай 2

Во втором случае рассматривается 10-этажное здание на 60 квартир. В этом здании предусмотрен 1 подземный парковочный этаж и 1 шахта с одним традиционным лифтом. Лифт удовлетворительно обслуживает пассажирский поток большую часть времени.

Проблема появляется, когда съезжает старый жилец и въезжает новый, а лифт должен стоять на одном этаже или в главном вестибюле для погрузки/разгрузки мебели. В таких обстоятельствах жильцам иногда приходится идти пешком вниз, в вестибюль или гараж, или подниматься пешком на свой этаж. То же самое происходит при ремонте или покраске квартир, когда лифт используют для транспортировки оборудования и материалов для ремонта или покраски. А иногда рабочему нужно задержать лифт на более продолжительное время, но он не может этого сделать. Такая проблема возникает примерно 30 раз в год, если жильцы здания в среднем занимают свою квартиру в течение пяти лет: 12 раз при выезде, 12 раз при въезде и 6 раз при покраске или иных работах в здании.

Предлагаемая новая система лифта включает в себя 2 кабины в одной шахте, причем каждая из кабин может попасть на любой этаж здания. Для этой системы необходимо пространство для хранения оборудования в верхней и нижней части шахты. Проблему, связанную с продолжительным нахождением кабины на одном этаже, в шахте с двумя кабинами можно устранить, позволяя въезжающему или рабочему загружать и разгружать кабину на первом этаже, благодаря тому, что кабина, находящаяся продолжительное время на одном этаже, уступает место движущейся кабине, приближающейся к ней, путем перемещения на другой этаж так, чтобы другая кабина могла пройти на нужный ей этаж. После прибытия другой кабины на нужный этаж, кабина, долгое время стоящая на одном этаже, может пойти на нужный ей этаж не до конца заполненной, или она может вернуться обратно на тот этаж, где она находилась до того, как ей пришлось уступить дорогу, чтобы закончить работу на этом этаже.

Обсуждение и выводы

Очевидно, что примеры использования нового лифта с несколькими кабинами позволяют улучшить качество обслуживания по сравнению с традиционным лифтом. В первом примере количество шахт для новой системы с несколькими кабинами превышает необходимое минимальное количество шахт, и предполагается, что система уменьшит время ожидания для всех пользователей, особенно для жильцов верхних пяти этажей. Во втором примере система с двумя кабинами в шахте позволит устранить эксплуатационную проблему, существующую для традиционного лифта.

Даст ли предлагаемая новая система с несколькими кабинами в шахте экономию или приведет к дополнительным расходам, зависит от здания, в котором она реализуется. В первом примере устранение двух шахт и уменьшение площади помещения для ожидающих пассажиров сэкономит порядка 16-25 м2 на каждом этаже, исходя из стандартного размера шахты, что даст 680-1 027м2 на здание. Дополнительное пространство для парковки кабины в новой системе увеличит площадь, занимаемую лифтом, на 97-146 м2. Таким образом, экономия площади составит 580-880 м2. При этом количество дверей шахты лифта уменьшится на 72, количество кабин увеличится на 5, и потребуется более сложная система управления. Во втором примере новая система не даст экономии денежных средств. На самом деле, она приведет к дополнительным расходам.

По цифрам, данным в приведенных примерах, можно сделать вывод, что преимущества лифта с несколькими кабинами в жилых зданиях будут ощутимы в высотных городских зданиях с чрезвычайно высокой ценой на землю.