■本報記者張曉鳴

　　不管是載人還是載貨，電梯總是上上下下的，連廣告詞也是這么說。有直梯，也有斜行電梯，但你見過“橫梯”嗎?不錯，從1854年第一部電梯問世到現(xiàn)在，電梯一直沿著垂直的軸線行進(jìn)，拖著電纜，再用鋼絲繩提拉著配重。然而，現(xiàn)在是時候改變了。德國工業(yè)巨頭、全球三大電梯和自動扶梯生產(chǎn)商之一的蒂森克虜伯電梯正試圖改變這一現(xiàn)狀。

　　蒂森克虜伯電梯集團(tuán)正在研發(fā)一種可以水平移動的新型電梯系統(tǒng)，它被稱為“復(fù)合電梯”。與一根傳動軸上只有一個電梯廂的傳統(tǒng)電梯不同，“復(fù)合電梯”一根傳動軸上有多個電梯廂，能水平和垂直移動。未來如果“復(fù)合電梯”的構(gòu)想付諸實(shí)施的話，一條傳統(tǒng)井道的運(yùn)力將提高50%，而電梯的占地面積可減少50%。

　　等電梯的時間越來越長

　　高層建筑的數(shù)量近年來不斷增長，其平均高度也超過了過去的期待值。2000年，世界上50大最高建筑的平均高度為315米，而在2013年，這一數(shù)值就達(dá)到了390米。高層、超高層建筑的普及對電梯市場形成巨大需求，到2016年，預(yù)計全球?qū)﹄娞菰O(shè)備（包括電梯、自動扶梯和自動人行步道）和維保的年需求增長超過5%，達(dá)到520億歐元。然而，人們有能力建越來越高的樓，但以現(xiàn)有的電梯技術(shù)，生活、工作在這些超高層建筑中的人想要在樓層內(nèi)垂直或水平快速移動，還是一件相當(dāng)麻煩的事。蒂森克虜伯集團(tuán)北美首席執(zhí)行官帕特里克·貝斯認(rèn)為，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)電梯有個大難題，就是高度有限制，一旦樓層超過600米，吊起轎廂的鋼絲繩就太重了。拿著名的迪拜哈里發(fā)塔來說，通地面的電梯只到504米，乘客必須轉(zhuǎn)乘另一組電梯才能到達(dá)它高828米的頂部——這意味著樓層越高，在樓內(nèi)生活、工作的人要花更多的時間等電梯。芝加哥大學(xué)的學(xué)生于2010年就乘坐電梯開展了一個研究項(xiàng)目，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紐約市上班族每天等電梯的時間加起來一共是16.6年，在電梯內(nèi)花費(fèi)的時間為5.9年。

　　等電梯就像等地鐵

　　近年來，電梯生產(chǎn)商一直在嘗試如何提高超高層建筑中電梯的運(yùn)行效率，包括模糊智能、超高速在內(nèi)的尖端技術(shù)日益普及，但這一切都無法與“復(fù)合電梯”的創(chuàng)新思維相提并論。帕特里克·貝斯認(rèn)為，“復(fù)合電梯”開創(chuàng)了電梯業(yè)的新時代，它“極大地開拓了建筑設(shè)計的可能性，讓建筑師有可能設(shè)計出更高的建筑物，而建筑物內(nèi)部也能有更多不同的形狀和空間結(jié)構(gòu)?！?/p>

　　具體來看，蒂森克虜伯電梯的“復(fù)合電梯”方案，讓電梯不再只能縱向移動，還能通過循環(huán)運(yùn)行的方式，從建筑物的一頭橫向移動到另一頭。電梯艙也不再只有一個或兩個獨(dú)立運(yùn)行，而是有多個艙按照“班次”有序運(yùn)轉(zhuǎn)，每個艙都緊密跟隨上一班艙運(yùn)動，保持5米/秒的移動速度，每隔50米停靠一站……這意味著人們再也不用排著長隊(duì)苦等電梯運(yùn)行完整的一周才能乘坐，等待的時間也縮短至15到30秒——等待電梯就像等待下一班地鐵一樣讓人安心。

　　“復(fù)合電梯”通過線性馬達(dá)技術(shù)運(yùn)行，原理與磁懸浮列車的磁力馬達(dá)類似，利用電磁力來對抗引力，不再需要使用傳統(tǒng)電梯的鋼纜來幫助移動，而是懸浮前進(jìn)。同時，由于電梯艙使用輕質(zhì)材料建造，又?jǐn)P棄了傳統(tǒng)直梯沉重的鋼纜，整個電梯的運(yùn)行都變得更加輕盈，也能降低時耗和能耗。比如轎廂和電梯門采用了全新的輕質(zhì)碳復(fù)合材料，重量僅有50公斤，而標(biāo)準(zhǔn)電梯為300公斤。因此，電梯的運(yùn)行效率在這個新系統(tǒng)中被提高了50%，同時，也幫助建筑物節(jié)省了25%的空間。

　　事實(shí)上，早在10年前，蒂森克虜伯就展示過一款“雙子電梯”——它允許同一井道上有兩個電梯艙彼此獨(dú)立運(yùn)行。

　　雙子電梯已經(jīng)是從單廂系統(tǒng)向前邁了一大步，運(yùn)力和運(yùn)行效率都有所提高。然而，由于使用的電纜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轎廂數(shù)量無法增加，而且一個轎廂必須始終位于另一個轎廂之上。安全問題也阻礙了無纜電梯的早期發(fā)展。這些因素都凸顯了直線驅(qū)動的優(yōu)勢——即可以不用纜繩在同一個井道內(nèi)運(yùn)行多臺轎廂。

　　另外，“復(fù)合電梯”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠確保任何單一錯誤的發(fā)生，都不會導(dǎo)致系統(tǒng)的整體停運(yùn)。最新的可預(yù)測的電梯維護(hù)技術(shù)只需依靠“云功能”，便可以提前檢測出即將過度消耗的部分零件，并在它們運(yùn)行失效或真正損壞之前就及時替換。維護(hù)工作能夠完全利用服務(wù)車來進(jìn)行，甚至全自動化的服務(wù)在未來的實(shí)際操作中也是可能實(shí)現(xiàn)的。

　　“復(fù)合電梯”目前遭遇的最大問題是成本居高不下，對此帕特里克·貝斯認(rèn)為，對業(yè)主來說，從長期看，“復(fù)合電梯”會比傳統(tǒng)電梯更具成本效益，因?yàn)檩^高的建筑物對土地資源的利用更有效，此外，電梯所需空間的減少，也意味著總體投資的節(jié)省。

　　目前，“復(fù)合電梯”已經(jīng)建造出首臺模型和樣機(jī)，蒂森克虜伯正在德國羅特魏爾建設(shè)一座全新的試驗(yàn)塔，預(yù)計明年就能完工，將為“復(fù)合電梯”提供絕佳的測試和認(rèn)證環(huán)境。

　　■鏈接未來電梯怎么樣

　　更高速上海中心大廈的高度達(dá)到了632米，該大廈的3臺觀光電梯提升高度為565.4米，電梯最低額定速度必須在15米/秒及以上。要開發(fā)如此高速的電梯，必須解決好包括上千安培電流的變頻驅(qū)動裝置設(shè)計、低速大轉(zhuǎn)矩大載荷電機(jī)、輕質(zhì)高性能曳引鋼絲繩、高效可靠信號傳輸系統(tǒng)等等關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)瓶頸問題。

　　更聰明現(xiàn)代單體建筑中配置的電梯越來越多，中國國際博覽中心一個單體建筑內(nèi)就安裝了214臺電梯和188臺自動扶梯。研究并將先進(jìn)的模糊邏輯和人工智能技術(shù)應(yīng)用于電梯，可以很好地解決多電梯的高效調(diào)配問題。根據(jù)電梯負(fù)載情況，隨時改變電梯的“額定”運(yùn)行速度，以提高運(yùn)行效率。要采用該技術(shù)，必須先解決不同速度下的超速保護(hù)級別的識別問題、減行程緩沖器技術(shù)應(yīng)用等問題。

　　電梯的使用和汽車一樣，維保工作非常關(guān)鍵。必須采集足夠量的電梯細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，包括電梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、門狀態(tài)數(shù)據(jù)、按鈕數(shù)據(jù)、故障基礎(chǔ)庫數(shù)據(jù)等等海量的數(shù)據(jù)，并經(jīng)大數(shù)據(jù)處理，以最終實(shí)現(xiàn)智能診斷、智能維保。

　　更節(jié)能截至2013年年底，僅中國大陸的電梯保有量就已經(jīng)有300.45萬臺，以行業(yè)公認(rèn)的每臺電梯日均耗電40千瓦時計算，這些電梯年耗電為438億千瓦時。所以，節(jié)能將是一個永恒的主題。研究更為先進(jìn)的能量回饋技術(shù)、超級電容（或鋰電池等）儲能技術(shù)、電梯系統(tǒng)的休眠以及睡眠技術(shù)、電梯群的分布式電網(wǎng)技術(shù)等等，將是今后電梯界不可回避的一大任務(wù)。