Экспресс в облака. Как устроена система вертикального транспорта в современных небоскребах

в 10:36, , рубрики: Блог компании Лахта центр, лахта центр; лифты; небоскребы, Научно-популярное, Урбанизм

На первые «настоящие» лифты – Сименса и Гальске, Отиса — ходили смотреть как на чудо. Это и было чудом – одним из ключевых изобретений, которые сделали возможным рост зданий вверх. Поездка на лифте – в какой-то мере парадокс: лифт дает возможность добраться до 10, 15 или 87 этажа, но не будь лифта, нам бы не пришлось ехать на 10, 15 или 87 этаж ввиду отсутствия собственно этих этажей. С этой точки зрения лифты изменили нашу жизнь, наверное, больше, чем интернет, космические ракеты, криптовалютные биржи и добыча сланцевой нефти. Впрочем, не будем противопоставлять все перечисленное пассажироподъемному труженику – ведь и он сегодня уже не тот, что раньше. Очередная технологическая революция бесповоротно меняет этот вид. Посмотрим, как?

image
Скриншот из фильма «Иван Васильевич меняет профессию»

Подарок от древних римлян

image
Скриншот из фильма «Астерикс и Обеликс: миссия Клеопатра». Неудачливые викинги приводят в действие лифт, на котором поднимаются Цезарь и Клеопатра. Киношутка, но не совсем

Лифтостроение – на редкость консервативная отрасль. Если задуматься, принципиальных отличий современного лифта от тех конструкций, которыми пользовались, например, в римском Колизее для того, чтобы подниматься на арену для гладиаторских боев, фактически нет.

image
Схема подъемников в Колизее

Да, силу мускулов рабов, опускавших противовес или вращавших лебедку, сменили сначала паровые машины, а затем электродвигатели. Но и этим нововведениям уже полторы сотни лет. Первый электрический пассажирский лифт Siemens & Halske построила в 1880 году, OTIS – в 1889-м.

image
Демонстрация работы первого электрического лифта

image
Электрический лифт фирмы Otis Elevator

Даже автоматический ловитель, останавливающий лифт при обрыве троса, которым сегодня оснащены все лифтовые системы, в середине XIX века запатентовал все тот же Элайша Грейвс Отис, а ограничитель, включающий ловители при превышении номинальной скорости, был изобретен в 1878 году.

image
1854 год. Элайша Отис рекламирует на одной из нью-йоркских выставок свою систему экстренной остановки подъемника

Даже лидеры рынка вертикального транспорта сегодня почти те же, что и столетие назад: Otis, Schindler, Kone, и присоединившейся к ветеранам в 1954 году новичок ThyssenKrupp.

Так и о чем рассказывать, если все уже придумано до нас и хорошо большинству знакомо?
А вот не спешите.

Болид выходит на старт

Лифтростроение показывает: глубокая модернизация классических решений может дать фантастические результаты. В первую очередь речь о решениях, влияющих на скорость. Парадоксально, что мы живем в эпоху самых высоких скоростей и при этом самого острого дефицита времени. Люди не могут позволить себе тратить на поездку на лифте несколько лишних минут. Задача любой транспортной системы сегодня – успеть перевезти как можно больше людей за как можно меньший промежуток времени.

Первый электрический лифт Сименса и Гальске поднимался на высоту 22 метра за 11 секунд. Сегодняшние рекордсмены преодолевают за это время в разы большее расстояние. Гонка между лифтостроителями, в основном японскими, и без того нешуточная, продолжает набирать обороты.

image
График роста лифтовых скоростей на отрезке с 1974 по 2016 годы. Источник

Не думай о секундах свысока

Если допустить что удалось построить лифт с нужной высотой подъема при сохранении скоростных характеристик, то поездка на лифте Сименса и Гальске на обзорную площадку Лахта Центра заняла бы 3 минуты – вместо 45 секунд на шаттле, который будет осуществлять доставку в реальности. В принципе, и 3 минуты – это недолго… Но посмотрим, что дает минутная экономия.

На подъеме и спуске мы получим уже 4,5 минуты сэкономленного времени. При 12-часовом режиме работы обзорной площадки и получасовом времени посещения на спусках и подъемах экономится около 1,5 часов – время для еще трех групп желающих посмотреть на высотную панораму города. Данные по режиму работы объекта, конечно, взяты абстрактно– просто для примера.

image
Панорама с обзорной площадки Лахта Центра. Гигапиксельный вариант – на сайте проекта

Но вернемся к гонке высоких лифтовых скоростей.

image

В 2004 году статус самых быстрых лифтов в мире захватили два скоростных лифта Toshiba, установленных в небоскребе Taipei 101 в Тайбее (Тайвань), развивающие скорость 60,6 км/ч. Почти в два раза быстрее одного из самых быстрых футболистов планеты Криштиану Роналду (33,6 км/ч)

image
Роналду и Бугатти Вейрон — провокация от рекламщиков, но скоростной забег хорош

Лифты из Тайбея продержались на вершине больше 10 лет и были сброшены с пьедестала в 2015-м конкурентами из Mitsibishi, установившими в Шанхайской башне лифт, с максимальной скоростью передвижения 73,8 км/ч.

image

image

Срок жизни этого рекорда не превысил года. Уже в 2016 году компания Hitachi запустила в финансовом центре Гуанчжоу (CTF Finance Center) лифт, который на испытаниях в июне 2017-го развил скорость 75,6 км/ч. Правда, так гонять в реальной эксплуатации его не предполагается – поднимать пассажиров он будет со скоростью 72 км/ч, а опускать – с вдвое меньшей.

image

Качество езды имеет значение

С ростом лифтовых скоростей растут и две проблемы, влияющие на пассажирский комфорт.

Вибрация

Первая проблема– горизонтальная вибрация при подъеме. И тут еще большой вопрос, какого рода дискомфорт будет испытывать пассажир – физический или психологический, при поездке в активно трясущейся кабине, набирающей высоту в сотни метров со скоростью 60-70 км в час…

Пока основной способ управления вибрацией — технологии типа Active Roller Guide System, посредством которых гасят колебания до примерно вдвое меньших значений. В технологи задействованы ролики, с помощью которых лифт передвигается по направляющим рельсам. Система включает датчики горизонтальной вибрации, от которых через устройство управления на приводы роликов передается противодействующее электромагнитное усилие.

image
Горизонтальная подвеска лифта с активной системой роликовых направляющих. Роликовое колесо, с помощью которого лифт едет по направляющей, соединено с управляющим элементом, тот – с приводом, на который идет сигнал от датчика движения типа акселерометра. Скриншот из видео

Спасите наши уши

Вторая проблема высокоскоростных лифтов – шум при езде и перепады давления, вызывающие эффект заложенных ушей. Относительно шума — по расчетам Hitachi, рост скорости с 10 м/сек (36 км/ч) до 20 м/сек (72 км/ч) увеличивает внутренний шум в кабине лифта на 15 дБа и выше – до уровня шума как «при нахождении рядом с крупной магистралью».

Для решения производители применяют технологии, которые в принципе широко используются на транспорте – шумоизоляцию поверхностей, герметизацию кабин. Из последних разработок – аэродинамические капсулы для лифтов, в два раза снижающие уровень аэродинамического шума.

image

image
Капсула лифта аэродинамичной формы. Фотоисточник

Почему лифт едет вверх быстрее чем вниз

Специалисты выяснили, что проблема заложенных ушей выражена в основном при спуске. Поэтому в ряде комплексов высокоскоростные лифты доставляют наверх быстрее, чем вниз. Помните экспрессы Финансового центра в Гуанчжоу, упомянутые парой абзацев выше? Скорость вверх – 72 км/ч, а вниз — в два раза медленнее, чтобы людям было приятнее.
Помимо этого, для самых быстрых лифтов разработаны датчики контроля внутреннего давления и компенсирующие перепад механизмы.

Умножить на два

Увеличить КПД лифтов можно не только с помощью скорости. Самое очевидно решение – расширить размер кабин. И производители им активно пользуются. Например, лифты 41-этажного офисного здания Umeda Hankyu в японской Осаке имеют грузоподъемность по 5,25 тонны, а габариты кабины — 3,4 м в ширину, 2,8 м в длину и 2,6 м в высоту.

image
Площадь лифта в Umeda Hankyu – почти 10 кв. м.

Менее очевидные и технически более сложные решения – даблдеккеры, то есть двупалубные лифты и твины, лифты-«напарники», использующие одну и ту же шахту. Такие кабины позволяют перевести в два раза больше пассажиров за раз. Настоящее спасение для густонаселенных зданий.

image
Мультикабинные лифты: слева – твин, справа – даблдеккер

Leva Sapiens

Олимпийские «быстрее, выше, сильнее», все же не главный девиз современного лифтостроения. Отрасль идет по пути четвёртой технологической революции – лифты не просто совершенствуются физически, они обретают «интеллект».

И это не прихоть производителей. Современные жилые и офисные комплексы становятся все населеннее, однако, в основном за счет роста высоты, а не площади зданий, поэтому лишнего пространства для размещения дополнительных лифтов нет. Значит, нужны сложные многоуровневые системы вертикального транспорта с интеллектуальными системами управления.

А вот тут пора переместится в «Лахта Центр», где будет более 100 лифтов, 40 из которых – в башне.

image

***

Во второй части обзора читайте о лифтах в башне — зачем небоскреб поделили на транспортные зоны и что такое skylobby? Лифт — потребитель или поставщик электроэнергии? Чем удивит самый интересный лифт в Лахте? Лифт-спасатель, лифт для IT и другие лифты специального назначения.

***

Друзья, среди вас много специалистов по IT, а у нас сейчас как раз в процессе подготовки материал про системное администрирование на стройке комплекса. Если у вас есть какие-то вопросы по теме — пожалуйста, добавляйте в комментариях. По возможности осветим интересующие моменты в посте. Спасибо за ваш интерес.

Автор: Николай Макеев

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля