工程斜行电梯的研究前景分析
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摘要：随着高层建筑的不断涌现，电梯作为一种垂直运输工具越来越体现出它的重要性和优越性。然而，应用于不同环境和场所的特种电梯也应运而生。为了给观光景点，位于山坡和山顶、路程较长的建筑物、因为城区面积紧张而将住宅建在山坡上的地区提供方便以及用于维修人员和低于额定载重货物上下运输的交通设施，客观上提出了对斜行电梯的需求。
ABSTRACT
With the development of high-rise buildings， the elevator， as a kind of vertical transport increasingly reflecting its importance and superiority. However， kinds of special type elevators are manufactured. In order to offer convenient means of transportation for tourist destination， buildings on slope or houses in mountainous areas， ramp elevator is needed to solve this problem.
Keywords： ramp and arc elevator； Dynamic characteristic；Design of structure；Optimization of elevator
1.研究的背景
随着高层建筑的不断涌现，电梯作为一种垂直运输工具越来越体现出它的重要性和优越性。随着现代化城市的高速发展，电梯承担着大量人流和物流的输送任务，已经成为人们日常生活中不可或缺的垂直交通工具，也被誉为人类现代物质文明的标志之一。斜行电梯的轿厢沿着倾斜的导轨运行，从表面看来好像与普通垂直电梯并无本质区别，普通电梯上所有的部件均可在斜行电梯上找到其影子，但其结构和功能却发生了很大变化。
因此，国内有很多的生产 厂家也开始加大了对斜行电梯特性研究和结构优化的投资力度。因此，研究斜行电梯动态特性和机构优化上面对于提高斜行电梯的运行速度、改善乘坐舒适性有着重要的意义。
2.斜行电梯的构成与分类
2.1斜行电梯的构成
斜行电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置（如限速器、安全钳和缓冲器等）、信号操纵装置、轿厢和轿门等组成。这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢斜行升降。
2.2斜行电梯分类
斜行电梯是一种轿厢沿着倾斜的导轨升降运行，用于维修人员和低于额定载重货物上下运输以及观光和运输于一体的输设备。
2.2.1按运行速度分类
电梯按速度分类可以分为低速电梯、快速电梯、高速电梯、超高速电梯四类。
（1）低速电梯：电梯的运行速度v
（2）快速电梯：电梯的运行速度为1m/s≤v≤2m/s，多层（15层以内）客及住宅电梯运行速度多在此速度区间内。
（3）高速电梯：电梯运行速度为2m/s≤v≤4m/s，一般用于高层写字楼。
（4）超高速电梯：电梯运行速度为v≥4m/s，用于实行了分区控制的高层大
2.2.2按使用用途分类
我们日常生活中使用的电梯按用途可以分为乘客电梯、载货电梯、医用电杂物电梯、观光电梯、车辆电梯和船舶电梯，除上述常用电梯外，还有一些特种类的电梯，如斜行电梯、立体停车场用电梯、建筑施工电梯等。
3.国内外的研究现状
斜行电梯是一种特殊的电梯，由于目前市场份额不是很大，虽然单台价值菲，但由于是量身定造，且与目前广泛使用的垂直电梯的结构布局有很大的区别其设计制造安装成本较大，因而大多数厂家都没有涉及到这个领域。
虽然有些国家已经开始生产和应用斜行电梯。例如，在法国罗卡玛多，在156m长的隧道中安装了斜行电梯。在意大利Trevise安装了长达192m的斜行电梯。在美国，有三处斜行电梯分别安装在科罗拉多州的斯诺麦斯、加州的比弗里山和圣戈的一处展览中心。意大利maspero为土库曼斯坦首都作为“独立与自由”象征的纪念碑的支撑腿上安装的两部行程30m的斜行电梯。日本为改善长崎市坡街区的交通环境，在南大浦区安装使用的行程113m，提升高度50米的三菱斜电梯。2010年11月，圣米高中标马鞍山长江公路大桥塔内电梯项目，马鞍山大桥共设10台电梯，区别于传统斜行电梯的是，此次有6台右汊电梯为罕见的弧形运行轨迹，行程最高117.2米，最低42米。该项目预计2013年竣工通车，电梯工程竣工后，有望成为国内首台弧形运行轨迹的电梯。
但是，这些斜行电梯的运行速度都不超过1m/s。为了克服这些问题，人们正在致力于开发研制新型快速斜行电梯。通过独特的动力机构设计，可以使水平加速度理论上减小到接近0g值，实际值在0.000g-0.005g之间，使乘客感觉不到水平加速度的存在，也不会感觉到自己是在作倾斜式运动。为此，以色列haifa的Technion大学进行了一项模拟实验，实验是高度为一个半层楼，比例为1：5，采用普通交流异步电动机和常用的调频控制器拖动电梯沿斜坡运行，目的是通过滑轮系统消除斜行电梯对乘客横向力的影响。其研究表明：从安全角度考虑，最大水平加速度值不大于0.01g，加速度变化率小于0.2g/s，垂直加速度值不大于（1±0.1）g时，乘客是可以接受的，对乘客不会造成任何不良影响。
斜行电梯在起制动运行时要产生水平作用力，使乘客感到不安全和不舒服。为了减小这种水平作用力，就要减小水平加速度，这样势必导致电梯低速、低效率运行。太长的候梯时间和运行时间会使乘客不满意，同时也将严重影响斜行电梯的工作效率和效益。反之，当斜行电梯的运行速度提高时，其水平加速度必然会提高，使乘客感到不舒适。这就涉及到斜行电梯结构和动态特性等问题的研究。
随着高层建筑的不断涌现，电梯作为一种垂直运输工具越来越体现出它的重要性和优越性。应用于不同环境和场所的特种电梯也应运而生。 4.小结
随着人们生活水平的提高，对斜行电梯的舒适性的要求也将会越来越高，而斜行电梯系统是一个复杂的机电产品，许多现有的研究成果还没有真正应用于工程上。因此对斜行电梯力学研究和优化分析还有很多工作要做。作者认为如下几个方面工作需要进一步深入研究。
4.1从动力学建模的角度来看，由于电梯是一个复杂的机电产品，钢丝绳质量、刚度、阻尼等时变特性，导靴系统可能引起电梯垂直振动，对电梯振动具有一定影响，深入研究斜行电梯的动态特性，建立更为准确的数学模型，对于提高斜行电梯仿真研究水平和振动控制具有非常重要的意义。
4.2随着斜行电梯的速度提高到高速，气体扰动力也将对斜行电梯的动态性能不可避免的产生影响。
4.3随着电梯向高速、高扬程发展，振动等问题就会非常突出，还应考虑对电梯进行振动主动控制。
参考文献：
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