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2023-05-30

导读：绰立知识学堂系列科普时间Science popularization 第二课电梯是如何炼成的？

绰立知识学堂系列

科普时间

Science popularization

第二课电梯发展史

电梯是如何炼成的？

对于现代都市人来说，进入电梯，按下楼层按钮，在一分钟内到达想去的楼层。尽管电梯已经成为人们生活中习以为常的出行工具，但距离世界上第一台电力驱动的升降机的诞生才不过区区百年。其实早在3000多年前，人们就已经开始利用基本的力学原理，搭建出一个个简单的垂直运输设备，用以运输人员和货物。

电梯的进化史

电梯的来源脱胎于起重装置，最原始的起重装置是利用人力或者畜力作为驱动力的升降工具，并随着蒸汽，液压，电力的发明和普及，电梯也在一步步应用发展。下面我们来逐个阶段深入认识吧！

——人力和畜力升降工具#

——辘轳

在公元前1100年的周朝时期，人们就开始用木头或竹子作为原材料，制作成支架、卷筒、曲柄和绳索，组合而成简单的升降设备，用作在井边或河道旁打水用的辘轳。在我国北方的一些农村地区和山区，也还在使用辘轳汲取地下水。

——古罗马斗兽场

大家公认的现代电梯鼻祖是在公元前236年，由希腊数学家阿基米德发明的一款由人力驱动的卷筒式卷扬机。和现代卷筒式卷扬机的原理一样，都是将曳引绳缠绕在绞盘上，在曳引绳一端的杠杆施加压力，转动圆盘。阿基米德的起重理论帮助搭建了占地36000平方米，外墙高达52米的古罗马斗兽场。为了能使工人能在高空作业，古罗马人建造了移动平台和可升降的笼罩；此外，他们还制造了30台以上的大型起重机，方便把砖瓦和石料运送到高处。

——蒸汽电梯#

进入19世纪工业时代，蒸汽机的发明和应用大幅度地提高了升降工具的拉力。1835年，英国建筑师Frost和Stuart建造了“Teagle”，第一款拥有传动带和对重，由蒸汽驱动的电梯。随后，蒸汽电梯取代了传统的人力和畜力驱动电梯，并用于运输工厂、矿井和仓库的物料。

——液压电梯#

在蒸汽机发明后的十年，液压机诞生了。蒸汽机因为速度太慢而消失，而创新液压电梯运行速度更快，更易于维护。液压系统利用重型活塞在气缸中移动所产生的水（或油）的压力来升降电梯轿厢。然而，这一类电梯的主要使用弊端是电梯井必须有足够的深度，才能使活塞有足够的空间活动。楼层越高，则需要越深的电梯井道，只能应用于低楼层的住宅。

——电力电梯#

19世纪末，电力的出现开创了一个新的电梯时代。1887年，维尔纳·冯·西门子发明了第一台直流电动机，随后他把电动机应用在电梯上，用电动机取代了蒸汽动力的升降机。他把电动机安装在升降台底部，利用齿轮和齿条传动，使电机轴伸端旋转的齿轮沿着导轨齿条垂直移动，从而驱动平台上下升降。两年后，奥的斯公司成功安装了以直流电动机为动力的第一台商用乘客电梯，从此诞生了名副其实的电梯。

——曳引电流型电梯#

1900年，交流感应电机开始应用到电梯里。曳引电流型电梯用曳引力把钢丝绳和滑轮链接到对重装置。曳引机转动时，由钢丝绳和滑轮之间的摩擦力产生也引力来驱使轿厢上下运动。与液压电梯相比，曳引电梯只需要一个小型电机，即能大大增加拉升距离。曳引电流型电梯的发明进一步加快了电梯的发展，促进了工业社会的飞速发展。

早期电梯并不安全

当时的人们很少乘坐电梯，蒸汽和液压驱动的电梯主要是用于运输工厂和工业的重型机械。其中一个原因，是因为19世纪之前，大多数的建筑都不高。虽然有一些像大教堂一样的高层建筑，但人们基本上只在一楼进行活动，很少人需要去到一楼以外的楼层。

另外一个很重要的原因，是电梯的曳引绳大多使用棉麻绳作牵引，曳引绳容易断裂而导致电梯坠落井道，毁坏货物。更可怕的是，几乎每天都会有关于人们从电梯井道中坠落、被压碎或被夹在楼层当中而导致死亡的报道出现。

——19世纪关于电梯事故的报道

在1854年的纽约世界博览会上，美国工程师伊莱沙·奥的斯展示了一项安全设置，解决了电梯的安全问题。奥的斯在现场亲自演示了这个叫“安全闸”的使用方式：他站在一个被吊在半空的电梯，他的助手砍断牵引着电梯的唯一缆绳，奥的斯并没有像观众想象中一头扎下去摔死。轿厢平台顶部的木框架断裂，撞到电梯井壁，起到刹车的作用。

虽然奥的斯并没有发明第一台电梯，但他被认为是现代电梯的发明者。他的安全装置影响了现代电梯设计，使高层建筑成为现实。

电梯司乘人员

一个全新职业的诞生

解决了坠梯的安全原因，还有一个难题阻扰着早期电梯的使用。早期的电梯内有一个控制轿厢速度和方向的操作杆，乘客需要在轿厢上升或下降时，使用操作杆使轿厢停留在正确的时间和位置。操作不慎的话，轿厢要不就停在楼层中间，要不就“吱”地一声来个紧急刹车。如同开车一样，学会如何正确地操控电梯也是一项需要后天学习的技能。

所以，随着高楼大厦和商场的增多，为了使人们能更加安全地乘坐电梯，一个特殊的职业诞生了——电梯司乘人员。通常在百货公司、酒店、医院等地方配备电梯司乘人员，他们会穿着制服，根据乘客的目的地来按下按钮。这些电梯司乘人员更是百货大厦的一面“活招牌”。大多数人是经历过专业的礼仪培训，上过专门的礼仪学校的年轻女性。她们除了担任了电梯操作员、商场导购和咨询人员的职责，还能吸引到更多上流社会人士前来商场消费。