سلسلة سلامة

نظرة على أنظمة السلامة في المصعد الحديث الشاهق في ضوء حادثة شيكاغو 2018

في حين أن المعلومات الواردة أدناه قد تكون مألوفة لمحترفي المصاعد المتمرسين، إلا أنها مفيدة بشكل خاص للعاملين العاديين والجدد في هذه الصناعة. . . محرر

في أواخر عام 2018 ، كان مصعد سريع في ناطحة سحاب في شيكاغو ينزل من الطابق 95 إلى الردهة عندما توقف بشكل غير متوقع بعيدًا عن الهبوط. وجد المحققون أن أحد كابلات المصعد السبعة قد تحطم ، من المحتمل أن المصعد كان يمر في الطابق العشرين. تباطأت السيارة إلى نقطة توقف آمنة ومحكومة بين الطابقين الثاني عشر والحادي عشر. ولم يصب الركاب الستة بالداخل.

أثار الحادث على الفور عناوين وسائل الإعلام المثيرة، حيث زعمت بشكل مختلف أن المصعد الموجود في 875 North Michigan Avenue (مركز جون هانكوك سابقًا) قد انهار أو هوى أو سقط 84 طابقًا. لم يحدث ذلك. مثل جميع أنظمة المصاعد الشاهقة الحديثة، تم تجهيز مصاعد المبنى بأنظمة أمان متعددة ومتكررة للحفاظ على سلامة الركاب.

تُعد أنظمة السلامة في المصاعد الحديثة الشاهقة أكثر تطوراً بشكل لا حصر له من مكابح السلامة الأصلية لشركة أوتيس، حيث تتضمن تقنيات متطورة تم تحسينها على مر الأجيال من قبل مهندسين يعملون في مجالات مثل الحوسبة المتقدمة وتكنولوجيا الاستشعار وعلوم المواد.

يعتبر كسر كابل التعليق حدثًا نادرًا للغاية. في هذه الحالة ، عملت أنظمة السلامة تمامًا كما تم تصميمها للعمل - وكما هو مطلوب بموجب القوانين المعمول بها. تشرح هذه المقالة بعبارات بسيطة كيفية عمل هذه الأنظمة ، حتى يتمكن الناس من فهم سبب شعورهم بالأمان أثناء القيادة في مصعد يتم صيانته بشكل صحيح في أحد المباني الفائقة اليوم.  

تاريخ السلامة

يعود الفضل عمومًا لعالم الرياضيات اليوناني أرخميدس في إنشاء أول جهاز يشبه المصعد في القرن الثالث قبل الميلاد ، وقد تم استخدام الرافعات بشكل أساسي لرفع الأحمال الثقيلة مثل مواد البناء لآلاف السنين. أصبحت المصاعد وسيلة نقل آمنة وموثوقة للأشخاص بعد عام 3 - وهو العام الذي اخترع فيه إليشا جريفز أوتيس فرامل أمان المصعد. جعل اختراعه ناطحة السحاب الحديثة ممكنة وغيّر إلى الأبد كيف نعيش.

قطعة هندسية رائعة، فرامل الأمان الخاصة بشركة Otis منعت المصعد من السقوط إذا انكسر حبل الرفع. إذا ارتخى الحبل، فإن تحرير التوتر يؤدي إلى تشغيل فرامل الأمان، وهي عبارة عن زنبرك ورقي كبير ينقطع إلى شقوق مقطوعة إلى قضبان تدعم المصعد على الجانبين المتقابلين من عربة المصعد.

كان أوتيس واثقًا جدًا من موثوقية أجهزته لدرجة أنه أجرى مظاهرة عامة في عام 1854 خلال معرض صناعة جميع الأمم في مدينة نيويورك. وقف أوتيس عالياً فوق الحشد على منصة رفع ، وأمر بقطع حبل الاستبقاء. سقطت المنصة بضع بوصات. تم تثبيت فرامل الأمان ، مما أوقف هبوط المنصة. "كل شيء في أمان ، أيها السادة ، كل شيء في أمان" ، صرح أوتيس بطريقة مسرحية.

تعد أنظمة السلامة في المصاعد الشاهقة الحديثة أكثر تقدمًا بشكل لا نهائي من فرامل الأمان الأصلية من Otis ، حيث تشتمل على تقنيات متطورة تم تحسينها عبر الأجيال من قبل المهندسين العاملين في مجالات مثل الحوسبة المتقدمة وتكنولوجيا الاستشعار وعلوم المواد. وخير مثال على ذلك هو فرامل أمان المصعد المصنوعة من نفس السبائك المستخدمة في فوهات المحرك النفاث - وهي مثالية لكلا التطبيقين نظرًا لخصائصها العالية المقاومة للحرارة.

سلسلة الأمان

في وصف نظام الأمان في المصاعد الشاهقة اليوم ، يتحدث المهندسون عن "سلسلة أمان". إنها استعارة تقلب المثل المألوف رأسًا على عقب. فاصل واحد في السلسلة ، ويتوقف المصعد حتى يتم حل المشكلة. وهنا تكمن قوتها.

على سبيل المثال ، إذا اكتشف المستشعر عدم تعشيق قفل الباب ، فإن وحدة التحكم تمنع حركة المصعد حتى يتم حل المشكلة. لا داعي للقلق بشأن انقطاع التيار الكهربائي. في حالة انقطاع الكهرباء عن الماكينة ، يتم تشغيل فرامل الماكينة تلقائيًا ويتوقف المصعد. قد يتضايق الركاب ، لكنهم سيكونون بأمان.

تتحرك المصاعد الشاهقة اليوم لأعلى ولأسفل على العديد من الكابلات
- أكثر بكثير مما هو مطلوب لدعم سيارة محملة بالكامل.

تحتوي المصاعد الحديثة على مجموعتين أساسيتين من مكونات السلامة: الكهربائية والميكانيكية. تشمل المكونات الكهربائية جهاز التحكم في المصعد وأجهزة الاستشعار وأنظمة البرمجيات. تعمل وحدة التحكم بمثابة أدمغة النظام. تراقب المستشعرات الوظائف المتعلقة بالسلامة مثل سرعة السيارة وموضعها ، وحالة قفل الباب أو موضع لوحة الوصول ، وترسل البيانات مرة أخرى إلى وحدة التحكم. توفر أنظمة البرامج تقييمًا مستقلاً للتحقق من أنظمة الاستشعار الزائدة عن الحاجة.

تشمل المكونات الميكانيكية آلة المصعد نفسها ، وفرامل الماكينة ، ومحافظ السرعة الزائدة ، ومكابح الأمان (المعروفة أيضًا باسم أمان السيارة) ، وأخيرًا ، المخازن المؤقتة في أسفل الرافعة. كابلات التعليق نفسها هي أيضًا مكونات أساسية لنظام الأمان. تتحرك المصاعد الشاهقة اليوم لأعلى ولأسفل على العديد من الكابلات ، أكثر بكثير مما هو مطلوب لدعم سيارة محملة بالكامل.

نموذج سيناريو

لنفترض أن المصعد يتجاوز سرعته المقدرة بنسبة معينة: تم فتح رابط في سلسلة الأمان ، مما أدى إلى تشغيل نظام التحكم لإيقاف المصعد بأمان.

آلة المصعد

في هذه الحالة ، تقوم مستشعرات المصعد بتوصيل التسارع إلى وحدة التحكم ، والتي تقوم في البداية بتعديل التيار إلى الماكينة لإبطاء المصعد. في هذه المرحلة ، لم يتم تعشيق فرامل الآلة. الآلة نفسها تبطئ المصعد. تشبه هذه العملية عملية التبديل إلى سرعة أقل في سيارة ذات ناقل حركة يدوي ، بدلاً من الضغط على الفرامل.

فرامل الآلة

إذا لم يؤد تعديل التيار إلى الآلة إلى إبطاء المصعد بدرجة كافية ، فإن وحدة التحكم تزيل كل الطاقة من الماكينة وتطبق فرامل الماكينة ، مما يؤدي إلى إبطاء المصعد أكثر. تم تصميم نظام الأمان (وفقًا للرموز المعمول بها) لإيقاف المصعد بشكل متحكم فيه.

المحافظ وخزائن السيارات

إذا استمر المصعد في التسارع - أو "السرعة الزائدة" في المصطلحات الهندسية - فإن الحاكم هو المكون التالي في التسلسل الهرمي للسلامة ليتم تنشيطه. الحاكم هو جهاز استشعار السرعة مركب في غرفة الآلة. لها بكرة خاصة بها ، يتم تحريكها بواسطة كابل فولاذي (حبل الحاكم) متصل بعربة المصعد - مما يعني أنها تتحرك بنفس سرعة المصعد. إذا كان الحاكم يدور بسرعة كبيرة ، فقم برفع الأثقال داخل الربيع للخارج ، مما يؤدي إلى تعثر الجهاز الذي يمسك بحبل الحاكم.

يسحب حبل الحاكم الذي لا يتحرك الآن أدوات الأمان - وهي في الأساس مكابح الطوارئ في السيارة نفسها - ويشركها. يتم تثبيت الخزانات على قضبان الرفع، مما يؤدي إلى توقف المصعد بشكل آمن. هذه الخزانات هي النسخة الحديثة من مكابح الأمان الخاصة بشركة Otis.

معادِلات

تقع في الجزء السفلي من الرافعة ، يمكن للمخازن المؤقتة امتصاص وتبديد طاقة المصعد النازل. في أنظمة المصاعد الشاهقة ، تكون المخازن المؤقتة عبارة عن مكابس هيدروليكية تشبه إلى حد ما الرافعات التي يستخدمها ميكانيكيو السيارات لرفع السيارة حتى يتمكنوا من العمل على الهيكل السفلي.

يتم تشغيل المخازن المؤقتة إذا لم يكن لدى مكونات الكبح الأخرى الوقت الكافي لإيقاف المصعد تمامًا بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى أسفل الرافعة. إنها تبطئ السيارة حتى تتوقف ، وتعمل مثل ممتصات صدمات السيارات العملاقة.

التقدم في مجال السلامة

على الرغم من موثوقية أنظمة السلامة هذه ، يعمل مهندسو الأبحاث باستمرار على تطوير تقنيات جديدة تستمر في تحسين الأداء. من الابتكارات الحديثة نسبيًا النظام الإلكتروني القابل للبرمجة في التطبيقات المتعلقة بالسلامة للمصاعد (PESSRAL).

مع التقدم في الأنظمة الإلكترونية القابلة للبرمجة ، أصبحت أنظمة التحكم أكثر ذكاءً. بدلاً من معرفة أن الرابط في سلسلة الأمان مفتوح فقط ، يمكنهم تحديد الرابط المفتوح وتصميم الاستجابة بناءً على الموقف. تصبح استجابة نظام التحكم أشبه بكيفية استجابة الناس خلف عجلة القيادة في السيارة: في بعض الأحيان ، يختارون تغيير المسارات ؛ في أوقات أخرى ، قرروا التوقف تمامًا.

مع PESSRAL ، تصبح وحدة التحكم أكثر ذكاءً وتعمل باستجابة مخصصة لمشكلة ما ، بدلاً من وجود خيار واحد متاح: إيقاف المصعد ومنع تشغيله.

ملخص

منذ اختراع إليشا جريفز أوتيس لمكابح الأمان، تطورت ميزات السلامة في المصاعد الشاهقة الحديثة إلى أنظمة متكاملة تمامًا تشتمل على مكونات ميكانيكية وأجهزة تحكم ذكية وإلكترونيات متقدمة مع العديد من وحدات الأمان المضمنة. ومع تطبيق كل هذه التدابير، توفر المصاعد وسيلة نقل آمنة وموثوقة ومريحة.

أكثر من ذلك ، لعبت المصاعد دورًا لا غنى عنه في إنشاء عالم حضري متصل اليوم. وبحسب الأمم المتحدة فإن 55٪ من سكان العالم أي حوالي 4.4. مليار شخص يعيشون في المدن. من المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى ما يقرب من 70٪ بحلول عام 2050. من المستحيل تخيل هذا العالم بدون مصاعد.