Die maximale Geschwindigkeit von Aufzügen

Weitere Ideen zu „Wie schnell könnten die schnellsten Aufzüge sein?“

Aufzüge, die mit hoher Geschwindigkeit lange vertikale Distanzen zurücklegen, müssen als unmöglich betrachtet werden. Dieser Vorteil ist durch die Naturgesetze der horizontalen Fortbewegung vorbehalten. Nachdem ich den Artikel „Wie schnell könnten die schnellsten Aufzüge sein?“ von Dr. Albert So und Ricky Chan (ELEVATOR WORLD, Februar 2016) mit Interesse gelesen habe, freue ich mich, dass die Autoren die Herausforderung von EW im Kommentar „Weitere Bewertung des ‚schnellsten Aufzugs‘“ (EW, Dezember 2014) annehmen, sich an der Diskussion über Höchstgeschwindigkeit zu beteiligen, denn Architekten und Gebäudeeigentümer benötigen diese Informationen, um die Planung von Expressaufzügen zu Dachgeschosslobbys zu erleichtern.

Obwohl alle beteiligten Autoren die gleichen Bedenken haben – Fahrgastkomfort und kürzeste Reisezeiten – sind ihre Ansichten zu Lösungen unterschiedlich. Der Artikel schlägt vor, dass die maximal mögliche Geschwindigkeit von Aufzügen ein komplexes und schwieriges Problem ist, obwohl ich es für eine logische Aufgabe halte. Ihr Autor geht davon aus, dass die maximal tolerierbare Aufwärtsgeschwindigkeit für unsere Hörorgane 12.5 mps und 8 mps für Abwärtsfahrten beträgt. Diese Maxima sollten von Aufzugsfirmen und/oder medizinischen Sachverständigen untersucht werden, da sie die Höchstgeschwindigkeit von Aufzugskabinen definieren, wie im Folgenden nachgewiesen und nachgewiesen wird. Luftdichte Autos, die ihren Innenluftdruck kontrollieren können, ermöglichen eine bescheidene Zeitersparnis.

Maximale Geschwindigkeit von Express-Aufzügen zu Sky Lobbies

Abbildung 1 zeigt die Geschwindigkeit und die Fahrstrecke für die Aufwärtsfahrt eines Expressaufzugs zu einer Sky-Lobby in 1,000 m Höhe. Bei einer Entfernung von 1,000 m kann ein Auto auf eine Höchstgeschwindigkeit von ca. 31 mps beschleunigen, wenn Beschleunigungs- und Verzögerungsraten von 1 mps2 angenommen werden. Die Zeiten für Beschleunigung und Verzögerung betragen 32 s. jede einzelne. Für den Bruchteil einer Sekunde fährt das Auto mit maximaler Geschwindigkeit. Die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt ungefähr 1000/64 = 15.6 mps.

Das Niveau des Fahrkorbs während der Aufwärtsfahrt wird durch die orangefarbene Distanzlinie definiert, die auch den Schachtluftdruck auf allen Ebenen anzeigt. Für ein luftdichtes Auto zeigt die gerade Linie zwischen 0 und 1,000 m den idealen Autoinnenluftdruck für Systeme zur Regelung des Autoluftdrucks an, als ob sich das Auto mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 15.6 mps bewegt. Es ist offensichtlich, dass während der ersten Hälfte der Aufwärtsfahrt der Druck im Auto abgelassen werden muss und während der zweiten Hälfte der Fahrt muss der Druck im Auto abgestellt werden, um den Passagieren das Gefühl zu geben, dass das Auto mit einer konstanten Geschwindigkeit von 15.6 mps fährt . Ist der Aufzug auf 1,000 m angekommen, können sich die Türen öffnen, denn während der Aufwärtsfahrt haben sich die Fahrgäste auf den geringeren Luftdruck eingestellt.

Bei einer maximal tolerierbaren Aufwärtsgeschwindigkeit von 12.5 mps muss die maximale Geschwindigkeit von 31 mps auf 16 mps reduziert werden, um eine möglichst kurze Fahrzeit zur Skylobby zu realisieren, die durch 1000/12.5 = 80 s definiert ist. Diese Aufwärtsfahrt wird in Abbildung 2 demonstriert.

Abbildung 3 gilt für eine Fahrt eines nicht luftdichten Pkw auf 1,000 m und eine Vertragsgeschwindigkeit von 12.5 mps. Für diese Aufwärtsfahrt betragen die Zeiten für Beschleunigung und Verzögerung 13.5 s. jeweils plus 67 s. bei 12.5 mps. Die gesamte Autoflugzeit beträgt 94 s. Die Zeitersparnis von 14 s. erleichtert durch ein luftdichtes Auto geht verloren.

Als nächstes betrachten wir eine Sky-Lobby in 500 m Höhe. Über diese Distanz kann ein luftdichtes Auto eine Höchstgeschwindigkeit von fast 22 mps erreichen. Die Zeiträume für Beschleunigung und Verzögerung betragen 23 s. die Gesamtflugzeit des Autos beträgt 46 s. Die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 500/46 = 10.9 mps. Um die Autoflugzeit von 46 s zu erreichen, muss das Auto luftdicht sein, da seine Reisegeschwindigkeit während etwa 12.5 s höher als 20 mps ist.

Abbildung 5 zeigt die Autoflugzeit für ein nicht luftdichtes Auto bis zur Ebene 500 m. In diesem Fall betragen die Zeiten für Beschleunigung und Verzögerung 13.5 s. jeweils und die Vertragslaufzeit beträgt 27 s. Die gesamte Autoflugzeit beträgt 54 s, also 8 s. länger im Vergleich zur luftdichten und druckkontrollierten Variante. Die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 500/54 = 9.3 mps.

Druckgesteuerte Autos

Die Kontrolle des Innenluftdrucks luftdichter Autos ist ein komplexes technisches Problem, insbesondere wenn wir die Lüftungs- und Klimatisierungsanforderungen von Autos berücksichtigen. Autotüren luftdicht zu machen ist schon ein Problem. Wird ein luftdichtes Auto beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls angehalten, ist eine sofortige Lösung für eine ausreichende Belüftung erforderlich, um das Ersticken der Passagiere zu verhindern. Passagiere von luftdichten Autos sind möglicherweise neuen Risiken ausgesetzt, was eine bescheidene Zeitersparnis bedeutet. Hohe Höchstgeschwindigkeiten verursachen Mehrkosten für Antriebssysteme, Sicherheitskomponenten, luftdichte Autos und Energieverbrauch.

Abschließende Bemerkungen

Hohe Fahrgeschwindigkeiten für lange vertikale Fahrstrecken sind wahrscheinlich nicht möglich. So und Chans Hinweis auf „eine Lobby zur Anpassung des Drucks“ scheint darauf hinzudeuten, dass die Autoren dieselben Zweifel hegen.

Zu beachten ist, dass die Geschwindigkeitsbegrenzungen auch für die vertikale Fahrgeschwindigkeit von selbstfahrenden Autos gelten. Fahrzeiten für Downtrips können mit den gleichen Methoden ausgewertet werden. Die maximal tolerierbare Abwärtsgeschwindigkeit ist noch wichtiger als die maximale Aufwärtsgeschwindigkeit.

Ich bezweifle die Lebensfähigkeit von luftdichten Autos. Die Zeitersparnis ist im Verhältnis zu Kosten und Risiken bescheiden. Bei sehr hohen Gebäuden ermöglichen Mehrstock-Lokal- und Expressaufzüge mit intelligenter Zielgruppensteuerung äußerst effiziente und platzsparende Konfigurationen.

Ein effizientes Gebäude von über 1,000 m Höhe scheint mit heutiger Aufzugstechnik möglich. Für die Gestaltung sehr hoher Gebäude ist es wichtig, die Luftdruckänderungsraten zu untersuchen, die von einem durchschnittlichen Passagier toleriert werden können. Welche Abweichungen sind zulässig und wie lange? Eine weitere interessante Frage ist der maximale Verfahrweg von Antriebssystemen mit durch Seile verbundenen Fahrkörben und Gegengewichten.