另一个奥的斯传奇

猜测

作者：Oskar Rosin

在金字塔、罗马剧院和希腊修道院的建造过程中，起重设备随处可见，扮演着“支撑”的角色。这类系统在早期采矿业中也得到应用，并很快便达到了相当高的起重高度。

然而，人员运输仅限于少数个案。最早的报道可以在雅各布·卢波尔德（Jacob Leupold）的书中找到。 机械剧场，出版于1725年。第十二章“自动升降机械”介绍了德国耶拿D. Weigel先生于1667年发明的“Fahr-Stuhl”（“升降机”），该升降机曾引起“巨大轰动”，但遗憾的是，目前尚无相关记录或描述。书中还提到了德国德累斯顿模型制作大师Gärthner制作的“椅子”，Gärthner每天都用它上下车，感觉“非常舒适”。本书中另一个值得关注的描述和插图是：

“Fahr-Stuhls，worauf ein Mensch über und unter sich，还有 aus einem Zimmer oder Stockwerck in das andere gelangen kann。” （“一把移动椅子，人们可以在上面或下面移动，从而从一个房间或楼层移动到另一个房间或楼层。”）

然而，尚不清楚这个看起来相当“现代”的建筑是否真的实现了。

另有记载称，法国皇帝路易十五于1743年在其凡尔赛宫的私人房间内安装了平衡式运输系统。奥地利皇后玛丽亚·特蕾莎也于1772年在美泉宫西翼使用了乘客运输系统。1793年，叶卡捷琳娜大帝委托俄国发明家库利宾研制一款扶手椅，方便她在圣彼得堡冬宫的各楼层之间移动。库利宾选择了一种主轴驱动装置来升降扶手椅，由一名仆人操作。

在英国矿井中，涉及矿井人员运输的事故常常因绳索或链条断裂而导致人员死亡。统计数据发表于 采矿杂志 1848 年，威尔士、兰开夏郡、斯塔福德郡、康沃尔郡、德比郡、达勒姆郡、诺森伯兰郡、什罗普郡和坎伯兰郡的矿井共发生 415 起死亡事件，其中 89 起仅因绳索和链条故障而造成。^[1] 正如李·格雷博士在《电梯世界》中所报道的，乔治·普赖尔早在 1807 年就开发了一种“防止矿井下降事故的机器”，这种安全装置类似于伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯在 1854 年纽约水晶宫世界博览会上展示的安全装置。^[2]

在埃米尔·马克西米利安·丁格勒的 理工学院期刊据报道，爱德华·N·福德里尼尔 (Edward N. Fourdrinier) 于 1847 年 2 月 1 日申请了一项关于“用于矿井等场所提升和降低负载的改进设备”的专利。^[3]

英文报纸 斯塔福德郡广告报 1848 年发表了几篇关于福德里尼耶发明的精巧装置的文章，标题为：福德里尼耶专利安全装置，用于防止矿井和其他地方因绳索或链条断裂而发生事故。^[4] 在 1849 年一份寄给矿山和煤矿所有者的 Fourdrinier 专利手册中，还有一篇文章描述了在专利被授予后不久，Fourdrinier 如何站在装满货物的篮子上的竖井顶部，命令切断绳索（正如 Elisha G. Otis 在 1854 年纽约世界博览会上所演示的那样）。^[5] 吊篮被“安全装置”固定在轨道上，没有掉落到坑底。

除了致编辑的信之外 矿业杂志，与 Wearmouth Colliery 经理的通信，确认该发明已成功使用，一封来自煤矿检查员写给 盖茨黑德观察家 关于使用 Fourdrinier 的“安全装置”进行的成功诱捕试验以及矿主、主管和工程师参与试验的证书，证明了安全装置的有效性，还有一张插图，显示了在绳索被剪断的情况下，用安全装置将笼子固定在矿井的轨道上。

“万国博览会”——1851 年伦敦工业博览会，于 5 月 1 日至 10 月 11 日在伦敦海德公园举行，是水晶宫举办的首届世界博览会——的目录中也介绍了福德里尼尔的安全装置，以及在绳索被剪断时成功将装满的篮子固定在轨道上以防止其掉落的尝试。

然而，也有报道称，1852年，英国贝尔珀附近的洛斯科煤矿发生了一起事故。两名矿工连同矿笼一起坠入井中。尽管使用了福德里尼尔公司获得专利的安全装置，但矿笼仍然无法阻止其坠落。然而，事故究竟是由于装置故障还是由于木材的柔韧性所致，目前尚无法确定。

1850 年 12 月，《 实用机械师杂志 关于矿井笼安全装置，这些内容也复制于 丁格勒理工学院杂志 附有插图。^[6] 第一篇题为“矿井提升溜槽的安全平台和自释放挂钩”，介绍了工程师怀特和格兰特的一项研发成果。如果绳索或连接环断裂，弹性弹簧会将滚轮表面的齿状部分压向木质导轨，从而使平台停止运行。

第二篇文章介绍了约翰·温顿（John Winton）发明的“矿井安全平台”。拉力弹簧的作用是抑制悬挂缆绳张力的过度变化，当悬挂装置断裂时，弹簧会作用于杠杆，推动导轨和平台之间的楔块，从而将平台固定到位。

在 鼓励协会公报 1854 年，人们发现了法国北部安津煤矿的机械领班 Fontaine 先生撰写的“关于一种安全装置或所谓的防坠落制动器的描述，该装置用于防止由于提升绳索断裂而导致矿井中发生事故”。^[7] 本文也转载于 丁格勒理工学院杂志 插图显示“在多年来发明的众多防摔制动器中，Fontaine 的防摔制动器因其实用性而脱颖而出，这在法国和比利时都得到了认可。”

这种防坠器在第五系列第一卷的初步描述中已经提到过 矿业年鉴 。^[8] 作者是来自安津的帝国矿业工程师伯爵。此描述也以译文形式出现在1852年的《山地与森林日报》（Berg- und Hüttenmännische Zeitung）上。^[9] 从那时起，这种防坠落制动器就得到了修改和改进，并在 比利时公共劳动年鉴:

1851年，安津煤矿对该设备进行了多次测试，这些测试在设备引入比利时煤矿开采之前也曾重复进行，并在上述资料（第199页）中进行了描述。1853年4月3日，在蒙斯首席采矿工程师戈诺特、其他几位皇家采矿工程师以及该设备的发明者在场的情况下，方丹的防坠器在“北布瓦德布苏”煤矿的联盟矿井进行了测试。在蒙斯首席采矿工程师戈诺特、其他几位皇家采矿工程师以及该设备的发明者、矿场负责人和官员的见证下，进行了测试并起草了一份报告，报告内容如下：一个配备防坠器的三层提升架悬挂在一根绳索的末端，绳索的运行计重2.5公斤。在下面两层中，每层放置一辆重130公斤、可容纳4.5个百升煤。

如此准备的提升架以约2.5米/秒的速度送入井内；它由两根橡木制成的导杆引导，导杆每隔2.5米就用螺栓固定，螺栓末端嵌入平台孔内。下降过程中，绳索在井口处被剪断。绳索落到提升架顶部发出的噪音立即表明提升架已停止，因此防坠落装置已启动。

“从以上内容可以清楚地看出，Fontaine 的防坠落装置完美地实现了其目的，即，一旦提升绳索断裂，它就可以完全防止与其连接的提升装置进入井道。”^[10]

在德国，直到19世纪后期，使用提升机运输矿工一直是被禁止的。直到1833年，克劳斯塔尔的高级矿工乔治·路德维希·多雷尔（Georg Ludwig Dörell）发明了运输技术。这种运输技术使用带有台阶的木杆在竖井中交替上下移动，矿工可以通过更换绳索进行垂直移动，从而能够更深地挖掘竖井。随着克劳斯塔尔的一位高级矿业官员朱利叶斯·阿尔伯特（Julius Albert）发明了钢丝绳，取代了当时使用的链条，这些链条经常因上下滚动而损坏，有时甚至会断裂，造成灾难性的后果。因此，19世纪后期的现代矿井才得以建立绳索客运系统。

相比之下，工业革命时期，工厂中人员的垂直运输（VT）得到了推广。这种系统最早的描述可以参见亚伯拉罕·里斯的《 艺术、科学和文学百科全书或通用词典，出版于 1819 年，他在书中描述了 1803 年亨利·斯特拉特 (Henry Strutt) 在德比郡贝尔珀 (英格兰中部) 经营的棉纺厂中起重机的驱动和控制。^[11] 这台起重机用于将货物和工人放在吊篮里在厂房内上下运输。在后续书籍中，作者对吊篮进行了更详细的描述，吊篮由水车驱动的传动装置移动。里斯认为，这是“一台极其巧妙且实用的机器，斯特拉茨先生的所有棉纺厂都使用它，许多其他工厂也都在使用。”

在纺纱厂的插图中，连接各楼层的楼梯“Q”位于建筑物正面。楼梯旁边是竖井“P”，吊篮和配重在竖井内移动，配重平衡吊篮的重量以及起重机通常应承载的一半重量。吊篮由控制线操纵，控制线由坐在吊篮顶部座位上的男孩操作。吊篮本身三面有墙，第四面是开放的，方便进出。竖井每层都有一个可关闭的门，以防止人员掉入竖井。只有当吊篮停在相应楼层时，这些门才能打开，因为当吊篮的地板与门齐平时，门的闩锁会被吊篮抬起。

关于这种“起重机”（现在称为 Teagle（滑车？）或 Hoist）的进一步描述，可以在 Andrew Ure 于 1835 年出版的一本书中找到，该书名为 制造商的哲学，其中显然对 1803 年的原始版本进行了一些修改。

通过以下描述和绘图可以了解 Teagle 的机制，这些描述和绘图取自德比的弗罗斯特 (Frost of Derby) 最改进的形式之一，弗罗斯特与已故的威廉·斯特拉特 (William Strutt) 先生因发明了这种非常优雅的自动机器而获得赞誉。

在这张Teagle的图纸中，男孩在笼子顶部的控制位置已经消失。现在，它由穿过笼子的绳索控制，由相应的用户操作。

该报告还于 1835 年发表在 Polytechnisches Journal 上，标题为“Ueber einen Apparat, dessen man sich in den größeren englischen Fabriken bedient, um die Arbeiter aus einem Stokwerke zum ande= ren emporzuschaffen, Mit Abbildungen auf Tab. II”。 （“英国大型工厂使用的一种设备，用于将工人从一层运送到另一层。表二中有插图。”）^[12]

因此，Teagle 电梯早已以这种或类似的形式作为货梯进入弗吉尼亚理工学院（VT）行业。而且，根据 Lee Gray 博士的说法，可以推测早在 19 世纪 40 年代初，美国工厂就已经出现了类似的货梯。[13] 1856 年，位于马萨诸塞州霍利奥克的帕森斯造纸公司（Parsons Paper Company）纺纱厂就拥有一台与 Teagle 电梯结构类似的货梯。由于这些货梯不仅用于在美国工厂运输货物，而且经常被工人误用，承重设备损坏导致的事故频发，造成人员伤亡。

1852年，伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯（1811-1861）受委托为床具公司Maize & Burns安装机械并建造一台货运电梯。当时，美国的情况正是如此。他开始思考如何设计安全装置，以防止在承重装置（绳索或链条）失效时，轿厢或平台坠落。最终，他设计了一种装置：一根坚固的钢制弹簧，悬挂绳索就连接在这根弹簧上，平台的重量会使弹簧保持张紧状态。如果钢索断裂，弹簧就会放松。弹簧的两端与连接在导轨上的齿状轨道啮合，从而将平台固定到位。

1854年，在纽约水晶宫举办的第二届世界博览会上，奥的斯通过切断载人平台的悬挂钢索，展示了带有安全装置的平台。据记载，奥的斯本人就站在平台上，像几年前的富德林尼一样，下令切断悬挂钢索，然后说道：“一切安全，先生们，一切安全”，平台在自由落体几厘米后便稳稳地固定在了原位。正如奥的斯在他的专利说明书中所说，他由此创造了一种“新型改进的起重装置”，也就是说，他为货梯增加了一个安全装置，旨在使起重装置在任何位置都能停止运行——即使悬挂钢索断裂。

然而，奥蒂斯的示威活动并没有像他儿子后来宣传的那样引起轰动。它只是在美国报道了 “纽约论坛报” 和 “科学美国人”另一份出版物可在英国的 实用机械师杂志 和 丁格勒理工学院杂志.^[6,14] 后一篇文章甚至指出，这项“发明”用于“固定仓库中向上运输货物的电梯”，并且“类似的装置早已用于竖井”。奥的斯和富德林尼尔的发明使先前使用的起重设备更加安全，但他们的初衷并非发明我们今天所知的电梯并使其普及使用。其他人则有远见卓识，致力于在越来越高的建筑物中安全地垂直运送人员：彼得·库珀（1791-1883）和奥的斯·塔夫茨（1804-1869）。

19世纪初，由于地价上涨，美国东海岸大都市地区的建筑高度不断攀升。然而，高度的增长也存在限制。由于使用者的健康状况，建筑高度只能增长五到六层。而工厂和一些酒店用于运输货物的电梯，由于发生过多次事故——例如因绳索或链条断裂而坠落——被认为不够安全，不适合用于客运。

1857年，奥的斯在纽约百老汇的EV Haughwout and Co.百货公司建造了一台电梯，并配备了世博会上展示的安全系统。然而，这台电梯与其说是客运电梯，不如说更像是一台“货运电梯”，并未受到顾客的青睐，三年后就被替换了。因此，它很难被视为第一台客运电梯，因为至今仍在文献中对其进行描述。

1845年，发明家兼实业家库珀在美国新泽西州特伦顿开设了一家轧钢厂，生产用于建筑的标准化钢梁。他坚信，城市的未来在于征服垂直空间，迫切需要开发防火高层建筑，并且在可预见的未来，安全的乘客通道也将应运而生。因此，在1850年规划库珀联盟基金会大楼时——该大楼为各阶层人士提供教育机会，并设有一个用于举办文化活动的大厅——他还规划了一条通往所有楼层的电梯井。

该建筑是纽约首批采用库珀开发并在其钢铁厂生产的标准化钢支架建造的建筑之一。该建筑始建于1853年，于1859年竣工，并在启用时成为曼哈顿下城最高的建筑之一。

大楼内建造的独立式电梯井道引起了轰动，尤其因为它的横截面是圆形的，而工厂中已经大量使用的普通货梯（货运升降机）的平台和井道横截面都是矩形的。库珀之所以选择圆形，据说是因为他相信从空间和容积率的角度来看，这是在井道中容纳最多乘客的最有效方式。然而，圆形横截面也是导致第一台带有圆形轿厢的蒸汽动力电梯直到几年后才由彼得·库珀的儿子爱德华在这栋建筑中安装的原因。

就在库珀联盟基金会大楼规划和建造的同时，另一位发明家也萌生了这样的设想：垂直运送乘客，其安全性堪比铁路的水平运送。塔夫茨制造了印刷机、蒸汽机和消防设备，发明了蒸汽动力打桩机，并建造了美国第一艘双壳铁制蒸汽船和第一艘全铁制轮船，这些轮船的设计灵感都源自约翰·爱立信。他计划建造一条“垂直铁路”，以便轻松便捷地到达建筑物的高层。

从他 1859 年 8 月 9 日的专利说明书中可以看出（见图 6），他的目标是建造一种电梯，用于将人们从酒店、公共建筑甚至私人住宅的各个楼层运送出来，并且不会受到链条、绳索或任何类型的绳索悬挂的危险，因为他觉得他们无法保证安全。因此，他选择了螺杆或旋转螺旋柱的原理，该螺旋柱从建筑物的底部延伸到顶部。轿厢连接到沿着该螺杆运转的“螺母”。然后，通过蒸汽动力或其他类型的驱动力转动螺杆。为了防止在轿厢不在相应平台时人们掉入井道，设置了一个杠杆系统，通过该系统，建筑物走廊的门可以通过向上或向下行驶的轿厢的凸轮打开和关闭并自动锁定。

作为一项进一步的安全措施，轿厢门可防止乘客被夹在轿厢和井道壁之间。为此，轿厢门的开关由一套由杠杆、弹簧和凸轮组成的系统控制，这些系统安装在每个层站，位于轿厢地板或井道开口两侧。此外，轿厢还配备了顶篷或固定盖板，以防止物体从上层掉落砸到乘客。必要的采光或通风开口均采用格栅或防护网进行保护，以防止乘客的头部或手臂伸出轿厢，从而防止受伤。

这条“垂直铁路”的电梯轿厢是圆形的，这很不寻常，因为工厂里安装的货梯通常采用矩形承重装置。这导致人们猜测，要么是塔夫茨知道库珀的建筑项目和圆形电梯井道，要么是库珀打算将圆形井道用于容纳塔夫茨的电梯。对于塔夫茨来说，将电梯井道和轿厢门的关闭和锁定装置安装在直门上肯定比安装在弧形门上更容易。遗憾的是，在当时的文献中尚未找到支持这一推测的证据。

可以肯定的是，塔夫茨在当时最重要的两家酒店安装了他的“垂直轨道”电梯：纽约第五大道酒店和费城大陆酒店。第五大道酒店的电梯于1859年投入使用，同年库珀基金会大厦落成。第五大道酒店是一家豪华酒店（1859-1908），奥的斯·塔夫茨电梯为客人提供了便捷的上下楼通道。这套系统安全可靠，但造价极其昂贵。仅有的两部同类型电梯中，另一部安装在大陆酒店。大陆酒店于1860年开业，是当时最豪华的酒店。第五大道酒店的电梯运行了15年，一切正常，但大陆酒店的电梯刹车失灵，轿厢滑落，造成一人受伤。

1860年1月23日，《纽约时报》刊登了一篇长文，标题为《蒸汽与楼梯——第五大道酒店的可移动房间——该原理对私人住宅以及所有‘电梯’的价值》。文章除了描述电梯——一个边长约10英尺的方形井道——之外，还表达了“这种全新而卓越的设备将广泛应用于公共、私人和商业建筑”的愿望，希望它能为老年人和病人免去爬楼梯的麻烦。EV Haughwout百货商店里的奥的斯电梯却只字未提。

尽管塔夫茨未能实现预期的突破和成功，因为他的电梯过于庞大、成本过高，而且楼层数较多时利润不高，但他和库珀仍然为“垂直铁路”客运奠定了基础，并通过进一步的发明成为一种安全的垂直运输方式，例如安全钳（1846 年）、矿长弗里德里希·科佩 (Friedrich Köpe) 发明的牵引滑轮（1877 年）、西门子和哈尔斯克公司发明的电力驱动装置（1880 年）等。这些创新使电梯成为一种安全的垂直运输方式，没有它，摩天大楼是不可想象的。

案例

[1] 爱德华·N·福德里尼尔，《福德里尼尔专利安全装置：预防矿山和煤矿事故》。致英国煤矿和矿山业主（1849年）。

[2] Lee Gray 博士，《Elisha Otis 在水晶宫，第 2 部分》，《电梯世界》（2022 年 2 月）。

[3] 埃米尔·马克西米利安·丁格勒，理工学院杂志，卷。 104，p。 458（1847）。

[4]《沙福德郡广告报》，1848 年 2 月 26 日和 3 月 4 日。

[5]《斯塔福德郡广告报》，1849 年 6 月 23 日。

[6]《实用机械师杂志》12月，第193页和第205页（1850年）。

[7] 《鼓励社会公报》，5 月，第 14 页。 278（1854）。

[8] 年鉴，第 5 系列，第一卷（1852 年）。

[9] Berg-und Hüttenmännische Zeitung，第 39 期。（1852 年）。

[10] 比利时公共交通年鉴，卷。第十二页187（1853-1854）。

[11] 亚伯拉罕·里斯，《艺术、科学和文学百科全书或通用词典》，第 21 卷，第 760 页（1819 年）。

[12] D. Johann Gottfried Dingler，《理工杂志》，卷。 58，第 2 期，“Ueber einen Apparat，dessen man sich in den größeren englischen Fabriken bedient，um die Arbeiter aus einem Stokwerke zum ande= ren emporzuschaffen，Mit Abbildungen auf Tab. II。” （1835）。

[13] Lee E. Gray，《从上升房间到快速电梯：19 世纪乘客电梯的历史》（2002 年）。

[14] D. Johann Gottfried Dingler，《理工杂志》，第 133 卷，第 XCIX 期，第 415 页“货物仓库安全电梯”（1854 年）。