上下助力小帮手——电梯的发明故事

◆本刊综合

电梯作为现代建筑物中不可或缺的垂直运输设备，不仅成为人们日常使用最频繁的工具之一，更是人类智慧的集中体现。

电梯的雏形与发展

电梯的前身是采用人力、畜力和水力来拉升物品的垂直升降装置，这种装置在早期的农业社会就已出现。我国周朝时期出现了一种由木或竹制成的支架，加上卷筒、曲柄和绳索组成的简单卷扬机——辘轳，通过卷筒的回转运动进行升降，增加了提升物品的高度。西汉末年出现了翻车，也称龙骨水车。翻车起初被用于灌水，后被改造成一种灌溉工具，逐渐被推广使用。

从结构上来看，这些人力工具与现代扶梯相似。公元前236年，古希腊数学家阿基米德设计制作了由绞车和滑轮组组成的第一台人力驱动的卷筒式起重装置。这些都是人类最初对电梯雏形和功能的探索。

公元1765年，蒸汽机成为重要的原动机。1835年，英国一家工厂装载了一台由蒸汽机拖动的升降机，蒸汽机逐渐取代人力或畜力，为升降工具提供动力。1845年，英国人制成世界上第一台以水作为液压驱动介质的液压升降机，这也是现代液压电梯的雏形。

图1 与现代扶梯结构相似的龙骨水车

早期升降机多采用卷筒提升，由棉麻绳牵引，这使得断绳坠落事故时有发生，电梯的发展也因此受限。1852年，美国工程师伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯发明了一种安全钳，当吊索断裂时可将轿厢锁在导轨上，防止其下坠，使电梯的防坠安全性能得以保证。

使用电力为现代电梯提供动力，是电梯得以被推广应用的关键。1831年，法拉第发明了直流发电机，50年后德国出现了用电力拖动的升降机，成为电梯发展史上的里程碑。

1889年，第一批由直流电动机与蜗杆传动直接连接，通过卷筒升降的电梯出现了，它们构成了现代电梯的基本传动结构。20 世纪初，交流感应电动机逐渐被应用于电梯拖动系统，在简化电梯拖动系统的同时促进了电梯的普及。

电梯的数字化赋能

数字化时代下，人类对电梯的需求日趋多元化、个性化。

在一家电梯生产公司，工作人员不仅可以通过语音和手势唤醒并乘坐电梯，还可以用手机微信进行操控，满足了人们无接触使用电梯的需求。

不仅如此，在该电梯公司的云服务中心，有一块显示着全国地图的落地屏，点击任意区域就可查看该区域内电梯的使用状况。黄色三角形表示电梯待维修的警报，便于及时调集距离最近的维修人员前往处理。维修人员还可通过手机实时查看故障，第一时间判断需要配置的维修工具，提高了解决故障的效率。

图2 采用3D 数字孪生设计生产，实现全流程数字化管控的智能电梯（图/新华网）

电梯设备由大量精密部件组成，一台普通电梯的零部件数量约2 万件，长期运行会导致电梯的各种零部件出现磨损、老化等现象，对电梯的智能化管理至关重要。通过遥监终端，电梯服务支援系统将电梯运行数据实时传输到电梯数据中心，大数据系统根据采集的数据自动分析、诊断电梯运行状况，实现对电梯的远程监控服务。

电梯是人们为适应环境、提高效率以及对安全、高效、舒适不断追求下的产物。未来，电梯还将在数据、算力、算法和场景的应用方面深度融合，打造更舒适的智能移动体验。