自动扶梯

背景

自动扶梯是一种动力驱动的、连续移动的楼梯，设计用于在短的垂直距离上上下运送乘客。世界各地都使用自动扶梯来移动电梯不切实际的地方的行人交通。主要使用领域包括购物中心、机场、交通系统、贸易中心、酒店和公共建筑。自动扶梯的好处很多。它们具有移动大量人员的能力，并且可以将它们放置在与楼梯相同的物理空间中。他们没有等待间隔，除非在交通非常繁忙的时候；它们可用于引导人们走向主要出口或特殊展览；它们可以防风雨以供户外使用。据估计，美国有超过30,000部自动扶梯，每年有900亿乘客乘坐自动扶梯。自动扶梯及其同类自动人行道由恒速交流电机驱动，每秒移动约 1-2 英尺（0.3-0.6 m）。自动扶梯与水平面的最大倾斜角为 30 度，标准高度可达约 60 英尺（18 m）。

自动扶梯的发明通常归功于查尔斯·D·西伯格（Charles D. Seeberger），他作为奥的斯电梯公司的一名员工，生产了第一台供大众使用的阶梯式自动扶梯。他的作品被安装在 1900 年的巴黎展览会上，并获得一等奖。 Seeberger 还通过加入 scala、 创造了自动扶梯这个术语这是拉丁文的steps，带有“elevator”的小型形式。 1910 年，Seeberger 将其发明的原始专利权出售给了奥的斯电梯公司。尽管已经进行了许多改进，但Seeberger 的基本设计至今仍在使用。它由由金属桁架连接的顶部和底部平台组成。桁架包含两条轨道，将可折叠的楼梯拉过一个无限循环。桁架还支撑着两个扶手，它们相互协调，以与踏步相同的速度移动。

组件

上下平台

这两个平台容纳了轨道的弯曲部分，以及驱动楼梯的齿轮和电机。顶部平台包含电机组件和主驱动齿轮，而底部则装有阶梯返回惰轮链轮。这些部分还固定了自动扶梯桁架的末端。此外，平台包含一个底板和一个梳状板。底板为乘客在踏上移动楼梯之前提供了一个站立的地方。该板与成品地板齐平，可以铰接或可拆卸，以便轻松接触下面的机器。梳齿板是固定底板和移动台阶之间的一块。它之所以如此命名是因为它的边缘有一系列类似于梳子的齿的夹板。这些齿与台阶边缘的匹配夹板啮合。这种设计对于尽量减少楼梯和平台之间的间隙是必要的，这有助于防止物体被夹在间隙中。

桁架

桁架是一种中空的金属结构，可连接上下平台。它由两个侧面部分组成，通过底部和顶部下方的横撑连接在一起。桁架的末端通过钢或混凝土支撑连接到顶部和底部平台。桁架承载了连接上下部分的所有直线轨道部分。

曲目

轨道系统内置于桁架中，以引导梯级链，不断地将梯级从底部平台拉回顶部，形成无限循环。实际上有两条轨道：一条用于台阶的前轮（称为踏步轮轨道），另一条用于台阶的后轮（称为拖轮轨道）。这些轨道的相对位置使台阶在从梳状板下方移出时形成阶梯。沿着桁架的直线段，轨道之间的距离最大。这种配置迫使一个台阶的后面相对于它后面的台阶成 90 度角。这个直角将台阶弯曲成楼梯形状。在自动扶梯的顶部和底部，两条轨道汇合，使梯级的前后轮几乎在一条直线上。这导致楼梯以平板状布置，一个接一个，因此它们可以轻松地绕过轨道弯曲部分的弯道。轨道沿着桁架的下侧将台阶向下移动，直到它们到达底部平台，在那里它们在离开底部平台之前穿过另一个弯曲的轨道部分。此时，轨道分开，台阶再次呈现楼梯配置。随着台阶从底部拉到顶部并再次拉回到底部，这个循环不断重复。

步骤

台阶本身是坚固的、一体式的压铸铝。橡胶垫可以固定在它们的表面以减少滑动，并且可以添加黄色分界线以清楚地指示它们的边缘。每个台阶的前缘和后缘都带有梳状突起，这些突起与顶部和底部平台上的梳板啮合。这些台阶由一条连续的金属链连接起来，因此它们形成一个封闭的环，每个台阶都能够相对于相邻的台阶弯曲。台阶的前后边缘各连接两个轮子。后轮设置得更远以适应后轮距，而前轮的车轴较短以适应较窄的前轮距。如上所述，轨道的位置控制着台阶的方向。

栏杆

当乘客乘坐自动扶梯时，栏杆为乘客提供了方便的把手。它由四个不同的部分构成。栏杆的中心是一个“滑块”，也称为“滑行层”，它是一层棉或合成织物。滑块层的目的是让栏杆沿其轨道平稳移动。下一层称为受拉构件，由钢缆或扁平钢带组成。它为扶手提供了必要的抗拉强度和柔韧性。受拉构件的顶部是内部结构部件，它们由经过化学处理的橡胶制成，旨在防止层分离。最后，外层，乘客真正看到的唯一部分，是橡胶套，它是合成聚合物和橡胶的混合物。该保护套旨在抵御环境条件、机械磨损和撕裂以及人为破坏造成的退化。栏杆是通过将橡胶喂入计算机控制的挤出机来构建的，以生产所需尺寸和类型的层，以匹配特定订单。织物、橡胶和钢的组成层在被送入压力机之前由熟练的工人成型，在那里它们融合在一起。安装后，成品栏杆被一条链条沿着轨道拉动，链条通过一系列滑轮连接到主驱动齿轮。

设计

许多因素会影响自动扶梯的设计，包括物理要求、位置、交通模式、安全考虑和审美偏好。首先，必须考虑物理因素，例如要跨越的垂直和水平距离。这些因素将决定自动扶梯的节距及其实际长度。建筑基础设施支持重型部件的能力也是一个关键的物理问题。位置很重要，因为自动扶梯应该位于公众容易看到的地方。在百货公司，顾客应该能够轻松地查看商品。此外，上下自动扶梯的交通应在物理上分开，不应进入密闭空间。

在自动扶梯设计中还必须预测交通模式。在某些建筑物中，目标只是将人们从一层转移到另一层，但在其他建筑物中可能有更具体的要求，例如将访客引向主要出口或展览。乘客人数很重要，因为自动扶梯旨在承载一定的最大人数。例如，一台以每秒约 1.5 英尺 (0.45 m) 的速度行驶的单宽自动扶梯每 5 分钟估计可以运送 170 人。更宽的型号以每秒 2 英尺 (0.6 m) 的速度行驶，可在同一时间段内处理多达 450 人。自动扶梯的承载能力必须与预期的高峰交通需求相匹配。这对于乘客数量突然增加的应用至关重要。例如，火车站使用的自动扶梯的设计必须能够满足火车排出的高峰交通流量，而不会在自动扶梯入口处造成过度聚集。

当然，安全也是自动扶梯设计的主要关注点。可通过在开口处增加自动喷水器或防火百叶窗，或将自动扶梯安装在封闭的防火大厅内来提供自动扶梯地板开口的防火保护。为了限制过热的危险，必须为包含电机和齿轮的空间提供足够的通风。如果自动扶梯是楼层之间的主要交通工具，则传统楼梯最好靠近自动扶梯。可能还需要在靠近自动扶梯的地方为轮椅和残疾人提供电梯升降机。最后，还要考虑自动扶梯的美观。建筑师和设计师可以从多种款式和颜色的扶手和有色侧板中进行选择。

制造
过程

自动扶梯建造的第一阶段是确定设计，如上所述。自动扶梯制造商使用此信息来构建适当的定制设备。有两种类型的公司提供自动扶梯，一种是实际制造设备的主要制造商，另一种是设计和安装设备的二级供应商。在大多数情况下，二级供应商从一级制造商那里获得必要的设备并进行必要的安装修改。因此，大多数自动扶梯实际上是在主要制造商处组装的。运输前，轨道、梯级链、楼梯组件以及电动齿轮和滑轮都用螺栓固定在桁架上。
在安装之前，必须准备好着陆区域连接到自动扶梯。例如，必须浇筑混凝土配件，并且必须连接将桁架固定到位的钢框架。自动扶梯交付后，整个组件将被拆开包装箱并安装到顶部和底部平台孔之间的位置。有多种将桁架组件提升到位的方法，其中之一是安装在带轮支撑平台上的剪式举升装置。剪式升降机配有定位器组件，以帮助自动扶梯垂直和角度对齐。使用这样的装置，桁架的上端可以容易地与与上平台相关联的支撑壁对齐，然后由支撑壁支撑。随后可以将桁架的下端降低到与较低平台的地板相关联的坑中。在某些情况下，栏杆可能与其他设备分开运输。在这种情况下，它们会被小心地盘绕并包装好以便运输。然后在安装自动扶梯后将它们连接到适当的链条上。
对电源进行最终连接并检查以确保所有轨道和链条正确对齐。
验证所有电动元件是否正常运行，皮带和链条自动扶梯是连续移动的楼梯。每个楼梯的每一侧都有一对轮子，一个在台阶的前部，一个在后部。车轮在两条轨道上运行。在自动扶梯的顶部和底部，内轨低于外轨，使楼梯底部变平，方便乘客上下车。以正确的速度平稳移动，并且紧急制动系统已启动。踏板之间的距离必须足够远，以免彼此挤压或摩擦。但是，它们的位置应确保不存在大间隙，否则会增加受伤的机会。

质量控制

联邦法规 (CFR) 包含自动扶梯质量控制指南并建立了最低检查标准。如守则所述，“电梯和自动扶梯应以不超过一年的间隔进行彻底检查。为确保运行良好，应由指定人员每月进行一次额外检查。”年度检查的记录应张贴在自动扶梯附近或在终点站提供。此外，该守则规定应张贴并不得超过自动扶梯的最大负载限制。其他安全标准也可以在美国机械工程师协会手册中找到。