杨军赛

摘 要：超高速电梯目前已经成为现代高层建筑，尤其是超高层建筑中必不可少的公共交通工具，它的安全性、舒适性与节能特性已经成为超高层建筑的重要指标，因此，超高速电梯的研究受到广泛的关注。文章根据现有研究以及调查，分析了目前超高速电梯在运行中存在的一些问题，并探讨了超高速电梯未来的一些发展方向与研究方向。

关键词：超高速电梯；发展问题；研究方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.211

随着城市化进程的不断加快，高层、超高层、摩天大厦以及地标性建筑越来越多，在这些建筑中，电梯已经成为不可或缺的公共交通工具，而且随着技术的不断进步，人们对于电梯的速度与容量的要求也越来越高，超高速电梯的市场也在逐步增加。

1 超高速电梯的概念

所谓的超高速电梯，顾名思义就是速度非常快的电梯。用运行速度的大小来将电梯进行分类，1m/s以下的为低速电梯，1-2.5m/s速度内的电梯为中速电梯，2.5-6m/s速度内的电梯为高速电梯，大于6m/s的则为超高速电梯[1]。超过160层的迪拜塔电梯速度可以达到18m/s，可以算作世界最快的电梯之一。随着摩天大楼的不断增多，人们对于电梯运行的速度有了更高的要求，所以需要更多的关注超高速电梯的发展。

2 超高速电梯发展中存在的问题

2.1 安全性问题

电梯的安全性问题一直是人们关注的热点问题，近几年来，随着电梯使用数量的不断增多与电梯使用频率日益加大，电梯事故发生的频率也越来越频繁。电梯的安全性问题贯穿于电梯的设计、制造、安装以及后期的维护管理等各个阶段，影响电梯安全运行的因素也非常多，因此，在普通的电梯中安全性问题都是电梯使用中的一个棘手问题。对于超高速电梯而言，其面对的安全性问题更多。在技术上，超高速电梯具有很高的速度，如何保证电梯在启动、运行、制动等操作过程中的技术安全，是超高速电梯必须要考虑的一个问题。比如电梯中最重要的安全部件之一安全钳，需要考虑在高速运行下传统的铜钢制会因安全钳楔块和导轨的快速摩擦产生的高温而熔化掉，导致安全钳失效。

2.2 电梯的舒适性问题

超高速电梯在井道高速运行时轿厢与井道中空气的摩擦而产生的噪音造成乘客的耳鸣，同时高速运行的状态下轿厢内的气压也会发生剧烈变化，影响乘客舒适度。另外，还有可能因为速度过快而造成轿厢的纵向振动和横向摆动，从而引起乘客的不适感。另外，乘客在超高速电梯中，失重和超重现象更加严重，这也是影响舒适感的一大问题。超高速电梯的出现是为了满足人们日益增长的需求，上述这些问题都会影响人们对于电梯使用的满意程度。

2.3 能源消耗问题

随着电梯使用越来越频繁，据统计发现，电梯已经成为用电量的重要“杀手”，其用电消耗量已经和照明、供水相差无几。因此，能源消耗问题已经成为电梯改进的一个重要方向。随着建筑物高度的不断提升，超高速电梯自身的钢丝绳及随行线缆就重达数吨，要带动如此沉重的庞然大物无疑要消耗巨大的能量。因此，如何在设计时从根本上降低能耗是技术上需要解决的难题。

3 超高速电梯的研究方向

（1）新型材料的安全钳。传统的安全钳所采用的是铜钢材料，在高速运行过程中其与导轨产生激烈摩擦而可能熔化，存在一定的安全隐患。技术上可以借鉴航天领域所使用的复合型陶瓷材料。但是要注意所使用的环境与航天不同，在与导轨剧烈摩擦时导轨产生的变形可能导致安全钳与导轨发生碰撞，而陶瓷的防撞性较差，从而导致安全钳失效。安全钳材料，在工藝上需要研发出既具有陶瓷的耐热性又具有钢铁类抗撞击性能的复合材料，以保证超高速电梯的安全运行。

（2）轿厢改进。通常情况下，在封闭的井道内超高速电梯以超过6m/s的速度运行时会受到很大的空气阻力，为了能够提高超高速电梯系统的乘坐舒适程度，必须要对轿厢加以改进。借鉴高铁的形状，可以在四方体轿厢的底部和顶部增加整流罩，其流线型的整流罩更符合空气动力学，减小高速运行时轿厢与空气的摩擦，有效地降低风阻，以减小噪音和振动。甚至可以考虑井道和轿厢都采用圆柱形，或者在围壁和轿底加设吸音和隔音材料以降低噪音。因此，如何调整电梯轿厢内的气压，消除超高速电梯轿厢内乘客在升降过程中因耳压造成的不适感，成为了超高速电梯轿厢改进面临的重要问题。为了使乘客对超高速电梯能够更多地了解，现在的超高速电梯往往将电梯的运行速度显示在轿厢内部，这种做法既不会明显增大成本，又可以使乘客在乘坐电梯时获得安全感[2]。

（3）采用高速化大容量驱动技术。目前高速化大容量驱动技术主要包括以下几种：高功能MPU，双逆变器系统，永久磁铁式同步电动机。超高速电梯通常在启动10s以内达到全速运行，大容量的永磁同步曳引机才能保证在重载情况下快速启动。另外，在电梯结构和运行性能方面还出现了一些其他的趋势。超高速电梯的结构正朝着精美方面迈进，制造上采用先进的制造工艺及控制技术，使得电梯的结构变得越来越坚固与实用。双层电梯、PLC控制电梯等都有结构上的明显改进。电梯的运行性能也在逐步的提高，目前的超高速电梯大都采用先进的传动与控制技术，特别是在人工智能技术基础上发展起来的智能控制技术。通过采用这些先进的控制技术，可以充分的保证超高速电梯在运行的过程中保持安全可靠、快速平稳的特性。

（4）环保节能电梯。电梯的电量消耗一直是一个重要的问题，在普通电梯运行的过程中，其电量的消耗非常大，随着环保意识的提高，人们开始探究电梯如何节能。它可以比传统的曳引电梯节能一半以上，降低噪声20dB左右。同时，应该具有能量反馈功能，在电梯轻载上行或者重载下行的情况下将释放出来的势能和动能转化为电能反馈到楼宇电网中去， 实现电梯系统最有效的节能。由于技术发展的限制，目前的环保节能电梯只使用在一些低速电梯场合，但是随着技术的不断更新与发展，超高速的环保电梯也将指日可待[3]。

4 结语

超高速电梯是人们未来生活的必然之选，它会逐步的成为日常生活和工作的主要交通方式之一。随着技术的不断发展以及研究不断创新，超高速电梯在安全性、舒适性、节能性等方面在不断的进步，而且新的研究方向、更新的技术仍然在研究之中，目前超高速电梯在运行中存在的一些问题都将被解决掉。

参考文献：

[1]曾俊峰.超高速电梯关键部件气动特性分析与优化设计[D].浙江：浙江大学，2014：1-2.

[2]曹轶，罗英男沈.关于超高速电梯的噪声和振动控制研究[J].企业文化（下半月），2012（02）：117.

[3]周志翔，刘剑.超高速电梯发展中存在的问题与研究方向[J].控制工程，2003，10（S0）：2-3.