Výtahový systém s několika klecemi

V tomto článku se rozebírá nový výtahový systém, který má tři klece v jedné šachtě. Tento systém význačným způsobem snižuje nárok na plochu podlaží pro výtah a na jeho nástupiště v rozsáhlých výškových administrativních budovách.
 

V bytových domech tento výtahový systém s několika klecemi neušetří tolik plochy podlaží jako v administrativních budovách, ale kromě úspory plochy může zlepšit kvalitu provozu, například u systému tří klecí v jedné šachtě, horní klec mohou používat výlučně cestující z a do podlaží horní nástavby, střední a dolní klec mohou používat cestující ve zbývajících podlažích a dolní klece se může používat pro dopravu nábytku, pro údržbu budovy, dopravu uklízečů nebo dopravu odpadků. Tento nový výtahový systém je maximálně efektivní v centrech měst, kde je cena pozemků mimořádně vysoká a je třeba plochu pro výtahy maximálně minimalizovat a relativně malá uspořená plocha může zaplatit možné vyšší náklady na výtahový systém.

Úvod

Idea použití dvou klecí v téže šachtě vznikla okolo roku 1921. Takový systém byl realizován pro trvalý provoz v roce 2003 firmou ThyssenKrupp jako dvojitý výtahový systém. Od roku 1993 autor článku v této oblasti podnikal výzkum nezávisle na výsledcích firmy ThyssenKrupp. Ve svém předchozím článku "Výtahový systém s několika klecemi v jedné šachtě" jsem rozebíral možné technické řešení, provozní způsob a rozbor systému s dvěma klecemi v jedné šachtě použitého v administrativní budově. Navržený výtahový systém ukázal, že má významně menší požadavek na šachty než tradiční výtahový systém instalovaný v rozlehlé výškové administrativní budově.

Od té doby autor zdokonalil mechanické provedení výtahového systému s několika klecemi. Tento článek ve stručnosti probírá nový navrhovaný výtahový systém a uvádí několik příkladů v hypotetických bytových domech.

Objasnění nového výtahového systému s několika klecemi.

Nový výtahový systém lze provozovat se třemi klecemi v jedné šachtě (obrázek 1). Každá výtahová klec je zavěšena na sadě lan upevněných na jedné straně výtahové klece. Druhý konec sady lan je upevněn k vyvažovacímu závaží, které se pohybuje ve vodítkách upevněných ke stěně šachty, která je obrácená ke stěně klece, ke které je upevněna sada lan. Velikost výtahového stroje může být malá nebo velká, podle potřeby, proto prakticky není žádné omezení pro výšku šachty a rychlost výtahu. Výtahový systém se třemi klecemi ukázaný na obrázku 2 a 3 platí pro středně vysokou budovu, ve které jsou všechny výtahové stroje instalovány v jednopodlažní strojovně. Klece mají osm kladkových vedení - čtyři z nich se odvalují po vodítkách upevněných na stejnou stěnu, jako vodítka vyvažovacího závaží, a čtyři po vodítkách upevněných k protější stěně šachty (obrázek 4).

Aby bylo zajištěno, že klece v jedné šachtě na sebe za žádných okolností nenarazí, jsou všechny klece v jedné šachtě vzájemně mechanicky blokovány obousměrným blokovacím systémem v obou směrech pohybu. Tyto jednosměrné blokovací systémy umožňují klecím se pohybovat současně pouze v jednom směru (obrázek 3). Sousední klece mohou být mechanicky chráněny před vzájemnou kolizí zařízením připojeným ke kleci, které zachytí lana sousední klece. Obě sousední klece mohou být současně mechanicky spojeny stejným zařízením v jakékoliv vzdálenosti mezi nimi (obrázek 5). Každá klec je chráněna záložním brzdovým systémem, a systém je řízen ve třech vrstvách v počítačovém systému vybavenými softwarem: jeden pro řízení toku cestujících v celém systému, jeden pro řízení každé šachty a jeden pro řízení každé klece.

Řídicí systém cestujících zpracovává požadavky z klece a ze stanic a plánuje a vykonává požadavky cestujících. Řídící systém pro šachtu sleduje stav klecí a dveří v každé šachtě. Řídicí systém pro klece "pohání" klece (určuje zrychlení/zpomalení klece a ovládá je řízením motorů) podle zásad, že bere v úvahu vzdálenost a rychlost předchozí klece a uvažované klece. Každý z těchto počítačů je propojen místním komunikačním systémem s druhými počítači trvale v reálném čase. Klec nemůže odjet ze stanice, dokud před ní je klec, dokud vedoucí klec není v bezpečné vzdálenosti, nebo vedoucí klec není dál, než je cestujícím požadované podlaží v současné kleci.

V novém výtahovém systému s několika klecemi se mohou použít funkce softwaru zapracované do obvyklého výtahového systému, jako je zajišťování klecových a šachetních dveří a mechanismus hardwaru, jako je mechanizmus proti pádu s použitím omezovače rychlosti. Interface ovládacího zařízení může obsahovat video s menu, hlasový a oboustranný dotykový display umístěný v každém podlaží a v každé kleci.

Výtahový systém s několika klecemi je velice efektivní ve zvýšení dopravní kapacity v rozlehlých administrativních budovách nad 20 podlaží. Odhaduji, že systém se třemi klecemi v jedné šachtě je schopen dopravit o 60 % cestujících více než tradiční systém v budovách nad 30 podlaží. Rovněž odhaduji, že systém se dvěma klecemi v jedné šachtě je schopen dopravit o 40 % více cestujících než běžný systém v budovách nad 20 podlaží. V našem případě jedna šachta zahrnuje prostor šachty použité pro zvláštní prostor vyvažovacích závaží a prostory v horní části šachty a v prohlubni.

Výtahový systém s několika klecemi je velmi efektivní ve snižování čekacích časů v bytových domech nad 20 podlaží. V těchto budovách se počet šachet stanoví podle druhu požadovaného servisu a podle čekacích časů, které jsou cestující ochotni tolerovat, spíše než podle dopravní kapacity výtahů.

Příklady použití systému

Případ 1
První případ se týká 40podlažní budovy se 275 byty v osobním vlastnictví, včetně 50 exkluzivních bytů v horních pěti podlaží. Tato budova má dva suterény s garážemi a je vybavena pěti tradičními výtahy pro dopravu cestujících a jedním služebním výtahem pro různou obsluhu.

V provedení 1. obvyklého systému, všech pět výtahů se používá pro dopravu osob v budově, včetně dopravy osob do a z horních pěti podlaží. Toto provedení je nepříjemné pro rezidenty v horních pěti podlažích, protože musí často vytrpět časté zastavování v nižších podlažích. V provedení 2. obvyklého systému čtyři výtahy se používají pro dopravu cestujících do a z 44 spodních podlaží, a jeden výtah se používá výlučně pro dopravu do a z horních pěti podlaží. Výtah výlučně pro horních pět podlaží může mít také funkci jako bezpečnostní brána k zabránění vnikání vetřelců do horních pěti podlaží. Toto provedení by mohlo po většinu času dobře fungovat, s výjimkou toho, že čekací časy tohoto výlučného výtahu jsou delší než u ostatních výtahů, a problém se násobí, když výlučný výtah stojí v podlaží déle, než je obvyklé.

Navržený výtahový systém s několika klecemi bude mít tři šachty pro výtahy se třemi klecemi místo šachet čtyř obvyklých výtahů a jeden obvyklý servisní výtah. V tomto systému všechny klece jsou fyzicky schopny dosáhnout všechna podlaží, ale z provozních důvodů software nechá pouze horní klece dosáhnout všechna podlaží, nechá jezdit druhou klec do všech podlaží s výjimkou vrcholového podlaží a nechá jezdit třetí klec do všech podlaží s výjimkou horních dvou podlaží (za normálních podmínek). Horní klece obecně slouží pro dopravu mezi horními pěti podlažími a výchozí stanicí a suterénními stanicemi. Účelem je, aby rezidenti z horních pěti podlaží měli expresní nebo poloexpresní dopravu po většinu provozní doby. Střední a dolní klece se obvykle používají pro dopravu mezi ostatními podlažími a do a z výchozí stanice. Dolní klec v jedné šachtě může exkluzivně sloužit pro dopravu pracovníků údržby a úklidu.

Způsob provozu klecí je naprogramován pro všechny klece a každou šachtu, pro každý den a pro každý zvláštní den. Typické provozní schéma může být takové, že brzy ráno všechny klece parkují v nejvyšším možném podlaží. Software nechá většinu horních klecí parkovat v nejvyšším podlaží, střední a dolní klece v 35 a 34. podlaží. K večeru může software nechat většinu klecí parkovat v nejnižším podlaží. Horních pět podlaží může mít speciální program s prioritní obsluhou, při kterém systém zkouší obsloužit nejprve požadavky z a/nebo do horních pěti podlaží s minimalizováním zpoždění obsluhou dalších klecí v téže šachtě v mezistanicích.

Jako to může být i u tradičních výtahových systémů, navrhovaný výtahový systém se také může použít jako součást bezpečnostního systému k ochraně rezidentů proti vetřelcům. Systém může mít komunikační zařízení vybavené grafickým displejem a videokamerou ve výchozím podlaží, ze kterého návštěvník zavolá rezidenta, aby mu umožnil dojet do podlaží rezidenta. Když rezident dá povolení, displej ukáže návštěvníkovi číslo výtahu a současně signalizace nad šachetními dveřmi vybraného výtahu ukáže číslo podlaží, do kterého klec pojede. Když je návštěvník v kleci, je požádán, aby stiskl číslo bytu, které si vyžádal na komunikačním zařízení. Když číslo odpovídá bytu, který má povoleno navštívit, dveře výtahu se zavřou a klec odjede přímo do určeného podlaží. Rezidenti mohou mít zvláštní kartu pro komunikaci s komunikačním zařízením ve výchozím podlaží a v suterénních garážích a v kleci, nebo komunikační panel v kleci může být vybaven systémem s biometrickou identifikací, jako je čtečka otisku prstu nebo systém snímání oka.

Případ 2
Druhý případ řeší desetipodlažní bytový dům se 60 byty. Budova má jeden suterén pro garážování a má jednu šachtu s obvyklým výtahem. Výtahový systém většinu času funguje dostatečně pro dopravu cestujících.

Problém nastává, když se současný nájemník stěhuje pryč a nový nájemník se stěhuje do domu, a proto výtah musí stát v jednom podlaží nebo ve výchozím podlaží pro nakládání a vykládání nábytku. Za této situace musí někdy rezidenti chodit nahoru nebo dolů pěšky po schodech. To může být také tehdy, když se byt renovuje nebo maluje. V tomto případě se výtah používá pro dopravu zařízení nebo materiálu pro vybavení nebo malování a někdy si pracovníci přejí zastavit výtah po delší dobu, ale nemohou si to dovolit. Tento problém se vyskytuje přibližně 30x za rok, jestliže nájemníci v této budově vydrží bydlet přibližně pět roků ve svých bytech - 12x se stěhují ven, 12x se stěhují dovnitř, 6x malují nebo provádějí jiné údržbářské práce v budově.

Navrhovaný nový výtahový systém bude mít dvě klece v jedné šachtě, obě klece mohou dosáhnout všechna podlaží v budově. Tento systém vyžaduje prostory pro klece v horní části šachty a v prohlubni. Tento problém související s prodlouženým trváním pobytu se může u systému s dvěma klecemi v jedné šachtě zmírnit tím, že ti co se stěhují nebo dělníci mohou provádět nakládání a vykládání ve výchozí úrovni, a nechat zaparkovanou klec s prodlouženým pobytem a další klec může odjet k požadovanému podlaží. Po té co klec dojela do požadovaného podlaží, zaparkovaná klec může jet ke svému požadovanému podlaží.

Závěr

Je zřejmé, že příklady použití nového výtahového systému s několika klecemi zlepší kvalitu provozu proti obvyklým výtahům. V prvním případě počet šachet pro nový systém s více klecemi je větší než minimální požadovaný počet a dá se očekávat, že se zkrátí čekací doba pro všechny uživatele výtahů, především pro uživatele horních pěti podlaží. V druhém případě výtahový systém se dvěma klecemi v jedné šachtě by mohl zmírnit provozní problém obvyklého výtahového systému.

Jestli nově navrhovaný výtahový systém s několika klecemi přinese úsporu nebo zvýšené náklady závisí na budově, do které se bude instalovat. V prvním případě redukce dvou výtahových šachet a nástupiště uspoří 16-25 m2 podlahové plochy na každém podlaží, ušetří standardní velikost šachty, což může být 680-1027 m2 u jedné budovy. Prostor navíc pro parkování klecí výtahu v novém výtahovém systému se zvýší požadavkem na plochu o 97-146 m2 v každém podlaží za předpokladu použití standardní velikosti šachty, což znamená 680-1027 m2 pro budovu. Zvláštní prostor pro parkování klecí v novém výtahovém systému zvýší požadavek na podlahovou plochu o 97-146 m2 a tak celková podlahová uspořená plocha bude 280-880 m2. To sníží počet šachetních dveří o 72, zvýší počet klecí o pět a vyžaduje mnohem sofistikovanější řídicí systém výtahu. V druhém případě novým výtahovým systémem neuspoří žádné náklady. Ve skutečnosti nový systém bude vyžadovat náklady navíc.


Vysvětlivky k obrázkům:

Sheaves for car - třecí kotouč klece
Ropes for car - nosná lana klece
Car - klec
Counterweight for car - vyvažovací závaží klece
Motor - výtahový stroj
One-way clutch - blokovací spojka
Doors - dveře
Wheels - vodicí kladky
Couplers for car - spojovací zařízení klecí
 

Poznámka odborného překladatele: Je nesporné, že výrazná úspora podlahových ploch (pro nástupiště) a ploch pro výtahové šachty může hrát výraznou roli při projektování nových výškových budov, kde každý metr čtvereční podlahové plochy má svůj cenový význam.

Autor: Masami Sakita

Zdroj: TZB-info | 2009