المصعد elevator, lift حجرة تستخدم لنقل الأشخاص والأحمال المتنوعة شاقولياً ما بين منسوب من الارتفاع ومنسوب آخر، كنقل الأشخاص في المباني السكنية الطابقية ما بين طابق وآخر. وقد انتشرت المصاعد على نطاق واسع؛ ولاسيما مع تزايد عدد الطوابق في الأبنية. وهي تستخدم في المباني والمنشآت السكنية والتجارية والإدارية والسياحية وفي المشافي والمصانع، وغيرها.

تاريخ

كان المصعد في بداية ظهوره لوحاً أفقياً لنقل الأحمال، مربوطاً بالحبال أوالسلاسل إلى بكرة دوَّارة. وكان هذا النظام يتحرك نحوالأعلى أوالأسفل بوساطة أداة ميكانيكية كالمكبس الهدروليكي المائي أوالبخاري. وفي عام 1853 خلق أوتيس Otis أول نموذج للمصعد المشابه للمصاعد الحديثة، مكوناً من حجرة لنقل الركاب أوالبضائع تتحرك على سكة شاقولية ومزودة بأداة للحماية من السقوط طالما انقطاع حبال الجر. وقد تم هجريب أول مصعد من تصميم أوتيس في مدينة نيويورك عام 1857. وتتالى بعد ذلك تطور هذه المصاعد على يد شركات عدة، وتم ابتكار أول مصعد كهربائي وتصنيعه عام 1880 من قبل العالم فرنر فون سيمنس Werner von Siemens، وجرى تطويره على يد العالم فرانك سبراغ Frank Sprague الذي استطاع زيادة سرعة هذه المصاعد وتحسين أدائها وسلامتها، وتلت ذلك عمليات تطوير كثيرة حتى وصلت المصاعد إلى ما يُعهد منها اليوم.

بنية المصعد الكهربائي الحديث

يتكون المصعد الكهربائي ـ بغض النظر عن نوعه ومكان استخدامه ـ من مجموعة مكونات أساسية مشروحة في (الشكل1) الذي يوضح البنية العامة للمصعد المخصص لنقل الأشخاص. يخصص للمصعد في مكان الهجريب فراغ شاقولي يدعى البئر أوالمنور لتأمين حركة مكوناته الأساسية نحوالأعلى والأسفل للوصول إلى الارتفاع المطلوب. ويخصص فوق البئر غرفة آلات خاصة؛ لتوضع بقية التجهيزات الضرورية لعمل المصعد.

يتكون المصعد من القمرة أوالصاعدة cabin المخصصة لنقل الأشخاص والأحمال، ومن الوزن المعدل أوالمعاكِس counterweight، الذين يتحركان نحوالأعلى والأسفل بوساطة مدارج rollers تنزلق على سكك التوجيه guide rails. تربط الصاعدة إلى الوزن المعدل بوساطة حبال تعليق وجر فولاذية hoist robes معلقة عبر دولاب القيادة drive pulley ودولاب نقل الحركة driven pulley. وتكون جهة حركة الصاعدة معاكسة دوماً لجهة تحرك الوزن المعدل.

تزود الصاعدة بباب ذي درفة واحدة أودرفتين، تفتح، وتغلق آلياً أويدوياً بتوافق مع نظام عمل المصعد بوساطة نظام قيادة كهربائية electro drive مكون من محرك كهربائي ودارة تحكم، ويركب في أعلى الصاعدة. تربط التجهيزات الكهربائية المركبة في الصاعدة مع أجهزة التحكم والتغذية المركبة في غرفة الآلات بوساطة كبل مرن متعدد النوى multi core flexible cable. يركّب في غرفة الآلات الموجودة أعلى بئر المصعد تجهيزات التحريك ونقل الحركة المكونة من المحرك الكهربائي وآلية الحمل hoist winch وآلية الحد أوالحماية من زيادة سرعة المصعد over- speed governor، والمكبح الكهرومغنطيسي electromagnetic brake ولوحات التحكم والتغذية control and power supply panel الضرورية لتشغيل المصعد. يوقف المصعد عند بلوغه نهاية مساره السفلي في أثناء الهبوط بمساعدة قواطع نهاية الشوط limit switches المركبين قعر البئر. كما هجرب فيه مخففات الصدمة buffers، التي تتكون من نوابض فولاذية مرنة تساعد على تخفيف حدة اصطدام حجرة المصعد بقعر البئر طالما انقطاع حبال التعليق وسقوط الحجرة أوالوزن المعاكس للأسفل سقوطاً حراً.

عند حدوث عطل في نظام عمل المصعد يؤدي إلى زيادة سرعته عن الحدود المسموحة يتم فصل محركه الكهربائي آلياً، وفي الوقت ذاته يدخل المكبح الكهرومغنطيسي في العمل تلقائياً. عندئذٍ تصدر آلية الحد من زيادة السرعة أمراً إلى دارة التحكم بإيقاف المصعد بمساعدة منظم الحركة العكسية، حيث يقلع تحت تأثير الحركة المفاجئة السريعة للحجرة التي تنقل له الحركة الدورانية عبر الحبل المساعد وآلية الشد الخاصة به.

من أجل تجنب السقوط الحر لحجرة المصعد أوالوزن المعاكس طالما انقطاع حبال التعليق، تستخدم آلية حماية خاصة تسمى المظلة الواقية safety gear or parachute، هجرب أسفل حجرة المصعد والوزن المعاكس، وتدخل في العمل فور بدء الحجرة أوالوزن المعاكس بالسقوط، فتقوم بفرملة حجرة المصعد والوزن المعاكس وتثبيتها بأذرعها اللاقطة إلى سكك التوجيه. يتحدد طراز المظلة الواقية المستخدمة في المصعد بنوعه وسرعته، فعند تجاوز حجرة المصعد حدود السرعة القصوى المسموحة يدخل لُسين آلية تحديد السرعة في مجرى مجموعة التحريك، ويوقفها عن الحركة. وعندما تتوقف مجموعة التحريك، وتتابع حجرة المصعد السقوط يقوم حبل التعليق بتدوير ذراع المظلة مما يسمح بدخول مدارج المظلة إلى الفراغ الضيق الفاصل بين سكك التوجيه ومجرى الحجرة، فيؤدي ذلك إلى تثبيت الحجرة تماماً إلى سكك التوجيه ومنعها من السقوط. وعموماً، يسمح استخدام تجهيزات الأمان هذه بالحصول على درجة أمان فائقة للمصاعد الكهربائية حيث يندر جداً فيها حدوث الأعطال التي تحمل خطورة على سلامة الإنسان.

إن أبرز جزء في المصعد الكهربائي هوآلية القيادة الكهربائية elevator electro drive التي تزوده بالطاقة الحركية، وتساعده على الانتنطق ضمن مسار الحركة المخصص له. ويمكن حتى تحتوي آلية القيادة على معدل للسرعة reduction gear (الشكل 2- آ) أوحتى تكون من دونه (الشكل 2- ب). تتكون آلية التحريك الكهربائية ذات معدل السرعة من جملة المحرك الكهربائي والمعدل (رقم 5) ودولاب تدوير حبال التعليق rope drive pulley (رقم 1) ودولاب المكبح الكهرومغنطيسي electromagnetic brake pulley (رقم 2) وحلقة الكبح (الكولييه) brake block. أما آلية القيادة الكهربائية للمصعد التي لا تحتوي على معدل للسرعة؛ فتتكون من المحرك الكهربائي والمغنطيس الكهربائي للمكبح (رقم 2) وآلية الكبح (رقم 3) ودولاب تدوير حبال التعليق (رقم 4) والهيكل الواقي (رقم 5).

تستخدم آلية القيادة الكهربائية ذات معدل السرعة في المصاعد بطيئة السرعة كمصاعد الحمولة خصوصاً، أما آلية القيادة من دون معدل سرعة فتستخدم في المصاعد عالية السرعة كمصاعد الركاب المستخدمة في الأبنية المكونة من عدد كبير من الطوابق.

المحرك الكهربائي هوالعنصر الرئيسي للمصعد، ويجب حتى تتوافر فيه عدة مزايا فنية تمكنه من توفير الجودة المطلوبة لعمل المصعد وتحقيق الشروط الصارمة الواجب التقيد بها في استثمار هذا النوع من وسائط النقل. ومما يميز نظام عمل المصعد أنه نظام متبتر على شكل مراحل من السير والتوقف تتكرر عشوائياً. ويتوجب على المحرك الكهربائي للمصعد حتى يعمل وفق هذا النظام، مما يعني أنه سيعمل في نظام العمل المتبتر الذي يقتضي تكرر الإقلاع والكبح ضمن فواصل زمنية قصيرة. وحدثا كانت السرعة المطلوبة للمصعد كبيرة كان عدد مرات الإقلاع والكبح التي سيقوم بها المحرك خلال عمله أكبر، ومن ثم كان نظام عمله أشد وطأة؛ ولذلك يتم اختيار أنواع من المحركات الكهربائية قادرة على العمل عند هذه الظروف القاسية، وسهلة القيادة وعالية الوثوقية. ومن المحركات التي أثبتت كفاءة عالية في العمل محركات قيادة للمصاعد الكهربائية تأتي المحركات التحريضية ذات الدوار المقصور squirrel cage induction motors التي تستخدم في الوقت الحاضر على أوسع نطاق. ويمكن حتى تستخدم أنواع أخرى من المحركات لقيادة المصاعد الكهربائية كمحركات التيار المستمر والمحركات التحريضية ذات الدوَّار الملفوف wounded rotor induction motors.

إن أبرز خطوة في تصميم المصعد الكهربائي هي عملية حساب استطاعة المحرك الذي سيخصص له. ويتم حسابها على أساس سرعة حجرة المصعد ووزنها مع حمولتها من الركاب أوالبضائع ووزن حبال التعليق والوزن المعدل. ويؤخذ الوزن المعدل مساوياً وزن الحجرة مضافاً إليه نحو40 إلى 50٪ من وزن حمولتها. وعموماً تصمم المصاعد للعمل فترة زمنية طويلة تصل حتى 30 عاماً؛ لذلك يتوجب حتى تكون مكوناتها الرئيسية ذات جودة عالية.

التحكم الآلي بعمل المصعد الكهربائي

يزود المصعد بجمل تَحَكُّم آلية لإصدار الأوامر الضرورية لتطبيق العمليات المتنوعة، كالصعود والهبوط إلى المكان الذي تم استنادىؤه منه، والتوقف الدقيق في هذا المكان، وفتح الأبواب عند الوصول إلى الطابق المرغوب وإغلاقها لدى تهيؤ المصعد للتحرك، وغير ذلك. ويتعلق نوع جمل التحكم بدرجة الأتمتة المطلوبة للمصعد، حيث يمكن حتى تكون أتمتة كلية أوجزئية. ففي مصاعد الركاب - على سبيل المثال - يطلب غالباً حتى تكون عمليات التحكم مؤتمتة كلياً، حيث يعمل المصعد بعد استنادىئه بوساطة أزرار الاستنادىء بصورة آلية بما في ذلك فتح الأبواب وإغلاقها. أما في مصاعد الحمولة فتجري بعض العمليات بصورة يدوية كفتح الأبواب وإغلاقها؛ نظراً لأن توقف المصعد للتحميل وإفراغ الحمولة يحتاج فترات زمنية متفاوتة.

مع تطور صناعة المصاعد الكهربائية تطورت أيضاً جمل التحكم المخصصة لها. فبعد حتى كانت عمليات التحكم تتم بوساطة جمل مبنية على استخدام الحواكم الكهروميكانيكية electromechanical relays، وهي بطيئة الأداء وكثيرة الأعطال، صارت في العصر الحاضر تستخدم جمل التحكم الحديثة القابلة للبرمجة والقيادة بوساطة المعالجات الصغرية microprocessors أوبالمتحكمات المضمنة embodied controllers. كما تطورت تجهيزات البتر المستخدمة في دارات التحكم من القواطع switches والمقلعات contactors الكهرومغنطيسية العادية إلى أجهزة البتر الساكنة المصنعة باستخدام أنصاف النواقل . وقد جاز هذا التطور الذي طرأ على جمل التحكم بتحقيق أداء فائق الدقة والجودة للمصاعد الكهربائية الحديثة.

التجهيزات المتممة الضرورية للمصعد الكهربائي

تستخدم في المصعد الكهربائي جملة من التجهيزات المتممة؛ ليقوم بوظيفته على أكمل وجه، ويتوضع معظمها في حجرة المصعد أوالصاعدة. كما هجرب بقية هذه التجهيزات بالقرب من الأبواب الطابقية الموافقة لأماكن توقف المصعد (الشكل 3)، فتزود حجرة المصعد بأبواب تعمل آلياً أويدوياً.

كما تزود الحجرة بأجهزة إنارة لتوفير الإضاءة المطلوبة وبمروحة للتهوية ومكبر صوتي لاستقبال بعض أوامر النداء الضرورية إضافة إلى بعض العناصر الثانوية كالمرآة والمقابض اليدوية.

ومن أبرز الأجزاء المتممة الضرورية للمصعد تأتي لوحة التشغيل والتحكم المركبة داخل الحجرة المبينة في الشكل (4).

تحتوي هذه اللوحة على عدد من أزرار التشغيل والتحكم التي تستخدم لاختيار رقم الطابق المراد الوصول إليه أوإبقاء أبواب المصعد مفتوحة لفترات أطول من المدة المحددة في برنامج التشغيل أوإغلاقها بسرعة. وهناك أزرار لإيقاف المصعد طالما الطوارئ. إضافة إلى ذلك تحتوي اللوحة على مؤشرات ضوئية وصوتية لبيان مكان وجود المصعد وجهة حركته صعوداً أم هبوطاً، كما تضمن الصاعدة جهاز هاتف للطوارئ.

إضافة إلى هذه اللوحة هجرب لوحات تشغيل بالقرب من الأبواب الطابقية للمصعد، حيث تستخدم هذه اللوحات من أجل استنادىء المصعد وتحديد جهة السير المرغوبة بالصعود والهبوط.

ولضمان سلامة عمل المصعد ودرجة أمان عالية في عمله، فإنه يزود بمجموعة من عناصر الحماية الضرورية التي تضم الحماية من السرعة الزائدة وحماية المحرك والتجهيزات الكهربائية من زيادة التوتر وانقطاع أحد الأطوار وحماية من ارتخاء حبال التعليق، وغيرها.

بعض الخصائص المميزة للمصاعد الكهربائية تبعاً لوظيفتها

تُصنف المصاعد حسب وظيفتها ضمن مجموعتين رئيسيتين هما مصاعد الركاب، ومصاعد الحمولة.

• مصاعد الركاب: تعتمد سعة المصعد أوعدد الركاب المخصص له على حجم المبنى وعدد الأشخاص القاطنين فيه. وتصمم هذه المصاعد عادة على أساس حمولة تراوح ما بين 230 و2300كغ، أي لعدد من أشخاص يراوح ما بين ثلاثة و30 شخصاً. أما سرعة المصعد فتتعلق بعدد الطوابق التي سيخدمها. فعندما يقل هذا العدد عن العشرة، تستخدم مصاعد متوسطة السرعة (لا تتجاوز سرعتها 1.5م/ثا). أما في الأبنية التي يتجاوز عدد الطوابق فيها العشرة؛ فتستخدم فيها المصاعد السريعة أوفائقة السرعة التي تراوح سرعتها الخطية ما بين 2.5م حتى 6م/ثا.

تتنوع مصاعد الركاب حسب مكان الاستخدام كمصاعد الأبنية السكنية ومصاعد المشافي وغيرها. وتختلف تبعاً لذلك التجهيزات المتممة المستخدمة في المصعد من حيث مؤشرات النداء الضوئية والصوتية التي تساعد مستخدميه في حركتهم كالإعلان عن مكان وجود المصعد وجهة حركته وطلب المساعدة الطارئة طالما تعطل المصعد وتوقفه. كما يتوجب حتى تحتوي على أجهزة إنذار عن الحريق، وعناصر لمنع استخدام المصاعد في أثناء حدوث الحريق، مثل أبواب وسلالم نجاة للخروج من المبنى. على الرغم من حتى المصاعد هجرب عادة ضمن فراغ خاص داخل الأبنية إلا أنها هجرب في بعض الأبنية بشكل ظاهر للعيان (مصاعد بانورامية)؛ وذلك لضرورات معمارية أولمنح المبنى خصائص ديكور مميزة كما هومبين في (الشكل 5).

• مصاعد الحمولة: تخصص مصاعد الحمولة أساساً لنقل البضائع والأحمال المتنوعة، ولا يسمح باستخدامها لنقل الأشخاص إلا في حالات طارئة. وتكون هذه المصاعد غالباً أكبر سعة من مصاعد الركاب، إذ يمكن حتى تصل حمولتها حتى نحوخمسة أطنان. وقد تكون أبوابها يدوية التشغيل؛ لتكون أكثر ملاءمة للاستخدام. وتجهز أرضية حجرة هذا المصعد بفرش خاص لحمايتها من الأضرار التي يمكن حتى تلحق بها في أثناء التحميل والتفريغ.

أخيراً تجدر الإشارة إلى حتى المصعد الكهربائي بمختلف أنواعه يزود دائماً بآلية تحريك احتياطية لإيصاله لأقرب موقف يمكن خروج الركاب منه، وذلك طالما انقطاع التغذية الكهربائية عنه وتوقفه عن الحركة. وتكون هذه الآلية محركاً إضافياً أصغر من المحرك الأساسي يعمل على تحريك المصعد لأقصر مسافة توصله إلى أقرب باب للخروج.

مصنعوالمصاعد

• ThyssenKrupp (acquired Dover Elevator Systems in 1999, the third largest elevator manufacturer in the world)
• فوجيتك (Smallest major brand elevator company)
• Hitachi Elevator
• KONE (Fourth largest elevator manufacturer, acquired Fiam Elevator in 1987, Montgomery Elevator in 1994.)
• Mitsubishi Electric Elevator Division (maintained by its Ryoden subsidiary in some locales)
• اوتيس (World's largest elevator company. Acquired The Express Lifts in 1999.)
• مجموعة شيندلر (Second largest elevator manufacturer, acquired Westinghouse Elevator in 1989)
• Richmond Elevator (Largest elevator company in Vancouver, Canada)
• 1/6/1894;Elevators Made By the Graves Elevator Company Rochester N. Y.
• توشيبا (installed elevators at Taipei 101)

أنظر أيضاً

المصادر

عبد المطلب أبوسيف. "مصعد". الموسوعة العربية.

• Manavalan, Theresa (30 October 2005). "Don't let them ride alone". New Straits Times, p. F2.

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع [[commons: Category:Elevators | Elevators ]].

• The Elevator Radio Show A weekly Podcast Dedicated To Elevator News!
• Elevators page from Howstuffworks.com
• elevatorbob's Elevator Pictures (scroll down past promotional material to folders)
• The Lifting Operations and Lifting Equipment Regulations 1998 (LOLER) Guidance
• Timeline of the elevator
• A collection of elevator control panels
• Elevaattorit.org - Finnish website of elevators
• Opportunities for Elevator Energy Efficiency Improvements