„Лестница-чудесница“

Инж. Г. КОРНЕЕВ

При постройке высоких зданий и различных сооружений часто приходится решать задачу о способах перемещения большого числа людей с одного уровня на другой, сверху вниз или снизу вверх. Обычно это решается установкой подъемников (лифтов), но в некоторых случаях такое решение оказывается невыгодным. Там, где надо перевозить каждый раз тысячи пассажиров, лифты должны быть заменены наиболее совершенными по производительности транспортными сооружениями. Эскалаторы являются в этом случае незаменимыми установками. Каждый эскалатор может заменить по производительности десятка два больших лифтов.

Представьте себе, что было бы, если бы на станциях московского метро вместо эскалаторов были поставлены лифты, десятки лифтов. Станции приобрели бы совершенно другой вид. В минуты большого наплыва пассажиров наблюдалась бы толчея, шныряние пассажиров в поисках самой маленькой очереди к лифту, а отсюда шум и беспорядок. Да и стоимость всей транспортной установки и сооружения самой станции на много возросли бы, повысились бы и эксплуатационные расходы. Проблема транспорта пассажиров нашего первого метро от верхних вестибюлей к подъемным платформам и обратно решена правильно: только эскалаторы могут справиться с густыми потоками пассажиров из многовагонных поездов метро.

У эскалатора редко бывает задержка. Только в минуты «пик» пассажир иногда замедлит у эскалатора свой ход, чтобы дать возможность рассосаться случайно образовавшейся «пробке». Несколько секунд — и пробки уже нет. Эскалатор требует пассажиров, он организует массы, он воспитывает их. Стройной лентой движется поток людей, и если какой-либо нерешительный задерживается у начала эскалатора, лестница как бы с упреком за задержку движется полупустой; вновь прибывающие задерживаются у начала, и пассажир, стыдясь своей нерешительности, делает шаг на первую ступеньку, — стройный поток вновь восстановлен.

Рис. 1. Эскалатор во время испытания

Каждую секунду эскалатор может уносить 5 человек. В секунду ступенька проходит 3/4 метра, а на каждой ступеньке могут поместиться два пассажира, но из-за нерешительности некоторых, из-за неизбежных заминок и неорганизованности, многие ступеньки остаются ненагруженными или нагруженными одним только пассажиром, производительность эскалатора, следовательно, несколько уменьшается. Если увеличить скорость движения ступенек, производительность повысится мало, так как возрастает количество нерешительных, потребуется больше ловкости для того, чтобы стать на ступеньку. Мы пробовали пускать эскалатор со скоростью в один метр в секунду, и более слабые пассажиры уже отказывались становиться на лестницу. Нами выбрана наиболее удобная скорость: 0,73 метра в секунду. За границей эскалаторы устраивают обычно со скоростью 0,4—0,7 метра.

По наружному виду эскалатор очень похож на обыкновенную лестницу, ими можно пользоваться как обычной лестницей. Те же ступеньки, чуть повыше обычных, отличающиеся только выпуклыми передками и набитыми сверху планочками, те же ограждения по бокам с поручнями. Необычны только формы нижней и верхней части лестницы. Первые ступеньки вверху и внизу вытягиваются вначале в горизонтальные площадки, образуя таким образом подобие движущегося тротуара, и только отступая 1,5—2 метра от начала лестницы переходят по кривым рельсам на наклонную часть.

Рис. 2. Приводная станция эскалатора

Пассажир смело может ступать на эскалатор, не «прицеливаясь» к какой-либо ступеньке. Он переходит с неподвижной площадки на подвижную, и здесь у него достаточно времени, чтобы переставить ноги, как надо. Если бы даже пассажир стал ногой на две ступеньки, он на кривой почувствовал бы, как ступеньки начинают постепенно «вырастать», преобразуя движущийся тротуар в движущуюся лестницу. Пассажир вполне успевает выправить положение своих ног и, спокойно стоя на ступеньке, доезжает до конца, где перед площадкой ступеньки опять образуют движущийся тротуар. В конце концов они скрываются под полом, пройдя предварительно под стальной гребенкой, предохраняющей пассажиров от защемления обуви между ступеньками и полом. Если на эскалаторе народу немного, пассажир может еще дополнительно передвигаться по эскалатору, как по простой лестнице, ускоряя тем самым подъем и спуск. При желании пассажир может держаться за поручни, —  они тоже движутся с такой же скоростью, как и ступеньки; стоя на движущейся лестнице с закрытыми глазами и держась за поручни, не ощущаешь движения, и только под ногами и рукой чувствуется легкий шорох.

Впрочем москвичам это уже знакомо. Они, и прежде всего дети, вполне освоились с эскалаторами. Однако далеко не все знакомы с устройством этой интересной машины.

Чтобы понять, каким образом из горизонтальной движущейся площадки получается движущаяся лестница, каким образом «вырастают» или «складываются» ступеньки, необходимо познакомиться с устройством самой ступеньки.

Ходовая часть эскалатора состоит из ряда ступеней, исполненных в виде тележек на четырех бакелитовых роликах каждая.

Количество ступеней зависит от высоты эскалатора: в самом малом эскалаторе их 134 штуки. Ступени вставляются своими осями в две расположенные по бокам пластиночные цепи особой конструкции и вместе с ними образуют непрерывную ленту, движущуюся вверх или вниз.

Все видимые снаружи ступени, на которых становятся пассажиры, расположены горизонтально на всем пути движении от одной площадки к другой как на наклонном участке, так и на участках горизонтальных и кривых. И только под полом площадки ступеньки становятся в иное, обусловленное конструкцией положение.

Достигается это особым расположением роликов ступени и рельсов (мы их называем направляющими), по которым катятся ролики. На рис. 3 изображена ступенька эскалатора станции «Охотный ряд», и на рис. 4 —  ступенька эскалаторов других станций. Разница между ними в расположении роликов. В эскалаторе станции «Охотный ряд», проектировавшемся Московским  заводом подъемных сооружений, нижние ролики находятся под ступенькой, тогда как в эскалаторах других станций — проект завода «Красный металлист» — нижние ролики выдвинуты из-под ступеньки на особых кронштейнах. Сделано это для большей устойчивости ступеней и плавности в движении.

Рис. 3. Ступенька эскалатора конструкции Московского завода подъемных сооружения.

Рис. 4. Ступенька эскалатора конструкции завода Красный металлист.

При сближенных роликах число деталей ступеньки уменьшается, устойчивость остается вполне достаточной, а плавность хода достигнута другим путем.

Тот и другой проекты применялись к производственным возможностям своих заводов, поэтому и ступеньки у нас получились разные, как и все другие детали

Оси верхних роликов продеваются сквозь цепи. За эти оси цепи ведут ступеньки. Вынув оси, ступеньку легко изъять из эскалатора

Как видно из рисунков, верхние ролики расставлены несколько ниже нижних для того, чтобы они могли катиться по разным дорожкам. Благодаря особому расположению этих дорожек или направляющих ступенька поддерживается в желательном положении.

Ступеньки как уже сказано, не сразу образуют лестницу. Вначале пассажир попадает на образуемый ступеньками движущийся тротуар длиной метра полтора — два. Став удобно на какую-либо ступеньку, пассажир плавно по кривой переносится на наклонную часть, по которой он спокойно двигается до следующей кривой. Здесь ступеньки вновь образуют движущийся тротуар, с него пассажир свободно сходит на неподвижную платформу, а ступеньки, скрывшись под носом, переворачиваются на звездочках с помощью особых желобов (поворотных стенок) и идут по низу обратно в перевернутом положении до следующей пары звездочек, на которых совершается новый поворот. Из-под пола ступеньки выходят снова в горизонтальном положении, готовые вновь принять пассажиров.

На рис. 5 схематически изображено положение направляющих для роликов ступеней. Начиная от верхней (или нижней) площадки направляющие идут горизонтально двумя дорожками, — одна повыше для верхних роликов, другая пониже для нижних роликов, затем дорожки начинают постепенно сходиться, описывая кривые больших радиусов. На этом участке начинает образовываться лестница, ступеньки начинают «расти» или «складываться» (в зависимости от направлении движения), и, наконец, дорожки сливаются в одну, ступеньки на этом участке образуют движущуюся лестницу, поставленную под углом 30°.

Рис. 5. Схема расположения направляющие для роликов ступеней

С наклонного участка ступеньки опять попадают на кривые направляющие, где дорожки постепенно расходятся и становятся опять в горизонтальное положение.

Для большей ясности па рис. 6 изображен в более крупном масштабе нижний конец эскалатора со ступеньками (в разрезе). По нему легко уяснить взаимное расположение ступенек на различных участках направляющих, а также и на поворотных звездочках.

Рис. 6. Расположение ступеней на нижнем конце эскалатора

Аналогично ступеньки располагаются и на верхнем конце эскалатора.

Звездочки на верхнем конце эскалатора являются ведущими: они движут обе цепи со ступенями. Эти звездочки туго насажены на общем валу, вращающемся с помощью цепной передачи от лебедки, установленной на отдельном фундаменте. На том же валу насажены звездочки, передающие с помощью цепей движение поручням. Поручень, изготовленный в виде бесконечной ленты из нескольких слоев прорезиненного полотна, сверху покрытый слоем вулканизированной резины, имеет специальную форму, удобную для обхвата рукой.

Поручень скользит по латунным дорожкам (направляющим) специального профиля, укрепленным на балюстраде. Для облегчения скольжения поручень изредка посыпается или натирается (с внутренней стороны) тальком или графитом. Каждый поручень охватывает два шкива, которые движут поручень трением. Обода этих шкивов для увеличения трения покрыты резиной.

На больших эскалаторах на помощь этим двум шкивам приходит еще третий, находящийся на нижнем конце эскалатора. Шкивы приводятся в движение цепью от главного приводного вала эскалатора. Диаметры шкивов и цепных звездочек выбраны с таким расчетом, чтобы скорости движения ступеней и поручня были одинаковы.

Поручень должен быть всегда порядочно натянут, иначе он начнет скользить на шкивах и замедлять свой ход или совершенно остановится.

Натяжка осуществляется с помощью шкива и пружины.

Каждый поручень можно выключить, для чего достаточно снять цепь, которая приводит в движение его шкивы.

Все звездочки, шкивы, направляющие, приводной вал, натяжная станция и прочие детали эскалатора укрепляются на металлических фермах, опирающихся в нескольких местах на железобетонные фундаменты. Сверху конструкция закрывается деревянной обшивкой в виде красиво отделанных балюстрад.

Лебедка эскалатора имеет редуктор обычного червячного типа с воздушным охлаждением (новшество в Союзе!), приводимый в движение мощным электромотором. Запуск эскалатора вверх или вниз, так же как и остановка его, производится нажимом соответствующей кнопки. Эскалатор имеет два электромагнитных тормоза: один на лебедке и один на приводном валу. Обычно эскалатор останавливается тормозом на лебедке, тормоз же на приводном валу действует только в исключительных так называемых аварийных случаях, как, например, при обрыве приводной цепи, когда тормоз на лебедке уже никакого участия в торможении принять не может. Во многих случаях, когда требуется моментальная остановка, работают оба тормоза сразу.

В случае какой-либо опасности эскалатор может быть остановлен самими пассажирами, для чего на балюстрадах расположены особые кнопки с надписью «стоп», закрытые целлулоидом. Если на эскалаторе кто-либо упал, или рассыпал вещи, или обнаружилась какая-либо неисправность, грозящая пассажирам опасностью, заметивший это нажимает кнопку «стоп», прорывая или сминая целлулоид. Для этой же цели на высоких эскалаторах по наклонной части на балюстрадах устанавливаются особые рукоятки с пломбами. Поворачивая рукоятку, пассажир выключает ток, — эскалатор останавливается.

Наиболее ответственные части эскалатора — это цепи, ведущие ступеньки. Эти цепи могут выдержать нагрузку в 10—12 раз большую, нежели они несут, но несмотря на это при малейшей вытяжке какой-либо из них хотя бы на 1,5 или 2 миллиметра эскалатор остановится. Не опасен и обрыв этих цепей, даже обеих: эскалатор остановится, и ступеньки останутся на своих местах, сдвинувшись на несколько миллиметров вниз и образовав в месте обрыва цепей небольшую щель, не опасную для пассажиров. Это достигается особым устройством натяжной станции (нижней части эскалатора), особой конструкции цепей и другими мероприятиями.

Точно так же немедленно остановится эскалатор и в случае ненормальной вытяжки какого-либо поручня. Попал ли под ролики ступеньки посторонний предмет, оборвалась ли цепь поручня, отвернулась ли гайка с оси ступеньки или, может быть, забыли наполнить маслом бак, питающий смазочные приспособления для роликов ступеней и для цепей, — все это моментально будет отмечено соответствующим автоматом, выключающим ток, и эскалатор остановится.

Причину остановки долго искать не придется. В машинном помещении на щите, где находятся различные электроприборы, расположен очень простой аппарат, стрелки которого останавливаются против надписи, указывающей, где искать причину вынужденной остановки.

Вид машинного отделения эскалатора

Наиболее опасным местом в старых конструкциях эскалаторов являлась ничем не прикрытая щель между ступеньками и неподвижной площадкой, под которой скрываются ступеньки. Эту щель надо было перепрыгивать, иначе ноге грозило ущемление. В нашей конструкции эта опасность устранена особым устройством ступеней и введением на конце площадки специального приспособления в виде большого гребня, защищающего щель. На ступеньках сверху близко друг от друга набиты планочки так, чтобы между ними не мог просунуться каблук. Зубья гребенки располагаются между рейками с очень малыми зазорами. Концы зубьев утопают в рейках, они ниже подошвы ноги. Спокойно стоящий пассажир наезжает на гребенку и невольно шагает вперед, можно сказать, автоматически ссаживается. Нога не может наткнуться на концы зубьев. Это может произойти только в том случае, если ногу нарочно поставить в зазор между ступеньками. Тогда каблук может защемиться и будет поврежден. Шагая по эскалатору, надо смотреть за тем, чтоб не попасть каблуком в эту щель. Ступать надо полной ступней, это совершенно безопасно. Зонты, палки, трости следует перед гребенкой приподнимать чтобы не попасть концом в указанную щель. Нельзя сидеть на ступеньке, подъезжая к гребенке: платье может втянуть в гребенку и изорвать.

Опасно ездить босиком: гребенка может поцарапать ногу, если не перешагнуть ее. Нельзя при подходе к гребенке оставлять на ступеньке вещи. Точно так же нельзя сорить на эскалаторе: небольшие предметы — монеты, спички, старые картонные билеты, проходя сквозь щель между ступеньками и балюстрадой, попадают на направляющие под ролики и вызывают стук или частичное повреждение роликов.

Установленные нами на метро эскалаторы работают уже несколько месяцев без единой аварии. Производство ремонтных работ происходит без задержки в движении, так как обычно устанавливается три эскалатора рядом, — один из них движется вверх, другой вниз, третий же находится в резерве или в ремонте. В работе они чередуются.

Таким образом мы с полным правом можем сказать, что первый опыт эскалаторостроения вполне удался. В дальнейшем наша задача — усовершенствовать эти машины на основе накопленного опыта, чтобы дать стране лучшие в мире эскалаторы.