نظم النقل الرأسي: المهربون والمصعدون في مبنى تال

مقدمة: العمود الفقري للسكاكر الحديث

إن نظم النقل الرأسية - المهربات والمصعدات والتكنولوجيات ذات الصلة - هي نظم التداول في المباني الطويلة، وبدونها، فإن المدن الرأسية الكثيفة اليوم غير عملية، وتنقل الناس والبضائع بكفاءة عبر عشرات الأرضيات أو حتى مئات الطوابق، مما يتيح الكثافة الوظيفية التي تحدد السحابات، وفي مبنى مثل مركب بورج خليفة في المستقبل )٨٢ مترا، ١٦٣ طابقا(.

The Historical Evolution of Elevators

من عالم الهواة إلى مصعد الأمان

ومفهوم الرفع الرأسي قديم، حيث استخدم البنيان اليونانيون والروماني هواجس بسيطة يتحكم بها البشر أو الحيوانات لنقل الأحجار الثقيلة، غير أن هذه النظم المبكرة كانت خطرة إذا انكسرت الحبل، فإن الفتح قد وصل في عام 1852 عندما أثبت إليشا أوتيس مصعد الأمان في قصر المصعد في نيويورك، واستخدم اختراعه آلية ذات طابع ربيعي تُشغل السكّات على مرشدي السك الحديدية.

The Rise of Electric Traction

وكانت المصاعد المبكرة هيدروليكية أو مجهزة ببخار، وقد استخدمت المصاعد الهيدروليكية ضغطاً على المبردات والمياه، مما حد من السفر إلى نحو 20 قصة بسبب العمق المطلوب لإسطوانة البستون، وقد غيرت مصعد الترام الكهربائي، الذي وضع في 1880، كل شيء، وحركة كهربائية على مرفأ (عجلة مزروعة) تنقل الكابلات الحديدية المرتبطة بالمصعد.

المصعد: نظام متحرك مستمر

وقد وصل المصعدان لاحقاً، حيث أُبرِئت أول سلالة متحركة في عام 1859 بواسطة نايثن إيمز، ولكن لم تكن ناجحة تجارياً، وفي عام 1891، صمم جيسي رينو مهبطاً متحركاً لمتنزه تسويق جزيرة كوني، وشريكاً في شركة أوتيس للمصعد لتنقية التصميم، وظهر أول مصعد حديث في معرض باريس لعام 1900.

أنواع المهربين في مبنى تال

مهربو التهريب الكهربائي

هذه هي مجموعة من السحابات، وجهاز للحركة وجهاز للتجهيز (أو غير جاهز للسرعات العالية) يقود قذيفة تنقل كابلات فولاذية متعددة، وتركب السيارة على سكك الحديد، وتسافر بالوزن المضاد على سكة حديد منفصلة، ويمكن لمصاعد التراكب أن تصل إلى أي ارتفاع، وتتسم بالكفاءة في تطبيقات منتصف الطريق إلى ارتفاعات عالية، وفي أفران فوق كل منها، ترتفع فيها صيغتان.

المفاصل الهيدروليكية

وتستخدم المصاعد الهيدروليكية مسدساً يقوده مضخة وخزان سائل، ويقتصر على حوالي 6 قصص بسبب طول الضغط وقيود الضغط، وفي المباني الطويلة، تستخدم أحياناً في مناطق الخدمات المنخفضة الحدوث أو طلبات الشحن، وميزتها: التصميم البسيط والتكلفة الأولية المنخفضة، ولكنها تستهلك طاقة أكبر لأنه لا يوجد وزن مضاد، ولا يمكنها أن تحقق سرعة عالية.

المفاصل

وقد شهدت العقود الأخيرة ارتفاعا في مصاعد حركة المقاومة الوطنية في الموزامبيقية، حيث يتم تركيب المحركات والتحكم داخل الممر، مما يزيل الحاجة إلى غرفة آلية منفصلة على السطح، ويوفر حيزا قيّما في الأرض ويتيح للمهندسين المعماريين مرونة أكبر، وتستخدم مصاعد MRL عادة محركات متزامنة دائمة، وهي شائعة في المباني حتى ٢٠-٣٠ قصارا، غير أنها أقل ملاءمة لارتفاعات سريعة أو طويلة جدا.

نظاما مركبين متعددي القارات

ولزيادة عدد المسافرين إلى أقصى حد في أبراج طويلة للغاية، فإن المصاعد المزدوجة المدمنة تحمل الركاب على مستويين في آن واحد، حيث يقدم الطابق السفلي طابقاً غريباً، ويصل الطابق العلوي إلى الطابق العلوي (أو العكس) ومن الأمثلة على ذلك مركز جون هانكوك في شيكاغو ومبنى تايبي 101، وستسمح نظم السيارات المتعددة، التي لا تزال تجريبية، بسيارات مستقلة متعددة في محرك واحد أو تكنولوجيات أخرى، يمكن أن تضاعفتها.

المحاورون: التصميم والقدرة والسلامة

التشييد الميكانيكي

ويتكون المصعد من حلقة من الخطوات التي يقودها نظام سلسلة، وكل خطوة لها عجلات على المسارات، وتحافظ على سطح مسطح عند خط الخطوة أو أسفل، ويتكون خط اليد من حزام مطاطي منفصل متزامن مع الخطوات، ويُبنى المصعد الحديث من الصلب غير القابل للشرب، والألومنيوم، والبوليميرات العالية السلسلة، ويستخدمون عادة في تركيبات ثابتة في الطول ٢٧.

القدرات والتدفق

ويمكن للمتحفين نقل 000 4 إلى 000 10 شخص في الساعة تبعاً للاستعارة (من 0.6 إلى 1 متر) والسرعة (من 0.5 إلى 0.75 متر/م) وفي مراكز العبور المشغولة، توضع مصعدات متعددة في موازٍ لمعالجة الحشود الذروة، وخلافاً للمصاعد، فإن المصعدات توفر تدفقاً مستمراً، ولكنها تستهلك الطاقة حتى عندما تستخدم بعض الوحدات الحديثة وسائل احتياطية متغيرة.

مواد السلامة

وقد تحسنت سلامة المصعد بشكل كبير، إذ كشفت أجهزة الاستشعار عن الخطوات المفقودة أو الاتجاه العكسي أو السرعة المفرطة ووقف الطوارئ، وتمنع لوحات الكم في الدخول والخروج من القبض على الأجسام (أو الأصابع) وتفتقر نظم الإبراهية إلى اللزوم، ورغم هذه التدابير، لا تزال الحوادث تحدث، وغالبا ما تعزى إلى الاستخدام غير السليم (مثل ركوب الأمتعة الثقيلة أو عدم الاحتفاظ باليدريكة).

اعتبارات التصميم المتعلقة بمبنى تال

Capacity and Traffic Analysis

ويبدأ تصميم النقل العمودي بالتنبؤ بالحركة، إذ يُعد المهندسون نموذجاً للسكان الذين يتوقعون أن يسكنوا، واستخدام الأرض (المكتب، والسكن، والفنادق)، وفترات المرور القصوى (القادمة، والغداء، والمغادرة المسائية)، والهدف هو إبقاء متوسط وقت الانتظار دون 30 ثانية، ومتوسط وقت السفر معقولاً، وفي برج مشرف، لا يشكل إضافة مصاعد أكبر خياراً لأن كل مصممين يستهلكون حيزاً مثالياًاً.

زوينغ وسكاي لوبيز

وتقسم المباني المطلة إلى مناطق عمودية، حيث يستقبل في الردهة السماء 40 ركاب من مصاعد متحركة تجتاز طابقا أدنى، ثم ينقل الركاب إلى المكوكات المحلية التي تخدم المنطقة العليا، مما يقلل من عدد المحركات المطلوبة لأن السيارات المعبّرة يمكن أن تكون أصغر وأسرع، ويستخدم بورج خليفة عدة أماكن للسماء؛ ويربط برج شنغهاي بثلاثة مشغلات في كثير من الأحيان.

نظم مراقبة تحديد المواقع

وتستخدم المصاعد التقليدية زرا للرفع/الحد، ويضغط الركاب عند الدخول على أرضية مقصدهم، وفي المقصد (يسمى أيضا الإرسال الذكي)، يسجل الركاب أرضيتهم على لوحة مفاتيح في الردهة، ويوزعهم على مجموعات من الخوارزميات على سيارة محددة، مما يقلل من عدد التوقفات ويحسن القدرة على المناولة بنسبة تتراوح بين 20 و 30 في المائة على النظم التقليدية.

إمكانية الوصول والتصميم العالمي

:: اشتراطات المدونة (مثلاً، وكالة التنمية الزراعية في الولايات المتحدة) التي تقضي بأن تستوعب المصاعد الكراسي المتحركة، مع وجود أبواب واسعة، ومؤشرات أرضية للقطع، والإشارات المجهولة، والضوابط المنخفضة المستوى، ولا تعتبر عموماً المصعد متاحاً للأشخاص الذين يستخدمون الكراسي المتحركة أو ذوي العاهات البصرية؛ وبالتالي يجب توفير المصعد بالقرب من كل مصرف من مصعد.

التصميم الهيكلي والتصميم الأساسي

وتفرض المصعدات وغرفة المحركات حمولات هيكلية، حيث إن جوهر المبنى الطويل يحتوي عادة على جميع وسائل النقل الرأسي، والرحلات، والارتفاع الميكانيكي، وتثبيت المصاعد في قلب مركزي يوفر الاستقرار ويقلل من عرقلة خطط الأرض، غير أن المصاعد المصورة في المبنى الخارجي توفر رؤية مثيرة ولكنها تستحدث تحديات إضافية في مجال التقلبات الريحية والحركة الحرارية.

كفاءة الطاقة والاستدامة

Regenerative Drives

ويمكن لمصاعد التراكب الحديثة أن تستعيد الطاقة من خلال التكرير المتجدد، وعندما تهبط سيارة ثقيلة الحمولة (أو تلف سيارة محمولة قليلا)، فإن المحركات تعمل كمولد، وتغذي الطاقة الكهربائية في شبكة البناء، مما يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 25 إلى 40 في المائة مقارنة بالنظم غير المتجددة، وفي المباني التي لديها بالفعل إضاءة فعالة وهضروفية، فإن هذه الوفورات كبيرة.

إدارة المواد والطرق الاحتياطية

ويمكن برمجة المصعد والمصاعد للدخول إلى وسائل منخفضة الطاقة عند عدم استخدامها، وقد يبطئ المصعدون من سرعة الزحف أو يتوقفون تماما، باستخدام أجهزة الاستشعار لإعادة تشغيلها عندما يقترب المسافرون، ويمكن للمهربين أن يطفوا إضاءة السيارات والتهوية بين الرحلات، مع وجود محركات فعالة )مثلا، البصمة الخاصة بمركبات الكربون المتوسطة الأجل(، تسهم هذه التدابير في تخفيض حجم المبنى عموما.

المواد والصيانة

إذ أن استخدام الإضاءة في السيارات والطرقات المنزلية يؤدي إلى خفض الطاقة، فالرصد التقليدي (مجسات الاحترار، وتحليل النفط) يتيح الصيانة التنبؤية التي تقلل من وقت العمل وتمتد إلى الحياة المكوِّنة، ويقدِّم بعض المصنِّعين الآن تقييمات لدورة الحياة لمساعدة مالكي المباني على اختيار أفضل حلّ انتقالي عمودي مستدام.

الاتجاهات المستقبلية في النقل العمودي

مهربون من السرعة العالية وسرعتها

أما المصعد الحالي ذو السرعة العالية فتقدم نحو 20 متراً (72 كيلومتراً مربعاً) أما الحدود التالية فهي سريعة جداً، مع أهداف تبلغ 30 متراً/متر أو أكثر، وتتطلب هذه السرعة زيادة في الديناميكية الهوائية لتقليل التغيرات في الضغط الجوي التي تسبب عدم رضا الأذن، وقد تختبر الشركات مثل هيتاشي وميتسني نماذج أولية بدلاً من ذلك، زيادة وزن الكابلات (الكربونية).

نظم مراقبة الذكاء والتكامل

وتحوّل أجهزة الاستخبارات الاصطناعية ومجسّسات الإيوت إلى إدارة المصعد والمصعد، وتتعلم الخوارزميات الافتراضية أنماط المرور وتكيف إرسالها في الوقت الحقيقي، ويعني التكامل مع نظم الوصول إلى المباني أن الشخص يمكن أن يتصل بمصعد عبر الهاتف الذكي أثناء المشي عبر الردهة، وفي سيناريوهات الطوارئ، يمكن برمجة المصاعد على نحو مسبق لإجلاء الراكبين أو توفير خدمات مكافحة الحرائق.

▪ سلاسل النقل العابر الشخصية والمعارضة التقليدية

وتقترح مفاهيم مثل المرور العابر السريع الشخصي للمباني على أشجار صغيرة مستقلة تسافر رأسيا وأفقيا على حد سواء، وهذه الفكرة هي: عدم الانتظار، وعدم التشارك، والطريق المباشر إلى مكتبكم أو شقتكم، مع أنها لا تزال تجريبية، فإنها يمكن أن تثور بين مجمعات كبيرة مثل المطارات ومخيمات الشركات، أما الآن، فإن التنفيذ العملي يقتصر على المصاعد المزدوجة والمرتفعات السماوية.

النقل العمودي في مرتفعات التطرف

ونظرا لأن المهندسين يقترحون المباني الضخمة على أكثر من 000 1 متر (مثل برج الجذام، المقرر على مسافة 008 متر)، يواجه النقل الرأسي تحديات جديدة، إذ أن أجهزة اللوب في السماء متعددة، ونظم السيارات المتعددة، وربما تكون المصاعد التي تتحول إلى حركة أفقية ضرورية، ويصبح التحلل الهيكلي مهما لمنع مسار الكابلات، ولا تزال البحوث مستمرة على أحزمة الألياف الكربونية وغيرها من الابتكارات لجعل هذه الأحلام ممكنة.

الابتكارات القائمة على أساس الميزان

كما أن المصعدات تتطور، إذ توجد مصعدات دوامة أو محفورة، وإن كانت نادرة، في بعض بيئات التجزئة (مثلاً في لاس فيغاس)، أما بالنسبة للمباني الطويلة، فإن المصعدات تقتصر عادة على طابق أدنى، ولكن بعض التصميمات تتضمن محركات متحركة للمسافرين لمدة طويلة وتدريجية (مثلاً في تلال الضغط على هونغ كونغ).

خاتمة

وقد قطعت نظم النقل الرأسي شوطا طويلا من المحركات ذات القدرة البخارية إلى الآلات الذكية والمتجددة، ولم تعد هذه النظم تعتبر بعد التفكير في تصميم البناء، ولكنها عناصر استراتيجية تؤثر على ارتفاع البناء، وعلى أداء الطاقة، وعلى الخبرة المكتسبة، بل إن العقود المقبلة تعد بأن تكون أكثر سرعة وكفاءة وأكثر استدامة، وتقودها علوم المواد، والضوابط الرقمية، والطلب المتصاعد على المصممين والمدن الأكثر كثافة في المستقبل.