电梯结构与原理：学习电梯基础知识

1.电梯的发展历程

很久以前，人们就已经开始使用原始的升降工具运送人和货物，大多采用人力或畜力作为驱动力。随着工业革命的发展，19世纪初，欧美国家开始使用蒸汽机作为升降工具的动力，并不断进行改进和创新。1852年，世界上第一台被工业界普遍认可的安全升降机诞生。

我国是世界四大文明古国之一，有着悠久的科技发展历史，周朝（公元前1100年）就出现了提水用的提水工具——辘轳（图1-1），即由木制的支架、卷筒、曲柄和绳索等组成的卷筒式卷扬机。公元前236年，古希腊科学家阿基米德制成了一种人力驱动的卷筒式卷扬机，用于将货物提升到很高的地方。

图1-1　周朝使用的提水工具——辘轳

我国电梯产业起步较晚，电梯的发展主要经历了以下三个阶段：首先，是对进口电梯的销售、安装、维保阶段（1900—1949年），这一阶段我国的电梯拥有量约为1100台；其次，是电梯的独立开发研制、自行生产阶段（1950—1979年），这一阶段我国共生产安装电梯约1万台；再次，是成立“三资”企业，电梯行业进入快速发展阶段（1980年至今）。

2.电梯产业

我国已经成为全球最大的电梯生产和消费市场，是电梯领域的世界工厂和制造中心，世界上主要的电梯品牌企业均在我国建立独资或合资企业，主要集中在长三角和珠三角地区。全球70%的电梯在中国制造，60%～65%的电梯在中国市场销售。根据中国电梯协会公开数据显示，2011—2018年，中国电梯保有量逐年增加，且增长率均保持在10%以上；但增长速度放缓，截至2018年年底，中国电梯注册总量达到627.83万台。在存量和增量双重驱动下，电梯行业未来的发展前景广阔，2023年，中国电梯保有量将超过1000万台。具体来看，双重驱动因素分别是指：从建筑存量看，城镇化和老龄化推动存量建筑进行电梯的更新与加装；从建筑增量看，电梯已经成为新建楼房的标配。

图1-2所示为常见电梯品牌标志。我国电梯市场主要被美国的奥的斯，欧洲的迅达、通力、蒂森，日本的三菱、日立、富士达、东芝等外资品牌占据。本土品牌经过十多年的发展，约占30%的市场份额。2007年后，本土品牌的市场占有率提升较快，在机场、地铁、超高楼层都出现了如杭州西奥等本土品牌。当前，欧美品牌电梯、日本品牌电梯和本土品牌电梯的市场份额占比为4∶3∶3。

杭州西奥电梯有限公司成立于2004年，坐落于风景秀丽的杭州市余杭国家级经济技术开发区，公司领先行业引入德国的“工业4.0”理念，按照世界500强标准布局工厂，以管理智慧化实现制造智能、产品智能、服务智能。另外，公司还保持高增长和高盈利的经营业绩，业已成为国内自主电梯品牌中的领头羊。公司始终坚持高起点、大投入，每年投入上亿元资金用于科技研发，获得国家专利百余项，经营质量和服务品质在国内行业首屈一指。公司的电梯制造执行系统与世界级制造流水线无缝对接，以打造“智慧工厂、智能制造”为目标，实现电梯的多品种、小批量柔性化生产。现已开发出9大系列、20余种梯型，广泛覆盖住宅、写字楼、商场、酒店、工业、医院、高铁、地铁公共交通等使用场所，满足市场上客户的多样化需求。其中，XO-NEWIII10m/s超高速梯、XO-GMEIII钢带无机房客梯、XO-CONIII小机房乘客电梯等产品的销量均领衔行业。

图1-2　常见电梯品牌标志

图1-3　部分标志性建筑中的电梯和扶梯

奥的斯电梯公司是由电梯的发明者伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯先生于1853年在美国创立的。160多年来，奥的斯电梯始终保持着电梯业界的领先地位，一直致力于研究、开发、制造、安装、维修、保养、更新改造电梯、自动扶梯、自动人行道等运输系统，是全球最大的电梯、扶梯及人行走道的供应商和服务商，其产品占全球市场份额的27%。

蒂森克虏伯电梯集团是德国工业巨头，雇员超过193000人，自成立至今，销售额累计达380亿欧元。其下属的蒂森克虏伯电梯集团是全球三大电梯和自动扶梯生产商之一。2005年11月16日，蒂森克虏伯电梯集团在广东中山设立的新工厂正式启用，其拥有三个制造基地，分别为上海松江电梯工厂、中山电梯工厂和中山扶梯工厂，生产的产品包括电梯、自动扶梯和自动人行步道等，不仅可以满足德国国内客户的各类需求，而且还能够远销其他国家。

迅达电梯公司是世界第一大自动扶梯制造商，由罗伯特·辛德勒先生于1874年在瑞士创立，总部位于风景秀丽的卢塞恩，至今已有140多年的历史。迅达是最早进入中国电梯及自动扶梯市场的外资企业。1980年，迅达开始在中国电梯市场发展，其间，其在中国的投资金额不断增加，达到15亿元。迅达（中国）凭借良好的投资环境、坚实的工业基础和优秀的人力资源，同时，引进一流的电梯技术和吸收先进的管理模式，在从合资到独资的20多年里得到了长足的发展，成为迅达在亚太地区重要的营运公司和主要的电梯及自动扶梯生产基地，也是中国最大的自动扶梯公司和主要电梯供应商之一。

通力电梯是世界上最大的电梯公司之一，成立于1910年，总部位于芬兰，是一家拥有100多年历史的工业工程公司。通力电梯是开发环保节能产品的先锋，是全球无齿轮电梯的领导者和无机房电梯的开启者。通力电梯在全球拥有80万台左右的电梯维保量，在全球运行的无齿轮电梯达到38万台。通力电梯进入中国市场10多年以来，取得了长足的发展，现已经成为中国电梯和扶梯产业最大的供应商之一。

上海三菱电梯有限公司目前是带有国企性质的公司，上海机电股份有限公司持股占比为52%，中国机械进出口集团持股占比为8%，合计国企持股占比60%，剩余40%属于三菱电梯香港有限公司的股份。三菱电梯香港有限公司是拥有40多年丰富经验的垂直运输系统专家，在中国内地及港澳地区成功销售、安装和维修各类电梯及自动扶梯。上海三菱电梯有限公司的主流产品基本均为自主研发。

东芝电梯（中国）有限公司在中国拥有上海、沈阳两大生产基地，数量众多的销售区域、维修中心和服务网络覆盖全国。东芝电梯（中国）有限公司致力于开发和制造环境友好型电梯产品，拥有研发中心和获得CNAS认证的国家级中心实验室，可以保障电梯的科技含量和技术品质，并在上海和沈阳两处设有研修中心，提供专业人才保障，同时，还为客户提供专业的维修和保养服务，全年365天从不停歇。

日立电梯（中国）有限公司成立于1995年，总部设在广州。公司致力于各类电梯、扶梯、自动人行道、智能安防系统的研发、制造、销售、安装、维修、保养，综合实力稳居国内行业三甲之列，跻身中国外商投资企业500强。充分整合了亚洲研发中心、上海研发中心、扶梯研发中心、电机研发中心、日立楼宇技术研发中心以及日本水户研发中心六大研发中心的资源，形成“5+1”研发网络体系，共同开发具有自主知识产权的高端电梯产品，实现资源共享最大化。作为楼宇交通的全面解决方案供应商，公司从不同角度出发，提出安全、高效智能、环保节能、舒适4大楼宇交通技术解决方案。(www.xing528.com)

开发高速、大输送容量的电梯。中国上海和日本水户分别建成172.6m和213.5m的电梯实验塔，广州周大福金融中心的超高速电梯的速度实验中，测量出该电梯达到分速为1260m/min（时速75.6km/h），经国家电梯质量监督检验中心（广东）的正式速度认证，该1260m/min的电梯为世界最高速电梯。

1995年，华升富士达电梯有限公司由富士达株式会社与中国中纺集团有限公司合资组建，注册资金为50000万元（日方出资60%，中方出资40%）。作为富士达集团在中国市场建立的电梯生产基地，华升富士达电梯有限公司秉承“专业厂家、专业品质”的一贯追求，应用长期积累的专业技术，持续引进尖端科技与自主创新相结合的开发模式，推行绿色节能、人性化为主导的产品设计理念，以生产包括乘客电梯、观光电梯、别墅电梯、医用电梯、货用电梯、杂物梯等多样化的产品以及遍布全国各地的销售网络和预防性维保服务为主，不断满足中国市场多方位的需求，为中国城市化建设的和谐发展注入活力。在中国电梯市场深耕细作20余年的华升富士达电梯有限公司，依托日本富士达集团的先进管理经验，目前年生产能力超过两万台，在中国累计销售电梯近20万台，并且始终以贴心和全天候服务体制为平台，为客户提供及时准确的全天候五星级预防性维保服务。

广州广日电梯工业有限公司是广州广日集团有限公司下属的核心支柱企业，是华南地区电梯整梯规模最大生产基地之一，也是中国电梯行业的国企控股企业。其以Green-Max系列为主的GRRⅡ自动人行道、医用电梯、小机房电梯、豪华客梯、家用（别墅）电梯以及GRFⅡ自动扶梯、观光电梯、GVH载货电梯、ESW无机房电梯等组成完整的产品体系，集电梯引进、研发、制造、出口贸易、安装、维修、保养和售后服务为一体。作为中国电梯品牌的先行者，广州广日电梯工业有限公司始终秉持“广采众长、日就月将”的企业理念，凭借着不断自主创新和完善的销售、售后服务体系，积极履行“电梯改善生活，创新驱动未来”的核心使命，为社会提供高效优质的产品和服务，立志打造最值得信赖的中国电梯品牌。

3.电梯基础知识

《新华字典》中电梯定义为多层建筑物中做垂直方向运动的电动机械。

《特种设备安全监察条例》中规定的电梯是指由动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人电梯、载货电梯、自动扶梯、自动人行道梯等。

国家标准GB/T7024—2008《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》则将电梯定义为服务于建筑物内若干特定的楼层，其轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15°的刚性导轨之间的永久运输设备。

目前，最权威的法律释义及分类来自《特种设备目录》（表1-1），根据《中华人民共和国特种设备安全法》和《特种设备安全监察条例》的规定，经国务院批准，国家质检总局修订了《特种设备目录》，是权威的解释，同时，《关于公布〈特种设备目录〉的通知》（国质检锅〔2004〕31号）和《关于增补特种设备目录的通知》（国质检特〔2010〕22号）予以废止。《特种设备目录》由国家质检总局负责解释。

表1-1　特种设备目录

为方便管理和使用，部分电梯检验机构和电梯公司常用下列简易标识对电梯通用型号进行释义。

4.电梯产业发展

（1）中国电梯行业的国际地位进一步提升。

中国成为电梯行业全球第一制造大国和保有量第一大国已经有很多年。巨大的产业规模使中国在电梯国际标准组织中的地位发生了根本改变，由原来的学习者、引进消化者、执行者跃升为标准制定者之一。中国已经是欧洲EN81-20/50标准的制定者之一，新修订的标准首次融入了80多条中国元素。这是一个质的变化，即过去我国是等效采用欧洲标准，现在是在采用欧洲与我国共同制定的标准；并且在关键的安全条款中，我国以GB7588—2003标准修改单方式制定了比欧洲标准要求更高的标准。

（2）电梯新技术获得更多应用。

电梯集机、电、光技术为一体，是一种较为复杂的机电产品，是一个工程系统。新技术在电梯上的应用前景十分广阔。

①更安全。不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯，如已获得高层建筑与城市人居委员会（CTBUH）2013年创新奖的通力碳纤维绳索Ultra Rope（TM）。

②更高更快。中国广州周大福金融中心电梯以1260m/s打破全世界电梯运行最快的纪录。

③更智慧。对电梯信息进行科学信息化管理，实现动态管理、汇总分析。对事故隐患及时地、科学地提出紧急预案和整改措施，有效保障了用户的人身和财产安全。外资企业纷纷将国外的最新技术投向中国，将研发机构移往中国，如美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力相继将全球研发中心落户上海；多家本土企业设立研发中心，武装试验设备、研发高端产品和关键零部件。

（3）制造与服务业并重，深度开发电梯后市场已成为行业企业发展方向。

在电梯保有量的激增和老龄电梯数量逐年增大的背景下，以安装、保养、维修、改造为特征的电梯后市场已经成为行业企业持续发展的重要战略资源。整梯制造企业积极推进服务产业化，纷纷建立以营销服务为主导的服务网络，网络建设由原来的大中型城市向二三线城市延伸。中国电梯行业由制造业向现代服务业转化的进程正在加快。电梯物联网是为了解决目前电梯安全问题而提出的概念，数据采集部分、数据传输部分、中心处理部分以及应用软件共同构成了完整的电梯物联网监控系统。采集仪结合平台应用软件，采集电梯运行数据进行分析并上传到互联网监控中心，从而为各相关单位对电梯实时有效的监管维护提供大数据支撑。