《電梯突然斷電下墜時(shí)，一定要這么做》。作者的觀點(diǎn)雖然不能說錯(cuò)，但是文中對(duì)這種事件的發(fā)生條件和概率毫無論證和考據(jù)，極易誤導(dǎo)讀者使其產(chǎn)生“電梯只要斷電就會(huì)下墜”這樣的錯(cuò)覺，說不定會(huì)造就不少人的“電梯恐懼癥”……所以我決定用類似方法YY一下弄死一電梯的人需要什么條件來驗(yàn)證這個(gè)說法。
文首注：下面的實(shí)驗(yàn)對(duì)象全部指的是正常維護(hù)的、整套系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、所有裝置都能順利準(zhǔn)確動(dòng)作的電梯。
再注：沒耐心的直接看末尾。
準(zhǔn)備階段，我首先研究了電梯行動(dòng)機(jī)構(gòu)的安全體系，該部分資料來源：中國電梯信息港
防超越行程的保護(hù)
為防止電梯由于控制方面的故障，轎廂超越頂層或底層端站繼續(xù)運(yùn)行，必須設(shè)置保護(hù)裝置以防止發(fā)生嚴(yán)重的后果和結(jié)構(gòu)損壞。
防止越程的保護(hù)裝置一般是由設(shè)在井道內(nèi)上下端站附近的強(qiáng)迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成。防止越程的保護(hù)裝置只能防止在運(yùn)行中控制故障造成的越程，若是由于曳引繩打滑、制動(dòng)器失效或制動(dòng)力不足造成轎廂越程，該保護(hù)裝置無能為力。
防電梯超速和斷繩的保護(hù)
電梯由于控制失靈、曳引力不足、制動(dòng)器失靈或制動(dòng)力不足以及超載拖動(dòng)繩斷裂等原因都會(huì)造成轎廂超速和墜落，因此，必須有可靠的保護(hù)措施。
防超速和斷繩的保護(hù)裝置是安全鉗－限速器系統(tǒng)。安全鉗是一種使轎廂（或?qū)χ兀┩Ｖ瓜蛳逻\(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置，凡是由鋼絲繩或鏈條懸掛的電梯轎廂均應(yīng)設(shè)置安全鉗。當(dāng)?shù)卓酉掠腥四苓M(jìn)入的空間時(shí)，對(duì)重也可設(shè)安全鉗。安全鉗一般都安裝在轎架的底梁上，成對(duì)地同時(shí)作用在導(dǎo)軌上。
限速器是限制電梯運(yùn)行速度的裝置，一般安裝在機(jī)房。當(dāng)轎廂上行或下行超速時(shí)，通過電氣觸電使電梯停止運(yùn)行，當(dāng)下行超速電氣觸點(diǎn)動(dòng)作仍不能使電梯停止，速度達(dá)到一定值后，限速器機(jī)械動(dòng)作，拉動(dòng)安全鉗夾住導(dǎo)軌將轎廂制停；當(dāng)斷繩造成轎廂（或?qū)χ兀嬄鋾r(shí)，也由限速器的機(jī)械動(dòng)作拉動(dòng)安全鉗，使轎廂制停在導(dǎo)軌上。安全鉗和限速器動(dòng)作后，必須將轎廂（或?qū)χ兀┨崞?，并?jīng)專業(yè)人員調(diào)整后方可恢復(fù)使用。
緩沖裝置
電梯由于控制失靈、曳引力不足或制動(dòng)失靈等發(fā)生轎廂或?qū)χ囟椎讜r(shí)，緩沖器將吸收轎廂或?qū)χ氐膭?dòng)能，提供最后的保護(hù)，以保證人員和電梯結(jié)構(gòu)的安全。
將緩沖器無效化：
由保護(hù)原理來看，緩沖裝置所起到的作用在高層墜落時(shí)微乎其微，所以我進(jìn)行破壞時(shí)必須確保電梯下墜時(shí)正處于8層或更高，這樣一來底坑的緩沖器鐵定跟著電梯轎廂一塊兒打地基了。
先算算多高掉下去能把人弄死，電梯轎廂（非高速）自重通常在1000-1300kg，這里我取最小值以確保致死冗余高度。
地球上重力加速度為9.8N/kg，為了計(jì)算方便，將轎廂質(zhì)量換算成牛頓，為9800N-12740N，后面僅計(jì)算最小轎廂重量（空載）情況下最小致死高度，同樣為確保致死冗余高度（因?yàn)橘|(zhì)量越大慣性越大）。
普通寫字樓樓層高度3.5米，假設(shè)從8樓墜落，估算墜落時(shí)間h=1/2gt^2。墜落時(shí)間t約等于2.39s
最大瞬間速度估算。v=gt，v約為23.422m/s
為了計(jì)算方便，忽略轎廂觸底反彈以及緩沖器卸走的力，僅計(jì)算完全不反彈的極限情況，MV=F*t。
原本我將t值估算為0.1s，但是在frank lin指出了t的取值問題，隨后我又請(qǐng)教了 @xufan6 ，他認(rèn)為t值的計(jì)算會(huì)較為復(fù)雜，故而我決定放棄t值的確認(rèn)，繼續(xù)維持估算，此外他也給出了大致符合真實(shí)情況的t值，將其確定設(shè)為1。
由此得平均沖擊力F估算為229535.6牛頓，等于23422kg，等于23.422噸（一開始的值為234噸，差距很大，看起來撞擊持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響）
鑒于這屬于瞬間過載，美國航空航天局的SP-3006文檔顯示不考慮暈厥，人所能承受的最大正向瞬間過載為35G（一秒以內(nèi)）。
電梯墜落觸地時(shí)瞬間靜止，而電梯自重1噸，承受的沖擊為23.422噸，所以電梯整體承受的過載為23.422G，理論上人與轎廂以同樣的速度觸地，所受過載理應(yīng)也相同，23.422G即便單純只是過載也能使人失去知覺很長一段時(shí)間，更何況需要承受23.422個(gè)人體重量的劇烈沖擊，和跳樓沒什么區(qū)別，必死無疑。（飛行員高G機(jī)動(dòng)的時(shí)候不需要同時(shí)拿9倍于體重的東西往身上砸吧—_—并且速度變化也沒有那么劇烈）
緩沖器我沒有找到很詳細(xì)的資料，不過通常認(rèn)為緩沖器的承受能力在0.5-20噸之間，轎廂下方的底坑通常配備兩只緩沖器（非可信源，請(qǐng)求來源），簡單的相加能夠承受40噸的沖擊力，同樣也是瀉完就掛的份，另外40噸的意思是緩沖裝置能承受40G的沖擊而不掛掉，不是能夠讓40噸的沖擊力化為糞土……
也就是說如果要保證高度可靠的乘客死亡率，高層墜落是前提。
將鋼纜相關(guān)的安全裝置無效化：
與鋼纜有關(guān)的主要安全裝置有制動(dòng)器以及減速箱，要引發(fā)下級(jí)安全裝置動(dòng)作必須破壞或者無效化這兩者，而由于整套電梯安全系統(tǒng)均為電氣控制，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)故障都將觸發(fā)電梯停止運(yùn)行，所以非同時(shí)的破壞或者無效化安全系統(tǒng)是不可行的，即不能先破壞制動(dòng)器和減速箱再破壞最終安全裝置（限速器-安全鉗系統(tǒng)）來引發(fā)墜毀。
其次斷電導(dǎo)致電梯墜落也是不現(xiàn)實(shí)的，一來制動(dòng)器在非正常斷電時(shí)能自動(dòng)制停曳引機(jī)，二來最終安全裝置（限速器-安全鉗系統(tǒng)）同樣能夠在斷電條件下動(dòng)作制停電梯。所以在突然斷電時(shí)電梯不會(huì)下墜而是立刻停止在原位置。假如發(fā)生斷電墜落，那么可以肯定的是該部電梯安全裝置已經(jīng)失靈，即便備電啟動(dòng)電梯恢復(fù)正常，那么不需要?jiǎng)邮?，未來必然發(fā)生事故。
在這里電梯曳引機(jī)斷電抱死的資料來源于 @coolcfan 的某工程師親屬，感謝。
參考常規(guī)曳引式電梯結(jié)構(gòu)圖：
綜合考慮之下目前想到可行辦法有三：
- 在不破壞結(jié)構(gòu)的情況下使鋼纜制動(dòng)及減速系統(tǒng)失去功能。
- 同時(shí)破壞最終安全裝置和制動(dòng)器以及減速箱，使其無法制停。
- 直接切斷鋼纜并且無效化最終安全裝置。
方案1需要對(duì)各型制動(dòng)及減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理有充分的理解，需要先悄無聲息的無效化最終安全裝置，再使減速及制動(dòng)系統(tǒng)失效，然后電梯隨后就會(huì)失控并沖頂或墜落。
方案2是較為方便的，同時(shí)破壞所有可能的安全機(jī)制和曳引裝置，直接使其迅速下落，但是由于對(duì)重裝置的存在，所以會(huì)存在一個(gè)較長的加速時(shí)間，故而在更高的樓層實(shí)行該方案比較合適，如果樓層較低，沒有足夠的加速距離，底坑緩沖器也許能使電梯保持完整結(jié)構(gòu)的著陸，也就是無法確保乘客死亡的必然性。
方案3是相對(duì)最可靠的方案，因?yàn)榭梢院雎灾苿?dòng)器、減速箱等作用于鋼纜及曳引機(jī)的安全裝置（事實(shí)上，電梯在正常運(yùn)行中就是主要依靠的這二重安全機(jī)制），只需要考慮最終安全裝置的解除，查看該類安全裝置（安全鉗-限速器系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，不觸發(fā)自動(dòng)切斷回路的情況下較好的破壞該系統(tǒng)的方法是在電梯停止運(yùn)行的情況下切斷限速器鋼絲并將末端捆綁于電梯上，這樣可導(dǎo)致限速器正常工作，但遭遇急速下降觸發(fā)極限開關(guān)時(shí)安全鉗無法被下墜動(dòng)能提起制動(dòng)從而確保墜落過程順利。
公稱直徑10mm的八股鋼絲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為1770N/mm2，理論單根抗拉強(qiáng)度17700N，約為1806.1kg，約為1.8噸。常用客運(yùn)電梯鋼絲繩數(shù)量4-8根，按6根計(jì)算電梯鋼絲繩荷載10點(diǎn)8噸。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小破斷載荷44kN，6根的話簡單相加計(jì)算為26.9噸（來源：GB 8903-1988）
由此可以發(fā)現(xiàn)維護(hù)良好的鋼纜荷載遠(yuǎn)大于電梯標(biāo)稱荷載，故而通過載重弄斷所有鋼絲的可能性非常低，同時(shí)搜索發(fā)現(xiàn)全球電梯因?yàn)槌囟鴫嬄涞睦訕O少（via 維基百科）
故而弄斷鋼絲繩較為可行的方法有剪切和爆破，但是實(shí)際上要考慮到繃緊的鋼纜被剪切時(shí)帶有巨大應(yīng)力的抽擊，人下井作業(yè)的話有極高的可能性被鋼絲繩甩到從而死無全尸，并且同時(shí)需要擔(dān)負(fù)極高的被當(dāng)場抓獲風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)為不智之舉。
爆破的話就安全了，爆破物設(shè)在頂部連接部、鋼絲繩上（位置要靠近轎廂，否則容易被盤機(jī)絞進(jìn)去誤觸）、轎廂連接部都行，使用遙控或者定時(shí)引爆，裝藥量不需大（無法估計(jì)所需裝藥量，無鋼纜緊繃狀態(tài)下的橫向極限受力數(shù)據(jù)），對(duì)于繃緊的鋼纜來說，被施加縱向破壞力從而斷裂的難度遠(yuǎn)大于施加橫向破壞力從而斷裂的難度。
將最終安全裝置無效化：
最終安全裝置就是限速器——安全鉗系統(tǒng)
該系統(tǒng)有無電力均可完全動(dòng)作，所以停電下墜是很不靠譜的說法，但是該系統(tǒng)為電梯的最終保障裝置（請(qǐng)無視緩沖器），普通的斷電并不會(huì)觸發(fā)安全鉗的動(dòng)作，這里延續(xù)上面說下大概原理，限速器在機(jī)房由一根鋼索連接到轎廂側(cè)面或者底部的安全鉗，當(dāng)電梯運(yùn)行速度過快，觸發(fā)強(qiáng)制換速開關(guān)無效、制動(dòng)器無效的情況下，持續(xù)加速到觸發(fā)極限開關(guān)，那么限速器機(jī)械動(dòng)作，切斷電梯回路并且使主系統(tǒng)失電，限速器抱死，這時(shí)電梯仍在下落，下墜的動(dòng)能導(dǎo)致縮進(jìn)的鋼索提起安全鉗并且死死卡在鋼軌上開始強(qiáng)制制動(dòng)，下墜速度越快，制動(dòng)力越大。
安全鉗動(dòng)作過后并不能自動(dòng)復(fù)位，所以除非極限情況，并不會(huì)導(dǎo)致安全鉗的動(dòng)作。異常斷電時(shí)動(dòng)作的是位于曳引電機(jī)連接部的制動(dòng)器，它會(huì)在斷電時(shí)自動(dòng)抱死電機(jī)使鋼絲繩停止運(yùn)動(dòng)從而制停下降。
故而破壞限速器和安全鉗，連接鋼絲都能使安全鉗無法順利動(dòng)作，事實(shí)上這一步同樣可以按照上一部分中破壞承重鋼絲繩一樣做法，但是連接鋼絲較細(xì)，不方便直接爆破，將爆炸物置于限速器下方或者直接爆破限速器是不錯(cuò)的做法，總之解開限速器和安全鉗的連接即為成功。
總結(jié)
從上文可以看出，在無人為干預(yù)的情況下，電梯發(fā)生無制動(dòng)下墜的可能性極小，即便發(fā)生，也應(yīng)追究責(zé)任人，同時(shí)進(jìn)電梯時(shí)注意檢查電梯安全規(guī)范銘牌，否則則為私設(shè)電梯，是無安全保障的。
從這里可以看出，作為一種運(yùn)載工具來看，按照客運(yùn)量排序的話電梯應(yīng)當(dāng)是最為安全、事故幾率極低的，并且絕大多數(shù)事故均是人為操作不當(dāng)導(dǎo)致，面對(duì)一部定期檢查、結(jié)構(gòu)完善、動(dòng)作正常的現(xiàn)代電梯，完全不需要有任何不安的心態(tài)，需知假如電梯發(fā)生急速下墜的事故而無安全裝置動(dòng)作，那么一切姿勢皆為徒勞，如此巨大質(zhì)量物體從高層下墜觸地產(chǎn)生的瞬間過載足以讓里面的人成為一堆肉餅——你不會(huì)有什么痛苦產(chǎn)生，一下子就過去了~而只要有一處安全裝置順利動(dòng)作，那基本上就性命無憂了。
在frank lin的提示下，在此補(bǔ)充一點(diǎn)，通常情況下有保險(xiǎn)裝置動(dòng)作的電梯下墜時(shí)，使用正確的肢體動(dòng)作是可以最大程度保護(hù)自己免于或盡量減少受傷的（文中所述極端的必死情況幾乎不可能出現(xiàn)），因?yàn)橹灰邪踩b置動(dòng)作，那么一般情況下沖擊力只要使用正確的抗沖擊動(dòng)作就不足以致命，站立是必須的，由前文可得撞擊持續(xù)時(shí)間越長，最終沖擊力就會(huì)極大的降低了，而從站立到癱倒的重心轉(zhuǎn)移過程可以極大延長撞擊持續(xù)時(shí)間，同時(shí)在下墜發(fā)生時(shí)迅速站到角落位置，這常見于地震防護(hù)常識(shí)，建筑物角落部位的強(qiáng)度是最高的，不容易變形。
流言止于智者，我們應(yīng)該抱著懷疑的態(tài)度去看待每一則沒有出處和科學(xué)依據(jù)的內(nèi)容，不被偽科學(xué)誤導(dǎo)。
