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摘要:電梯已成為人們生活中不可或缺的重要組成部分。近年來，隨著電梯的需求不斷增加，電梯的舒適性逐漸成為大眾關注的話題。結合電梯的運行原理和結構特點，從振動、噪聲、運行狀態和工業設計角度探討了影響電梯舒適性的主要因素，并分析其產生的機理，提出了相關的改善措施，以期為提升乘坐電梯的舒適性以及建立舒適性評價方法提供一些思路。
關鍵詞:電梯;舒適性;影響因素
隨著城市化的不斷進展，電梯已成為人們生活中不可或缺的重要組成部分。電梯作為高層建筑的基礎設施，在保證安全性能的同時，人們逐漸開始重視舒適性的體驗。但不管是設計者、使用單位或是維保人員往往很難全面考慮并注重電梯舒適性相關問題，對電梯的選用或維護使用不加以重視，從而給用戶的乘坐體驗上帶來一些負面影響。因此，應全面考慮影響電梯舒適性的相關因素，有針對性地提出優化改進方案，給用戶帶來良好的舒適性體驗。
1主要影響因素
1.1振動
振動是影響電梯舒適性的重要因素，較大程度的振動會引起乘客眩暈、耳鳴、嘔吐等不良反應。研究表明電梯中各個部件在運動過程中由于安裝誤差、使用損耗或者維護保養不當都會引起系統振動，包括導軌、導靴、曳引輪、抱閘裝置、鋼絲繩等[1]。GB/T10058-2009《電梯技術條件》將乘客電梯的振動主要分為電梯橫向振動與縱向振動[2]。對于轎廂橫向振動來說，主要是由導軌加工、安裝誤差和長期受力變形所帶來的不平順激勵而引發的。這些外部激勵主要體現為三種形式：彎曲、階躍和傾斜[3]。導軌的彎曲最初是由制造加工誤差帶來的，加之長期使用會造成導軌平面自身存在一定的水平度偏差。為了便于分析，可將導軌的彎曲形態理想化為正弦函數波形，滾動導靴在軌道上做簡諧運動，如圖1。導軌階躍主要是安裝時兩段導軌對接接頭處存在一定的階梯高度差和錯位?？蓪㈦A躍激勵視為一組階躍函數，如圖2。導軌在安裝過程中，導軌平面與安裝基準線間存在一定的偏斜，使導軌在對接處出現彎折。傾斜激勵可視為一組三角波函數，如圖3。曳引驅動電梯的機械系統主要由曳引系統、導軌、轎架、轎廂、對重、張緊輪及安全保護裝置組成。曳引機處在最頂端，通過曳引機和鋼絲繩間的摩擦力，實現轎廂和對重的上行和下行運動。電梯的曳引鋼絲繩可看作黏彈性體，其剛度隨時間和長度變化，不能忽略其對系統垂向振動的影響。由圖4可以看出，電梯系統在運行過程中基本不受外部載荷影響，而縱向振動激勵主要來源于啟動制動和運行時產生的剛體慣性力[4]和鋼絲繩伸縮變形。
1.2噪聲
電梯噪聲來源較為廣泛，研究表明曳引系統、門系統、導軌系統、轎廂系統和重量平衡系統均會產生不同程度的噪聲。噪聲影響人們的舒適度體驗，且對人體健康有一定程度的損害，長期噪聲影響可引起耳鳴、聽力下降、血壓升高等人體多方面的生理變化，包括對神經系統和聽覺器官等都有不同程度的危害[5]。電梯機械部件產生的噪聲是居室噪聲產生的重要來源之一，其傳遞途徑主要傳向頂層住戶和中間樓層住戶[6]，如圖5所示。由于曳引機噪聲頻率較為集中，因此頂層住戶噪聲主要為低頻窄帶噪聲；而導軌和導靴相互摩擦時使中間樓層住戶的噪聲主要為寬頻激振力導致。由于電梯上下往復運行，氣體被瞬間壓縮，轎廂與井道間氣體流動急劇減少，產生很大風阻，阻力與轎廂相互作用摩擦，產生的井道風壓噪聲對轎廂影響較大，也會對乘客的舒適性帶來影響[7]。
1.3運行狀態
一般電梯在啟動和制動時，做變加（減）速運動，平穩運行時做勻速運動。當電梯加速度過大，人體的前庭器官會受到刺激，從而引起器官的自主神經反射，出現心臟不適，胸口發悶等不適的生理反應[8]。運行速度的提升，雖然會使電梯運行效率提升，但會使勻速運行時間變短，轎廂在到達勻速運動前和結束勻速運動后的變速運動時間變長，增加了電梯的振動次數。因此，乘坐電梯的舒適性與電梯運行狀態是一個對立面，需要對這兩者進行不斷優化，在提高運行效率的同時，改善乘坐的舒適性。
1.4電梯工業設計
1.4.1轎廂照明照明是影響用戶舒適度體驗的重要指標之一，照明過暗會給乘客造成壓抑感，引起視覺疲勞；照明過亮使乘客感到刺眼，也容易引起視覺疲勞。同時在乘客乘坐電梯時如遇停電等突發狀況，必須配備有相應的應急照明裝置。GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》對轎廂照明具體要求如下：轎廂應設置永久性的電氣照明裝置，控制裝置上的照度宜不小于50lx，轎廂地板上的照度宜不小于50lx[9]。另有研究認為最小值50lx不足以照亮整個轎廂，根據GB50034-2013《建筑照明設計標準》重新得出的較為舒適的轎廂內照度為：地面照度標準值應不小于電梯前廳地面照度標準值75lx的要求；0.75m水平面照度應向起居室、臥室等進行一般活動的照度標準值100lx靠近[10]。1.4.2轎廂通風機房、井道與轎廂的排風系統對舒適度的影響是多方面的，如轎廂運行時的外部風速、溫度、空氣質量都是舒適度的重要影響因素。如果有人員被困轎廂，良好的通風無疑是安撫乘客情緒的最關鍵因素之一。我國目前的排風系統以自然排風為主。轎廂內的空氣交換僅能夠通過轎廂內有限的通風孔洞和開門期間的空氣流通進行，循環空間小，強度有限，且氣流相對封閉，難以時間實現與室外氣流的對流交換，同時容易形成病毒等有害傳染源侵入電梯內部空間[11]。1.4.3其他電梯內的布局、配色、護腳板、緊急報警裝置等也是影響電梯舒適度的重要因素。隨著我國社會經濟發展，個性化要求也越來越多，不同材料、紋理、顏色的組合，在不同場景中進行合理構造以帶給用戶更好的體驗感與舒適感。
2改善電梯舒適性的措施
2.1隔振消噪處理
隔振與吸聲的處理的結構主要包括轎廂、電梯機房以及無機房的主機和制動器。轎廂天棚、墻面、地面間、機房墻體以及靠近井道的居室的一側均需設置隔聲與噪聲處理裝置以減小噪聲源產生的影響。良好的隔聲與吸聲的處理對于提升乘客及住戶舒適性有極其重要的作用。電梯零部件的選擇對于解決電梯振動問題有著根本性的作用，通過選擇高質量的曳引機、合適的驅動電機、性能優良的變頻器以及減（隔）振器可有效減輕振動和噪聲帶來的危害[6]。選擇剛度合適的曳引機底部隔振墊，能降低曳引機剛體運動時所帶來的振動激勵；適當使用導軌隔振支架可有效降低對建筑結構以及住宅居室的影響；盡量選擇摩擦損耗較小的滾動導靴，節省動力，也減少了振動和噪聲；鋼絲繩末端的減振器能有效吸收振動波，防止反射形成差拍現象[9]。
2.2設計角度
從設計角度出發，充分考慮和電梯乘坐舒適性有關的因素，提高電梯系統的整體舒適性。電梯的平穩運行能夠降低振動的概率，減輕失重感和超重感。對于電梯系統設計選型來說，應同時兼顧速度與加速度的匹配，還應尤為關注由此帶來的高頻振動和系統振動次數的增加，從而引發曳引鋼絲繩的疲勞失效，對電梯轎廂的振動帶來附加影響。結合計算機仿真軟件，基于CFD仿真分析、FPID模糊控制等方法，對電梯系統的振動、噪聲以及氣動分析進行綜合評判和優化。加強電梯通風技術的研究及相關標準的制定，改善轎廂空氣質量。從工業設計角度來說，應對轎廂的照明、配色、材料加工工藝和操作方式等方面進行研究，通過“基于場景的用戶研究”發覺用戶使用電梯過程中的痛點和問題，并通過搭建“基于場景的用戶模型”對新開發的裝潢部件進新房用戶測試評估和改進設計[12]。
2.3維護保養與定期檢驗
電梯長期運行會產生零部件磨損，影響用戶的舒適度體驗。因此在電梯使用期間，維保單位應定期對電梯具體情況進行檢查確保其處于良好的運行狀態，且每年對所維修的電梯設備至少進行一次自檢，且需出具報告或記錄。同時，在用的電梯須每年由國家質檢總局核準的特種設備檢驗機構進行定期檢驗，這是國家的一項強制性要求。使用單位安全管理人員應高度重視，防止出現脫檢、漏檢。舒適度目前尚且缺乏相關檢驗標準，但已有研究針對影響電梯舒適度的關鍵因素提出一系列檢測項目，這對電梯的運行舒適度維護以及未來針對運行舒適度制定檢驗檢測標準有一定的參考作用[13]。
2.4定期舒適度調查
舒適度是帶有主觀性的評價指標，不同高度、速度和裝潢的電梯對于不同的年齡性別的人群的影響均不同，加之一些潛在因素的影響，無法統一進行直接測量從而獲得相應的反饋?？筛鶕礼B/T19038-2009《顧客滿意測評模型和方法指南》，建立顧客滿意測評模型，設計調查問卷與抽樣方案，通過對顧客滿意重要性戰略矩陣中舒適度相關的多因素分析，對于測評變量與顧客滿意度得分都較高的項目盡早改進。
3結論
影響電梯舒適性的因素十分復雜，目前未有統一的規定標準。電梯的舒適性與用戶的身體健康息息相關，未來應提高社會各界對電梯舒適性的關注度，形成一定的舒適性評價方法與標準，不斷提高電梯的舒適性，提升乘客的乘坐體驗。
作者:周宸光 李德庚
