轩邈阁 WDragon

     前天的时候看了这篇文章：http://ta.md/1010/ 标题是《电梯突然断电下坠时，一定要这么做》。作者的观点虽然不能说错，但是文中对这种事件的发生条件和概率毫无论证和考据，极易误导读者使其产生“电梯只要断电就会下坠”这样的错觉，说不定会造就不少人的“电梯恐惧症”……所以我决定用类似方法YY一下弄死一电梯的人需要什么条件来验证这个说法。

     文首注：下面的实验对象全部指的是正常维护的、整套系统正常运转、所有装置都能顺利准确动作的电梯。

     再注：没耐心的直接看末尾。

     准备阶段，我首先研究了电梯行动机构的安全体系，该部分资料来源：中国电梯信息港

防超越行程的保护

为防止电梯由于控制方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。

防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程，若是由于曳引绳打滑、制动器失效或制动力不足造成轿厢越程，该保护装置无能为力。

防电梯超速和断绳的保护

电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因都会造成轿厢超速和坠落，因此，必须有可靠的保护措施。

防超速和断绳的保护装置是安全钳－限速器系统。安全钳是一种使轿厢（或对重）停止向下运动的机械装置，凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时，对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上，成对地同时作用在导轨上。

限速器是限制电梯运行速度的装置，一般安装在机房。当轿厢上行或下行超速时，通过电气触电使电梯停止运行，当下行超速电气触点动作仍不能使电梯停止，速度达到一定值后，限速器机械动作，拉动安全钳夹住导轨将轿厢制停；当断绳造成轿厢（或对重）坠落时，也由限速器的机械动作拉动安全钳，使轿厢制停在导轨上。安全钳和限速器动作后，必须将轿厢（或对重）提起，并经专业人员调整后方可恢复使用。

缓冲装置

电梯由于控制失灵、曳引力不足或制动失灵等发生轿厢或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿厢或对重的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全。

将缓冲器无效化： 

     由保护原理来看，缓冲装置所起到的作用在高层坠落时微乎其微，所以我进行破坏时必须确保电梯下坠时正处于8层或更高，这样一来底坑的缓冲器铁定跟着电梯轿厢一块儿打地基了。

     先算算多高掉下去能把人弄死，电梯轿厢（非高速）自重通常在1000-1300kg，这里我取最小值以确保致死冗余高度。

     地球上重力加速度为9.8N/kg，为了计算方便，将轿厢质量换算成牛顿，为9800N-12740N，后面仅计算最小轿厢重量（空载）情况下最小致死高度，同样为确保致死冗余高度（因为质量越大惯性越大）。

     普通写字楼楼层高度3.5米，假设从8楼坠落，估算坠落时间h=1/2gt^2。坠落时间t约等于2.39s

     最大瞬间速度估算。v=gt，v约为23.422m/s

     为了计算方便，忽略轿厢触底反弹以及缓冲器卸走的力，仅计算完全不反弹的极限情况，MV=F*t。

     原本我将t值估算为0.1s，但是在frank lin指出了t的取值问题，随后我又请教了 @xufan6 ，他认为t值的计算会较为复杂，故而我决定放弃t值的确认，继续维持估算，此外他也给出了大致符合真实情况的t值，将其确定设为1。

     由此得平均冲击力F估算为229535.6牛顿，等于23422kg，等于23.422吨（一开始的值为234吨，差距很大，看起来撞击持续时间对结果会产生很大的影响）

     鉴于这属于瞬间过载，美国航空航天局的SP-3006文档显示不考虑晕厥，人所能承受的最大正向瞬间过载为35G（一秒以内）。

     电梯坠落触地时瞬间静止，而电梯自重1吨，承受的冲击为23.422吨，所以电梯整体承受的过载为23.422G，理论上人与轿厢以同样的速度触地，所受过载理应也相同，23.422G即便单纯只是过载也能使人失去知觉很长一段时间，更何况需要承受23.422个人体重量的剧烈冲击，和跳楼没什么区别，必死无疑。（飞行员高G机动的时候不需要同时拿9倍于体重的东西往身上砸吧—_—并且速度变化也没有那么剧烈）

     缓冲器我没有找到很详细的资料，不过通常认为缓冲器的承受能力在0.5-20吨之间，轿厢下方的底坑通常配备两只缓冲器（非可信源，请求来源），简单的相加能够承受40吨的冲击力，同样也是泻完就挂的份，另外40吨的意思是缓冲装置能承受40G的冲击而不挂掉，不是能够让40吨的冲击力化为粪土……

     也就是说如果要保证高度可靠的乘客死亡率，高层坠落是前提。

将钢缆相关的安全装置无效化：

     与钢缆有关的主要安全装置有制动器以及减速箱，要引发下级安全装置动作必须破坏或者无效化这两者，而由于整套电梯安全系统均为电气控制，其中任何一个环节故障都将触发电梯停止运行，所以非同时的破坏或者无效化安全系统是不可行的，即不能先破坏制动器和减速箱再破坏最终安全装置（限速器-安全钳系统）来引发坠毁。

     其次断电导致电梯坠落也是不现实的，一来制动器在非正常断电时能自动制停曳引机，二来最终安全装置（限速器-安全钳系统）同样能够在断电条件下动作制停电梯。所以在突然断电时电梯不会下坠而是立刻停止在原位置。假如发生断电坠落，那么可以肯定的是该部电梯安全装置已经失灵，即便备电启动电梯恢复正常，那么不需要动手，未来必然发生事故。

     在这里电梯曳引机断电抱死的资料来源于 @coolcfan 的某工程师亲属，感谢。

     参考常规曳引式电梯结构图：

综合考虑之下目前想到可行办法有三：

1. 在不破坏结构的情况下使钢缆制动及减速系统失去功能。
2. 同时破坏最终安全装置和制动器以及减速箱，使其无法制停。
3. 直接切断钢缆并且无效化最终安全装置。

     方案1需要对各型制动及减速系统结构及原理有充分的理解，需要先悄无声息的无效化最终安全装置，再使减速及制动系统失效，然后电梯随后就会失控并冲顶或坠落。

     方案2是较为方便的，同时破坏所有可能的安全机制和曳引装置，直接使其迅速下落，但是由于对重装置的存在，所以会存在一个较长的加速时间，故而在更高的楼层实行该方案比较合适，如果楼层较低，没有足够的加速距离，底坑缓冲器也许能使电梯保持完整结构的着陆，也就是无法确保乘客死亡的必然性。

     方案3是相对最可靠的方案，因为可以忽略制动器、减速箱等作用于钢缆及曳引机的安全装置（事实上，电梯在正常运行中就是主要依靠的这二重安全机制），只需要考虑最终安全装置的解除，查看该类安全装置（安全钳-限速器系统）结构后发现，不触发自动切断回路的情况下较好的破坏该系统的方法是在电梯停止运行的情况下切断限速器钢丝并将末端捆绑于电梯上，这样可导致限速器正常工作，但遭遇急速下降触发极限开关时安全钳无法被下坠动能提起制动从而确保坠落过程顺利。

     公称直径10mm的八股钢丝抗拉强度标准为1770N/mm2，理论单根抗拉强度17700N，约为1806.1kg，约为1.8吨。常用客运电梯钢丝绳数量4-8根，按6根计算电梯钢丝绳荷载10点8吨。同时标准规定最小破断载荷44kN，6根的话简单相加计算为26.9吨（来源：GB 8903-1988）

     由此可以发现维护良好的钢缆荷载远大于电梯标称荷载，故而通过载重弄断所有钢丝的可能性非常低，同时搜索发现全球电梯因为超重而坠落的例子极少（via 维基百科）

     故而弄断钢丝绳较为可行的方法有剪切和爆破，但是实际上要考虑到绷紧的钢缆被剪切时带有巨大应力的抽击，人下井作业的话有极高的可能性被钢丝绳甩到从而死无全尸，并且同时需要担负极高的被当场抓获风险，实为不智之举。

     爆破的话就安全了，爆破物设在顶部连接部、钢丝绳上（位置要靠近轿厢，否则容易被盘机绞进去误触）、轿厢连接部都行，使用遥控或者定时引爆，装药量不需大（无法估计所需装药量，无钢缆紧绷状态下的横向极限受力数据），对于绷紧的钢缆来说，被施加纵向破坏力从而断裂的难度远大于施加横向破坏力从而断裂的难度。

将最终安全装置无效化：

     最终安全装置就是限速器——安全钳系统

     该系统有无电力均可完全动作，所以停电下坠是很不靠谱的说法，但是该系统为电梯的最终保障装置（请无视缓冲器），普通的断电并不会触发安全钳的动作，这里延续上面说下大概原理，限速器在机房由一根钢索连接到轿厢侧面或者底部的安全钳，当电梯运行速度过快，触发强制换速开关无效、制动器无效的情况下，持续加速到触发极限开关，那么限速器机械动作，切断电梯回路并且使主系统失电，限速器抱死，这时电梯仍在下落，下坠的动能导致缩进的钢索提起安全钳并且死死卡在钢轨上开始强制制动，下坠速度越快，制动力越大。

     安全钳动作过后并不能自动复位，所以除非极限情况，并不会导致安全钳的动作。异常断电时动作的是位于曳引电机连接部的制动器，它会在断电时自动抱死电机使钢丝绳停止运动从而制停下降。

     故而破坏限速器和安全钳，连接钢丝都能使安全钳无法顺利动作，事实上这一步同样可以按照上一部分中破坏承重钢丝绳一样做法，但是连接钢丝较细，不方便直接爆破，将爆炸物置于限速器下方或者直接爆破限速器是不错的做法，总之解开限速器和安全钳的连接即为成功。

总结

     从上文可以看出，在无人为干预的情况下，电梯发生无制动下坠的可能性极小，即便发生，也应追究责任人，同时进电梯时注意检查电梯安全规范铭牌，否则则为私设电梯，是无安全保障的。

http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%8D%87%E9%99%8D%E6%9C%BA#.E6.84.8F.E5.A4.96

     从这里可以看出，作为一种运载工具来看，按照客运量排序的话电梯应当是最为安全、事故几率极低的，并且绝大多数事故均是人为操作不当导致，面对一部定期检查、结构完善、动作正常的现代电梯，完全不需要有任何不安的心态，需知假如电梯发生急速下坠的事故而无安全装置动作，那么一切姿势皆为徒劳，如此巨大质量物体从高层下坠触地产生的瞬间过载足以让里面的人成为一堆肉饼——你不会有什么痛苦产生，一下子就过去了~而只要有一处安全装置顺利动作，那基本上就性命无忧了。

     在frank lin的提示下，在此补充一点，通常情况下有保险装置动作的电梯下坠时，使用正确的肢体动作是可以最大程度保护自己免于或尽量减少受伤的（文中所述极端的必死情况几乎不可能出现），因为只要有安全装置动作，那么一般情况下冲击力只要使用正确的抗冲击动作就不足以致命，站立是必须的，由前文可得撞击持续时间越长，最终冲击力就会极大的降低了，而从站立到瘫倒的重心转移过程可以极大延长撞击持续时间，同时在下坠发生时迅速站到角落位置，这常见于地震防护常识，建筑物角落部位的强度是最高的，不容易变形。

     流言止于智者，我们应该抱着怀疑的态度去看待每一则没有出处和科学依据的内容，不被伪科学误导。

     本文不供学习不供参考，一切内容皆未经过实验检验，请勿付诸实践，如有人进行此类实验导致的一切后果请自行承担。

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