Dlaczego poręcz na ruchomych schodach jedzie szybciej niż stopnie

Uczeń z drugiej klasy złapał mnie w poniedziałek rano, zanim zdążyłem zdjąć kurtkę. W weekend był w galerii handlowej i zauważył, że jego ręka na poręczy schodów powoli „ucieka do przodu”. Co kilka metrów musiał ją cofać i był pewien, że schody są zepsute. Nie były. Tak je zaprojektowano, a norma wprost na to pozwala.

Zanim do tego dojdziemy, zdejmijmy osłony. Pod blachami bocznymi i pod podestami jest mniej magii, niż się wydaje z góry, za to dużo smaru i porządna mechanika.

Z czego się składa

1. Kratownica - stalowy szkielet, na którym wszystko wisi, oparty na dwóch końcach między piętrami.
2. Stopnie - aluminiowe albo stalowe, każdy na czterech kółkach, przymocowany do łańcucha.
3. Łańcuch stopni - dwa łańcuchy po bokach, ciągną stopnie w kółko, jak gąsienica.
4. Zespół napędowy - silnik, przekładnia i koło łańcuchowe na górnym końcu, plus hamulec.
5. Poręcz z napędem - gumowy pas wzmocniony w środku, napędzany osobno, ale zsynchronizowany ze stopniami.
6. Płyty grzebieniowe - ząbkowane płyty na wejściu i zejściu, w które wjeżdżają rowki stopni.
7. Zabezpieczenia i sterowanie - czujniki, wyłączniki, przycisk zatrzymania awaryjnego.

Dwie prowadnice i stopień zawsze poziomy

Stopnie jadą na łańcuchu po zamkniętej pętli: na górze nawracają, wracają pod spodem do góry nogami i na dole znowu wyjeżdżają. Na pochyłym odcinku stopień musi być poziomy, a na końcach ułożyć się w płaską płytę. Załatwiają to dwie pary kółek jadących po dwóch różnych prowadnicach: przednie po jednej, tylne po drugiej. Gdzie prowadnice się rozchodzą, stopień tworzy schodek. Gdzie się schodzą, stopnie leżą płasko jak chodnik. Elektronika nie ma tu nic do roboty, wszystko robi kształt szyn.

Schody jadą wolno i tak ma być, najczęściej około pół metra na sekundę. Norma dla schodów ruchomych pozwala na trochę więcej przy nachyleniu do 30 stopni, ale bardziej stromych, 35-stopniowych, nie wolno puszczać szybciej niż 0,5 m/s, i to tylko przy niezbyt dużej wysokości podnoszenia. Kto jechał kiedyś długimi schodami w metrze, wie, że i tak wydają się szybkie.

Ręka trochę z przodu

Teraz poręcz. To osobny gumowy pas, który obiega swoją prowadnicę i jest napędzany kołem ciernym albo zestawem rolek. Zwykle napędza go ten sam główny silnik co stopnie, ale przez osobne przełożenie. I tu mamy odpowiedź dla ucznia. Według normy poręcz musi jechać z prędkością stopni, przy czym dopuszcza się, że będzie szybsza o najwyżej około 2 procent. Wolniejsza nie może być nigdy.

Pomyśl, co by było, gdyby poręcz zostawała w tyle. Stopnie jadą, ręka zostaje, tułów odchyla się do tyłu. Na schodach jadących w górę to prosta droga do upadku na plecy. Kiedy poręcz lekko wyprzedza, ręka ciągnie ciało do przodu, czyli w stronę bezpieczną. Człowiek co jakiś czas przesuwa dłoń i trochę go to złości, ale stoi pewnie. Uczniom powtarzam: jeśli maszyna już musi się mylić, niech myli się w bezpieczną stronę.

Pas poręczy się wyciąga i ślizga, więc jego prędkość jest pilnowana. Czujnik porównuje ją z prędkością stopni i gdy różnica jest duża i utrzymuje się dłużej, rzędu kilkunastu sekund, schody same stają. W praktyce pas dużo częściej ślizga się na kole napędowym, bo jest brudny albo za słabo napięty, niż cokolwiek pęka.

Grzebień przy zejściu

Najniebezpieczniej jest tam, gdzie coś ruchomego chowa się pod coś nieruchomego. W schodach są dwa takie: wejście poręczy w obudowę na końcu i wejście stopni pod płytę grzebieniową. Grzebień ma zęby, które wchodzą w rowki stopnia i wypychają z niego to, co tam leży: but, sznurówkę, kółko walizki. Jeśli coś jednak wciśnie się pod grzebień, płyta się unosi i zadziała łącznik, który zatrzymuje schody. Podobnie jest przy wlocie poręczy, gdzie czujnik reaguje na wciągniętą rękę albo rękaw.

Zabezpieczeń jest więcej: czujnik pęknięcia łańcucha, czujnik zapadnięcia stopnia, kontrola kierunku jazdy. Uczeń zapytał, czy schody mogą nagle zmienić kierunek. Zawieść może każda maszyna, dlatego jest czujnik kierunku, a za nim hamulec, który zadziała po zaniku zasilania.

Kto do nich zagląda

Schody ruchome podlegają dozorowi technicznemu. Opiekuje się nimi konserwator z uprawnieniami, który regularnie je przegląda: smarowanie łańcuchów, stan kółek stopni, napięcie i zużycie poręczy, działanie wszystkich wyłączników. Okresowo przychodzi też inspektor dozoru. Zwykły użytkownik może tu zrobić tylko jedno: nacisnąć przycisk zatrzymania awaryjnego, zwykle czerwony, na dole i na górze, gdy komuś dzieje się krzywda.

Ciekawie jest też z hamowaniem. Pełne ludzi schody jadące w dół mają sporo energii, a gdyby stanęły w miejscu, pasażerowie poprzewracaliby się jeden na drugiego. Hamulec zatrzymuje je więc pewnie, ale łagodnie, na określonej drodze, bez szarpnięcia. Konstruktor musi pogodzić dwie sprzeczne rzeczy: schody mają stanąć szybko, a nikt nie może przy tym upaść.

W wielu galeriach i na dworcach schody stoją albo jadą bardzo wolno, dopóki nikt nie podejdzie. Czujnik przy wejściu, fotokomórka albo mata, wykrywa człowieka i schody przyspieszają do normalnej prędkości. Oszczędza się w ten sposób prąd i łańcuchy, ale potrzebne są dodatkowe zabezpieczenia, żeby nikt nie wszedł na schody jadące w przeciwną stronę.

Najczęstsze naprawy w praktyce to wymiana kółek stopni, które się wycierają i zaczynają stukać, regulacja poręczy oraz wymiana zużytych grzebieni. Te części pracują najwięcej.