令人拍案叫绝的设计揭秘正阳门箭楼千斤闸(图)

青岛烽火 · 发表于 2009-8-18 14:00:03

绞盘工作原理和保险绳工作原理如图(王秀峰绘制)所示

　　修葺一新的正阳门城楼如今已经对外开放了。对正阳门的故事，可能还是有很多人不清楚。比如千斤闸。相传，孔子的父亲叔梁纥勇猛非常，曾力举千斤闸，让士兵逃生；《隋唐演义》中杨林准备关闭城门炸死群雄，这时大力士雄阔海奋力托起千斤闸，让各路豪杰迅速通过，而自己则筋疲力尽丧生于千斤闸下。千斤闸成就了很多英雄豪杰，成为家喻户晓的文化符号，至今还常用于语言修辞中：事物发展遇阻，被喻为“遭遇千斤闸”；权威部门推出牵动全局举措，往往又称“开闸”。
　　正阳门箭楼千斤闸，是北京乃至全国历史文化名城中最大的千斤闸，主结构完整。但受阻于千斤闸部分辅助结构件缺失，以前对正阳门箭楼千斤闸升降原理、机关的研究，尚付阙如。因工作关系，笔者近期多次到现场进行考察，发现千斤闸一些辅助结构件遗迹、遗痕，探求其原状和功能，对千斤闸使用原理、开闸和关闸机关，有了初步发现。
　　正阳门箭楼千斤闸始建于明朝初期，闸门为铁皮包实木，布满加固铁钉，闸门宽6米，高约6.5米，厚度9厘米，质量计算约1990公斤。开闸时，闸门升至门洞以上城台内闸槽中；关闸时，闸门从闸槽中平稳落下，形成一道“牢不可破”的屏障。
　　正阳门箭楼千斤闸开关闸结构设计与运作原理相当科学。箭楼门楼一层有一对显而易见的千斤闸主结构——绞盘柱，每根绞盘柱自一层地面向上1米处，有两个绞杠插孔，是“十”字绞杠轴心。闸槽顶部即位于两个绞盘正南2.8米处，闸槽长6.2米。两个绞盘正南方通向闸槽之间各有一块的“支撑石”，“支撑石”南北长0.9米、东西宽0.6米，高0.66米。这次发现“支撑石”前端(南侧立面，正好位于闸槽上方)有“滑轮固定槽”，“支撑石”上面有“定位板固定槽”和“绞绳滑动控制结构固定槽”，“支撑石”一石三鸟，千斤闸主结构就是依托它完成了垂直升降力到水平绞力的转换。形象地说，一对千斤闸“主绳索”，从闸槽内升降至“支撑石”前端的滑轮，垂直绳索运动通过滑轮向正北方向转折成基本水平的绳索运动，又通过“支撑石”上的定位板“缺口”等装置与绞盘柱连接，人工转动绞盘发力，进行千斤闸的升降。
　　但这并不是千斤闸机关的全部，它还有一对辅助结构——两根保险梁和保险绳。保险梁位于两根绞盘柱内侧，南北长3.05米，东西间距2.6米，每根保险梁的直径是19厘米，南北方向跨在闸槽上方1米的位置上。原先处于使用状态下的闸门顶部应有两对(4个)升降吊环:1对主吊环用于绞盘绳索(间隔5米左右)，1对辅助吊环用于连接两根保险绳，对应在两根保险梁垂直下方(间隔2.6米左右)。当绞盘工作时，为防止主绳索逆向滑动，可通过人力控制保险绳，避免闸门失控骤然降下；在闸门经常使用期，当提升闸门到位，保险绳可辅助主绳索进行双保险固定——将保险绳拴在保险梁上。这种结构也为更换绳索提供了必要条件。目前门洞闸槽内有顶闸木板，闸门吊环有钢筋穿过卡在顶部闸槽上，将闸门长久固定。
　　关键是上述辅助结构现已不存，均以“遗迹、遗痕”为据。“支撑石”有一道东西方向的石缝，宽度5.5厘米，这是放置长约6米、高约1米、厚5厘米“定位板”的卡槽。“定位板”对保险梁还起到了加固作用，两根保险梁与“定位板”相交处紧密结合。每个支撑石卡槽北侧长形石上有12厘米深石槽一个，紧接其北又有一个南北呈长形、深5厘米的浅石槽一个，它们都是安装“绞绳滑动控制结构”的槽位，该结构为木质，对主绳索起到了必要磨擦作用(以防快速滑动产生卡门)，其顶部略高于定位板“缺口”底面，主绳索通过它与支撑石前端偏下方的滑轮连线，而“缺口”则控制主绳索不发生左右位移，避免从滑轮上滑脱。“保险梁”遗迹分别在“绞盘柱”内侧两根承重柱以及门楼南侧的墙内方柱上呈现:这4根柱子南北对称各有一个直径19厘米、深度15厘米、距门楼一层地平97厘米的“保险梁洞槽”，是用于插装两根保险梁的。
　　千斤闸辅助结构是一个科学的系统工程，凝聚着我国古代劳动人民令人拍案叫绝的聪明才智。