Bản vẽ thang cuốn tại ga điện ngầm Park Place, New York (Mỹ) – Nguồn: Science America

Sự kết thúc của kỷ nguyên phát triển thang cuốn đầu tiên được đánh dấu bằng hai sự kiện quan trọng. Đầu tiên là việc Otis mua bằng sáng chế của Charles Seeberger và quyền nhãn hiệu cho từ “thang cuốn” vào năm 1910. Thứ hai là việc Otis mua lại bằng sáng chế của Jesse Reno và Công ty Thang máy nghiêng của ông vào năm 1911. Việc mua lại đã củng cố quyền sở hữu của Otis trên thang cuốn đồng thời cũng cung cấp một tính năng quan trọng của thiết kế thang cuốn trong tương lai. Đó là tấm lược ở hai đầu thang cuốn.

Nghiên cứu và phát triển thiết kế thang cuốn mới bắt đầu vào cuối năm 1914. Sau khi bán công ty và bản quyền sáng chế của mình, Reno đã làm việc cho Otis trong khoảng 5 năm. Trong khoảng thời gian này, ông đã nộp hai đơn xin cấp bằng sáng chế thang cuốn

Reno đã nộp đơn đăng ký đầu tiên vào tháng 3 năm 1915. Bằng sáng chế tập trung vào một thiết kế bao gồm việc lắp thêm các thanh gỗ cho các bậc phẳng của Seeberger. Các miếng đệm cho phép các bậc thang ăn khớp với các tấm lược ở hai đầu của thang cuốn. Reno cũng đề xuất sử dụng các miếng đệm dọc trên các bậc thang. Các miếng đệm này được đặt cách nhau sao cho chúng ăn khớp với các miếng đệm của vách nâng. Reno chia sẻ rằng:

“Mục đích của cấu trúc này là để ngăn không cho chân hoặc quần áo của hành khách đi vào và bị kẹt giữa mép sau của bậc trên và vách nâng của bậc dưới, đặc biệt là khi các bậc đang thay đổi vị trí tương đối của chúng khi đi qua hoặc đi từ một chiếu nghỉ.”

Trên thực tế, Reno là người đầu tiên đề xuất việc sử dụng các miếng đệm mặt bậc trong bằng sáng chế năm 1906 cho thang cuốn có bậc. Tuy nhiên, trong bằng sáng chế Otis thứ hai của mình, Reno đã từ bỏ ý tưởng sử dụng các miếng đệm cho vách nâng và đề xuất sử dụng một vách nâng có đường cong mượt mà tương tự như của Seeberger. Lý do cho sự đơn giản hóa trong thiết kế này có thể là do những lo ngại về sản xuất. Việc bổ sung các miếng đệm vào các bậc phẳng là một quá trình tương đối đơn giản. Ban đầu, các dải gỗ chỉ được vặn vào tấm kim loại phẳng. Tuy nhiên, việc lắp đặt các tấm ốp cho vách nâng uốn cong sẽ là một quá trình phức tạp làm tăng thời gian sản xuất và tăng chi phí. Do đó, việc thực hiện những gì sẽ trở thành một tính năng tiêu chuẩn của thiết kế bậc thang cuốn sẽ phải đợi đến những năm 1950.

Vào đầu năm 1918, Otis đã liên hệ với Công ty Vận tải nhanh liên quận của Thành phố New York về khả năng lắp đặt một “loại thang cuốn mới” trong ga tàu điện ngầm Park Place của họ. Công ty vận chuyển đã báo cáo rằng Otis “rất nóng lòng muốn chứng minh giá trị” của thiết kế mới và đang “đề nghị cung cấp và lắp đặt nó với những ưu đãi vô cùng hấp dẫn” …. “loại bậc thang, thang cuốn đơn … cùng với lan can … với chi phí 13.250 đô la Mỹ.”  Con số này bằng khoảng một nửa giá của thang cuốn thông thường. Điều này phản ánh mức độ quan tâm của Otis đối với việc chế tạo nguyên mẫu thang cuốn thiết kế mới của họ. Việc lắp đặt được hoàn thành vào tháng 6 năm 1919 và sự kiện này đã giới thiệu thế giới về thang cuốn hiện đại.

Hình 1: Jesse W. Reno, Conveyer, Bằng sáng chế Mỹ số 1.178.102 (ngày 4 tháng 4 năm 1916) – Nguồn: Science America

Mức độ quan tâm của công chúng đối với thang cuốn Park Place được thể hiện rõ ràng qua việc báo chí của New York từ tháng 7 năm 1918 đến tháng 7 năm 1919 rất quan tâm đến quá trình lắp đặt. Bài báo ngày 13 tháng 5 năm 1919 thông báo rằng: “Thang cuốn tại ga Park Place… sẽ đưa công nhân ở trung tâm thành phố từ độ sâu dưới lòng đất của nhà ga đó ra đường với tốc độ nhanh.”

Mặc dù bài báo cũng đưa tin rằng đây là loại “thang cuốn có bậc loại hoàn toàn mới”, nhưng nó không mô tả được các tính năng cụ thể của loại thang mới này. Mô tả chi tiết đầu tiên xuất hiện trong số ra ngày 31 tháng 5 năm 1919 của tạp chí Khoa học Mỹ có ghi:

“Do các sân ga tương đối hẹp của nhà ga Park Place, việc sử dụng thang cuốn bậc thông thường có ống dẫn hướng bên là không thích hợp, và do đó, một cải tiến mới đã ra đời. Đây là một cải tiến hoàn toàn mới ở thang cuốn. Bề mặt của bậc được tạo thành với các rãnh sâu chạy song song với hướng của thang cuốn và giống như ở thang cuốn thông thường, các bậc chạy trên một mặt phẳng chung ở trên và dưới để tạo thành lối vào và lối ra, và tại các bậc này có các tấm lược với các răng của lược nhô ra giữa các thanh của các bậc, để chúng tự động nhấc chân của hành khách ra khỏi bậc trên bệ cố định.”

Cuối cùng khi thang cuốn bắt đầu hoạt động vào ngày 4 tháng 6, lần vận hành đầu tiên của nó không như những gì người dân New York mong đợi:

“Các bậc thang trị giá ba mươi nghìn đô la của tàu điện ngầm West Side của ga Park Place đã thực hiện chuyến đi đầu tiên vào ngày hôm qua mà không chở hành khách nào. Hàng trăm người xuống tàu tại nhà ga và nghe thấy tiếng kêu cót két của thang cuốn. Đó là một ngày ấm áp, họ tưởng tượng mình sẽ được dùng thang cuốn thoải mái thay vì leo bốn tầng cầu thang. Nhưng khi đến nơi, họ bị chặn đường và được thông báo rằng thang cuốn chỉ đang hoạt động để phục vụ một quý ông áo xanh nào đó.”

Hình 2: Jesse W. Reno, Conveyer, Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 1.178.102 (ngày 4 tháng 4 năm 1916) – Nguồn: Science America

Với mức giá 30.000 đô la Mỹ, cao hơn gấp đôi so với chi phí trong hợp đồng, đặt ra câu hỏi về việc ai chịu trách nhiệm về việc vượt chi phí. Trên thực tế, nếu Otis chịu các chi phí phát sinh, thì đó sẽ là bằng chứng nữa về cam kết của họ trong việc xây dựng nguyên mẫu của thiết kế mới.

Thật không may, danh tính của “quý ông áo xanh” đi thang cuốn vẫn chưa được biết, rất có thể anh ta là một kỹ sư của Otis. Các cuộc kiểm tra hoạt động vẫn cứ tiếp diễn trong ba tuần và thang cuốn chỉ mở cửa cho công chúng vào ngày 24 tháng 6. Tờ New York Tribune đã báo cáo rằng:

“…dụi mắt và thở phào nhẹ nhõm khi họ… thấy rằng cuối cùng thì thang cuốn đã hoạt động. Phải mất nhiều tháng để chế tạo thiết bị này, và đôi khi có vẻ như công việc đã bị bỏ dở. Có bảy mươi chín bậc giữa sân ga và mặt đường. Thang cuốn chiếm sáu mươi ba bậc trong số đó.”

Tuy nhiên, thang hoạt động không ổn cho đến cuối tháng 7. Một tờ báo địa phương kể lại một cách hóm hỉnh:

“Thang cuốn Park Place là bức tranh về tình trạng sức khỏe tốt sau những cơn sốt mùa xuân. Thang cuốn mới hiện đã hoạt động và gần như có thể thực hiện công việc cả ngày mà không hơn một hoặc hai lần đe dọa đến việc lật người Bolshevik và lao động. Có những lúc vào mùa xuân và đầu mùa hè, tưởng chừng như chiếc thang cuốn sắp chết trên tay ông Shonts. Nó gần như không thể ngồi dậy và chỉ di chuyển với một cái rùng mình co giật. Nhưng về lâu dài, thang cuốn đã góp phần làm giảm huyết áp, làm chậm hoạt động của tim. Kết quả là, không có thang cuốn nào trong thị trấn tự do hơn thang cuốn ở Park Place.”

“Ông Shonts” là Theodore P. Shonts, chủ tịch của Công ty vận chuyển nhanh Liên quận và người Bolshevik và lao động là liên quan đến tình hình chính trị Hoa Kỳ vào thời điểm đó.

Bài báo còn đưa ra đánh giá về hình thức và hiệu suất hàng ngày của nó:

“Thang cuốn Park Place cao và hẹp, giống như nó đang trong một chế độ ăn kiêng nghiêm ngặt. Chiều cao của nó chỉ cho phép một hành khách bước lên mỗi lượt.”

Mặc dù hợp đồng ban đầu yêu cầu thang máy rộng 4 feet ^(*), nhưng thang cuốn Park Place chỉ rộng 24 inch ^(*). Các bậc thang rộng 18 inch, với chiều rộng 16 inch. Mặc dù chưa rõ lý do của việc giảm kích thước, nhưng sự thay đổi này đã khiến cỗ máy mới phù hợp với phần lớn thang cuốn mà Otis cung cấp cho Tàu điện ngầm New York. Trên thực tế, từ năm 1900 đến năm 1930, Otis đã chế tạo ít hơn 10 thang cuốn rộng 4 feet để sử dụng trong các hệ thống vận chuyển của Mỹ. Chiều rộng mặc định của thang cuốn ở Hoa Kỳ là 2 feet, trong khi chiều rộng mặc định ở châu Âu là 4 feet.

*1 feet ~ 0.3 mét
1 inch ~ 0.02 mét