CN117350038A - 一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法 - Google Patents

一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法 Download PDF

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范梦羽
吴沛熙
陈雨欣
陈启后
胥文明
陈俊
卢曦
郎月
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Abstract

一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，属于电梯选型仿真设计技术领域。其包括以下步骤：S1、确定建筑物类型及人流量；S2、确定电梯类型；S3、确定双子轿厢的运行参数；S4、计算轿厢运行往返时间RTT及相关参数；S5、根据上述计算得到的结果，比对标准是否满足要求，更新满足要求的双子轿厢的参数。本发明能够直观地验证所选双子轿厢电梯的参数与建筑物的适配性，本发明有效地解决了现有标准中缺乏双子轿厢电梯选型方法的问题，提出的方法使得电梯运送乘客能力提高、电梯停机次数减少、乘客等待时间缩短。

Description

一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法
技术领域
本发明属于电梯选型仿真设计技术领域，具体涉及一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法。
背景技术
单轿厢电梯是大家生活中常见的有轿厢的垂直升降梯，单轿厢电梯在商场、写字楼等建筑物中的每个楼层都能停靠。正是由于单轿厢电梯需要在每层楼都停靠，增加了停机次数与运行时间，也就增加了乘客的等候时间。当前研究者对电梯的选型方法是用BIM模型的单轿厢电梯(如公开号为：CN111369674A，专利名称为：一种BIM模型的电梯智能选型的***、方法及介质的专利文献中公开的技术方案)，对电梯井道进行设计(如公开号为：CN109558675A，专利名称：基于图像识别的电梯井道设计方法与***的专利文献中公开的技术方案)。
双子轿厢电梯与单轿厢电梯的不同之处在于一个井道里有两个粘连在一起同时同方向运行的轿厢，双子轿厢电梯的运载乘客的能力是单轿厢电梯的两倍，它的停机次数相较于单轿厢电梯来说也会少一些。目前现有的电梯选型标准都是针对单轿厢电梯设计的，而双子轿厢电梯的停机方式与单轿厢电梯的停机方式有着明显的差异，单轿厢电梯的选型方法并不适用于双子轿厢电梯，因此本发明设计了一种使用于双子轿厢电梯的选型方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，能够直观地验证所选双子轿厢电梯的参数与建筑物的适配性
本发明提供如下技术方案：一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，包括以下步骤：
S1、确定建筑物类型及人流量；
S2、确定电梯类型；
S3、确定双子轿厢的运行参数；
S4、计算轿厢运行往返时间RTT及相关参数；
S5、根据上述计算得到的结果，比对标准是否满足要求，更新满足要求的双子轿厢的参数。
进一步的，所述步骤S4基于参数计算模块实现，所述参数计算模块包括轿厢模块、乘客模块、建筑模块以及计算运行往返时间RTT模块；
所述轿厢模块用于输入拟定的轿厢运行时的相关参数；
所述乘客模块用于生成乘客以及每位生成的乘客的出发楼层和目的地楼层；
所述建筑模块用于设置轿厢所在建筑物的基本参数、各个停靠楼层的到达比例，不同楼层的停靠方式；
所述运行往返时间RTT计算模块用于计算乘客去往各个目的楼层后再返回出发楼层的时间。
进一步的，所述乘客模块是根据乘客到达楼层的比例，利用蒙特卡洛算法随机生成乘客。
进一步的，所述建筑模块包括双子轿厢的停机方式设置单元，双子轿厢的停机方式设置单元用于根据建筑物中总楼层数的奇偶数来设置轿厢在不同楼层数中的停靠方式。
进一步的，所述建筑模块包括运行时间矩阵计算单元，所述运行时间矩阵计算单元用于计算不同楼层之间的轿厢运行时间，并以矩阵的形式呈现，所述的运行时间矩阵计算单元可用运行往返时间RTT计算模块中。
进一步的，所述双子轿厢停机方式设置单元要求建筑物中总楼层数必须大于3，当楼层数为奇数时，必须确保双子轿厢能覆盖到每一个楼层。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明能够直观地验证所选双子轿厢电梯的参数与建筑物的适配性，可避免因选型不正确，导致的电梯运送乘客的能力不足、乘客等待时间过长等问题。
附图说明
图1是一个实施例中双子轿厢电梯选型仿真设计方法的流程图；
图2是一个实施例中使用蒙特卡洛算法生成乘客流程图；
图3是一个实施例中轿厢在楼层间运行的时间计算流程图；
图4是一个实施例中轿厢运行往返时间计算流程图；
图5是一个实施例中双子轿厢停机方式流程图；
图6是一个实施例中双子轿厢停机方式示意图；
图7是一个实施例中使用蒙特卡洛算法计算轿厢平均运行往返时间流程图；
图8是一个实施例中单轿厢电梯与双子轿厢电梯的停机情况及运载能力示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
如图1所示，本实施例提供一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法的结构示意图，具体如下：
S1、确定建筑物类型及人流量：双子轿厢电梯的设计与建筑物的类型及人流量有着密切关系，建筑物类型有住宅楼、写字楼、医院、办公楼等；
S2、确定电梯类型：电梯类型可分为扶梯和垂直电梯，本实施例只考虑垂直电梯，垂直电梯有可分为客梯、货梯等，不同类型的电梯，电梯可选择的运行速度、加速度等运行参数各不相同；
S3、确定双子轿厢的运行参数：本实施例只设计电梯运行时的相关参数，双子轿厢在运行时一起运动，不能分开运行，在参数选择时可参考单轿厢电梯；
S4、计算轿厢运行往返时间RTT：本实施例中计算出双子轿厢电梯的运行往返时间；
S5、计算每5分钟运输能力与平均等候时间等参数；
S6、更新双子轿厢的参数：根据上述计算得到的结果，比对标准是否满足要求，更新满足要求的双子轿厢的参数。
其中步骤S4基于参数计算模块实现，参数计算模块包括轿厢模块S41、乘客模块S42、建筑模块S43以及计算运行往返时间RTT模块S44。
轿厢模块S41用于确定轿厢的相关参数及轿厢的类型，参数包括轿厢的运行速度、加速度、加加速度、轿厢开关门时间、单个乘客上下轿厢时间、电梯的服务楼层范围以及当前轿厢所在的楼层，轿厢类型有单轿厢和双子轿厢。
乘客模块S42用于生成乘客及乘客的出发层和目的楼层，生成乘客的流程如图2所示，根据轿厢模块S41中确定的轿厢可停机的楼层范围以及建筑模块S43中确定的建筑物的各出发楼层的乘客到达比率、楼层数和每层楼的平均人数统计出停机楼层的总乘客数和停机概率，可得到乘客到达楼层的比例，从出发楼层和出发楼层的人数占比以及目的楼层和目的楼层人数比例随机生成出发楼层序列和目的楼层序列，最后根据电梯轿厢的数量，即单轿厢和双子轿厢，生成乘客。
建筑模块S43里设置楼层的基本参数，包括建筑的地上楼层数、建筑的地下楼层数、各楼层的平均高度、各楼层的平均乘客数以及建筑拥有的轿厢；将轿厢模块S41、乘客模块S42耦合到建筑模块S43中，构成乘客在建筑物中乘坐电梯的场景；建筑模块S43还包括设置各出发楼层的比率、轿厢服务楼层的范围、电梯运行时间的计算等，将结合实施例进行详细介绍。
计算运行往返时间RTT模块S44根据前几个模块中的数据，计算平均的运行往返时间。最后可以根据得到的平均运行往返时间来计算电梯的间隔时间和每5分钟运输能力，所谓间隔时间是指电梯离开大堂的间隔时间，间隔时间＝运行往返时间/电梯台数。根据一次运载乘客的数量、电梯满载时乘客数量及间隔时间可计算出平均等候时间。根据这几个参数可知道所选的电梯参数是否符合标准。
建筑模块S43中包括双子轿厢停机方式设置单元、运行时间矩阵计算单元等。如图3所示，运行时间矩阵计算单元用来计算的轿厢在不同楼层间运行的时间。在得到轿厢的运行参数和楼层高度和起始楼层、目的楼层间的距离后，由公式计算运行时间。计算运行时间有三种情况，当楼层间的距离d满足条件那么运行时间/>当楼层间的距离d满足条件/>那么运行时间/>当楼层间距离d满足条件那么运行时间/>得到不同楼层间的运行时间后，将结果以矩阵的形式输出。
如图4所示，运行往返时间计算单元由轿厢运行时间、轿厢开关门时间、乘客上下轿厢时间、轿厢返程时间组成，轿厢从出发层出发去往随机生成的最高楼层，并将目的地最高楼层设置为回程楼层，返回时到达的最低出发层由下一批随机生成的乘客中所在的最低出发层决定。无论是对单轿厢电梯还是双子轿厢电梯，轿厢运行时间计算中用到的最低楼层为轿厢的停机楼层。
如图5所示，为本实施例中双子轿厢的停机方式流程图，根据楼层数量的奇数和偶数，双子轿厢的停机方式有所不同，主要是当楼层数为奇数时不仅要却道双子轿厢能覆盖到每一楼层，还要保证双子轿厢不冲出建筑。轿厢的服务楼层范围设置单元的目的是设置轿厢的上下轿厢分别可以在哪些楼层停靠，前提要求是服务的楼层必须是设置的建筑物里的楼层，在没有地下楼层的情况下起始楼层必须是第一层及以上，且最高的服务楼层要小于总楼层数；电梯单趟上行运行结束时的楼层必须高于起始楼层。如果运行结束时停靠的楼层数大于该建筑中的最高楼层，则将该结束楼层设置为最高楼层。以上是对单轿厢电梯而言。对于双子轿厢的停机方式及服务楼层范围如图6所示，如果建筑中的楼层总数为偶数，上下轿厢停靠的楼层不重复；如果建筑中的楼层总数为奇数，那么在建筑中的最高楼层的下一层两个轿厢都能停靠。
初始化出发楼层乘客占比单元的目的是乘客在各个出发楼层的占比按均匀分布赋初值。对于双子轿厢而言如果第1层为出发楼层那么第2层也将作为出发楼层，当建筑中的总楼层数为奇数时，上下轿厢都可以抵达最高楼层。将乘坐电梯的乘客行程出发楼层和目的地楼层对，即出发-目的楼层对，这样做的目的是方便计算电梯的运行时间。对于双子轿厢而言，每一次出发、停止都分别对应两个楼层，双子轿厢电梯的出发-目的楼层对，从双子轿厢停靠时的两个楼层中取较小的楼层行程出发-目的楼层对。
如图7所示，在图4的基础上增加了使用蒙特卡洛算法随机生成乘客来模拟乘客使用双子轿厢，在算法中设置循环次数计算平均往返运行时间。
如图8所示，为本实施例中双子轿厢与单轿厢电梯的不同之处示意图。从图中可以看出双子轿厢电梯的停机次数和运送乘客的和数量明显优于单轿厢电梯。当乘客去往相同的目的楼层时，双子轿厢电梯的停机次数比单轿厢电梯的停机次数少将近一半，这是双子轿厢电梯的优势。
下面将结合三种具体的情况进行详细说明。
第一种情况，假设建筑中的地上楼层数为27层，无地下楼层，楼高为4m/层，每层楼的平均人数为84人。双子轿厢电梯的服务楼层分为低层和高层。根据假设的给定数据得知所需的上行高峰时间间隔≤30s，所需的处理能力(％HC5)≥12％，低层建筑和高层建筑内的总人数均为1092人，由以上几个参数可知平均每5分钟需要运送的乘客人数为1092×12％＝131人。而时间间隔为30秒，五分钟内将有10次往返，离开主入口楼层时轿厢内乘客平均人数13.1人。本实施例中轿厢的服务楼层数均为13，到达最高服务楼层的形成高度分别为52m和104m。具体的轿厢停车时间由轿厢关门时间、启动延迟时间、单层运行时间、预开门时间、开门时间、关门延迟时间以及以额定速度运行时两个相邻楼层间的时间组成，具体公式为ts＝tc+tsd+tf(1)-tad+to+tcd-tv。
轿厢的服务楼层分区进行，一部分轿厢服务于1-14楼，额定速度v为2.5m/s，加速度a为1m/s2，加加速度j为1m/s3，此时另一部分轿厢服务于15-27楼，额定速度v为5m/s，加速度a为1m/s2，加加速度j为1m/s3，此时
根据已知的信息在轿厢模块S41和建筑模块S43中输入轿厢运行时的参数和建筑物的基本参数，再将轿厢注册到建筑模块S43。将双子轿厢的下轿箱置于建筑物中第一层的位置，再求出双子轿厢的运行时间矩阵。
如1层到3层的距离d为8m，符合计算运行时间中的第三组公式，则轿厢运行时间由此可获得运行时间矩阵。添加的轿厢类型为双子轿厢，既要让双子轿厢覆盖到建筑中的所有楼层，又要保证电梯在到达最高楼层时轿厢不外溢。服务于1-14楼的双子轿厢的下轿厢可停靠的楼层为1、3、5、7、9、11、13楼，上轿厢可停靠的楼层为2、4、6、8、10、12、14楼；服务于15-27楼的双子轿厢的下轿厢可停靠的楼层1、15、17、19、21、23、25、26楼，上轿厢可停靠的楼层为16、18、20、22、24、26、27楼。
出发层随机生成的乘客总数为轿厢最大可容纳数量，在本实施例中为26人，生成人数的同时，生成的数据还包括每位乘客的出发楼层和目的楼层。得到乘客的数量外，还需知道每个到达楼层的停机概率，这个概率的计算公式为每层楼的乘客数量/所有服务楼层的乘客总数，如第5楼的停机概率为在出发楼层序列和目的楼层序列里随机选择，生成的乘客的参数包括乘客id、出发楼层、目的楼层、出发楼层的概率。双子轿厢电梯的出发楼层与单轿厢电梯的不同之处在于除了第一层为出发楼层外，第二层楼也被设置为出发楼层。当循环次数达到10000时，它们的平均运行往返时间分别是123.3s、146.8s。由上述计算出的平均运行往返时间可以继续算出平均等候时间、电梯每5分钟的运输能力等参数，并参考现有标准及数据，判断所设计的双子轿厢是否合格。
第二种情况，一个建筑物中，地上楼层数为21楼，无地下楼层，双子轿厢运行时的速度v为2m/s，加速度a为1m/s2，加加速度j为1m/s3，其他参数与第一种情况相同。要让双子轿厢覆盖到所有楼层又不溢出建筑物，其中下轿厢可停靠的楼层为1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、20，上轿厢可停靠的楼层为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、21。当循环次数为10000时，它的平均运行往返时间是184s。
第三种情况，一个建筑物中，地上楼层数为21楼，地下楼层数为1，双子轿厢运行时的速度v为2m/s，加速度a为1m/s2，加加速度j为1m/s3，其他参数与第一种情况相同。双子轿厢的下轿厢停靠在地下一层的概率设置为0.2，此时上轿厢停靠在地上一层；双子轿厢的下轿厢停靠在地上一层的概率设置为0.8，此时上轿厢停靠在地上二层。要让双子轿厢覆盖到所有楼层又不溢出建筑物，其中下轿厢可停靠的楼层为-1、1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、20，上轿厢可停靠的楼层为1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、21。当循环次数为10000时，它的平均运行往返时间是189.1s。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定建筑物类型及人流量；
S2、确定电梯类型；
S3、确定双子轿厢的运行参数；
S4、计算轿厢运行往返时间RTT及相关参数；
S5、根据上述计算得到的结果，比对标准是否满足要求，更新满足要求的双子轿厢的参数。
2.根据权利要求1所述的一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，所述步骤S4基于参数计算模块实现，所述参数计算模块包括轿厢模块、乘客模块、建筑模块以及计算运行往返时间RTT模块；
所述轿厢模块用于输入拟定的轿厢运行时的相关参数；
所述乘客模块用于生成乘客以及每位生成的乘客的出发楼层和目的地楼层；
所述建筑模块用于设置轿厢所在建筑物的基本参数、各个停靠楼层的到达比例，不同楼层的停靠方式；
所述运行往返时间RTT计算模块用于计算乘客去往各个目的楼层后再返回出发楼层的时间。
3.根据权利要求2所述的一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，所述乘客模块是根据乘客到达楼层的比例，利用蒙特卡洛算法随机生成乘客。
4.根据权利要求2所述的一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，所述建筑模块包括双子轿厢的停机方式设置单元，双子轿厢的停机方式设置单元用于根据建筑物中总楼层数的奇偶数来设置轿厢在不同楼层数中的停靠方式。
5.根据权利要求1所述的一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，所述建筑模块包括运行时间矩阵计算单元，所述运行时间矩阵计算单元用于计算不同楼层之间的轿厢运行时间，并以矩阵的形式呈现，所述的运行时间矩阵计算单元可用运行往返时间RTT计算模块中。
6.根据权利要求2所述的一种双子轿厢电梯选型仿真设计方法，其特征在于，所述双子轿厢停机方式设置单元要求建筑物中总楼层数必须大于3，当楼层数为奇数时，必须确保双子轿厢能覆盖到每一个楼层。
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