CN1217700A - 电梯群组的控制 - Google Patents

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Abstract

一种电梯群组的控制过程,该群组包括双甲板电梯,在分配层站呼叫时,乘客行程时间被优化,本发明的过程考虑了呼叫等待时间和到达目的层的估计到达时间。

Description

电梯群组的控制
本发明涉及对权利要求1中所定义的电梯群组(group)进行控制的过程。
当服务于乘客的一组电梯中的若干电梯到达同一门厅时，这些电梯被一个公共组控制器控制。组控制***决定哪一个电梯将服务等待服务的电梯呼叫。实际的群组控制实现取决于组中含多少个电梯以及各方面因素的影响如何进行加权。群组控制的设计可以是最优化成本函数，此函数考虑了乘客等待时间，离开电梯的数目、乘客乘梯时间，乘客行程时间或这些各种不同因素的组合因素。群组控制同时定义了电梯组所执行的控制策略的类型。
当电梯为双甲板(deck)时，即在一个框内安装两个顶部相接的甲板当电梯停止时可同时服务于两个楼层时，附加的特性将被增加至组控制中。
一般的控制方案基于集体控制(collective controll)，即电梯总是停下来去服务于在驱动方向上最近的层站呼叫。如果呼叫被分配给后面的电梯轿厢(trailing car)则与下一层来的层站呼叫同时发生的可能性被最大化。集体控制在具有通常电梯的电梯组中在外出和混和交通方面是低效的。其结果是电梯堆积的发生和对最低层服务的不良。同样情况也发生于集体控制的双甲板电梯。例如，美国文献US 4632224则公布了一种双甲板电梯的集体控制***，在该***中层站呼叫被分配给电梯运行方向上的后面的电梯轿厢，换言之，当电梯向下移动时，层站呼叫被分配给上甲板，当电梯向上移动时，层站呼叫被分配给下甲板。另一文献US 4582173则公布了一个用于双甲板电梯的群组控制，该控制按照电轿厢内停梯期间的等待时间计算内部成本(cost)以及按照层站呼叫层上的等待时间计算外部成本。在这种控制中仅仅最小化了由这些乘客时间损失所组成的运行成本。本发明的目的是实现一种新的控制过程，用于对群组电梯进行控制，达到改善乘客行程时间的目的，即改善整个电梯***中所花费的总时间以更有效地使用电梯组的容量。为实现这个目的，本发明提供了在权利要求1中所定义的特性。
本发明的其它一些实施例的特性由从属权利要求的说明部分所定义的特性概括。按本发明特性之一，包括层站呼叫层等待时间和电轿厢内到达目的层乘梯时间的行程时间，被按最小化乘客等待时间和乘梯时间而优化，当行程时间最优化后、按最小化乘客等待时间来选择一个对双甲板电梯的请求，并且按最小化乘客行程时间来选择服务于该乘梯呼叫的最佳甲板。
在本发明的优选应用中，按最小化等待时间预告WTFele来优化乘客等待时间，WTFele包括按等待呼叫中人数加权的当前层站呼叫时间和电轿厢到达层站呼叫的估计时间，在这种类型的改进当中，所有等待电轿厢乘客都被考虑。
在本发明的另一个改进中，通过将层站呼叫分配给在到达乘客目的层的途中使电梯额外的停梯次数最小和造成额外延时最少的甲板，而最小化了乘客行程时间，而且停梯次数减少后乘客乘梯的方便性增加。
在本发明的另外一个实施例中，电梯到达目的层的估计到达时间ETA是每层分别计算的，其中考虑了电梯现已存在的停梯次数和所选择层站呼叫所另外产生的停梯次数，并且层站呼叫被分配给使目的层的估计到达时间最小的电梯层。
在本发明的另一优选实施例中，按最小化成本函数来为每一层站呼叫选择最佳电梯甲板。成本函数可以包括到达目的层的估计到达时间ETAd，并且，成本函数可以包括到达最远呼叫层的估计到达时间ETAg。
更有优势地，当计算ETA时，将来的停梯和停梯次数取决于现有的轿厢呼叫和层站呼叫停梯以及取决于所选呼叫造成的额外停梯和延迟。从乘客情况的统计预告中获得所选层站呼叫造成的额外延迟，乘客情况包括一天中每一时刻每一层的乘客到达及离开率。
本发明的方案比起基于集体控制的方案显著地增加了由双甲板电梯组成群组电梯的容量。在本发明的方案中，考虑了乘客的服务。由于减短了行程时间和电梯周转时间而增加了处理容量。为乘客的服务水平大大提高。
本发明的乘客等待时间的最优化被与仅优化呼叫时间的现有技术进行了比较，乘客等待时间开始于他进入大厅并结束于他进入轿厢，呼叫时间起始于乘客按动呼叫扭并结束于层站呼叫被取消时。这些时间特别是在交通繁忙时差别很大。乘客的数目从统计预告中获得。在严重交通条件下的外出交通平均等待时间明显变短。对于每一层的等待时间，平均等待时间变短并且在每一层上较好地被平衡，特别是在最忙的楼层上。该控制过程使电梯相互分离，均等地分散于建筑物的不同部分。考虑了同时呼叫，即轿厢呼叫和分配的层站呼叫来选择服务于一层站呼叫的最佳轿厢。
平均及最大呼叫时间被减少。本发明产生了有效的服务和较短的等待时间，尤其是在午饭时间和在具有几个入口层的建筑物里，这在一般的控制过程中不易做到。
以下结合附图对本发明的实施例进行说明。
图1表示了双甲板电梯群组的概要图；
图2表示了群组电梯控制的框图；
图3说明了双甲板群组电梯的控制。
图1表示的电梯组2具有4个双甲板电梯4，每一电梯由电轿厢6组成，轿厢有一下甲板8和其上的上甲板10，电轿厢在升降井道12中运动，例如采用了索引滑轮机构，并且轿厢悬挂在绳索上(图中未示)。图中举例中，建筑物有14层，下甲板8可以在第1层14和第13层18之间移动，同样上甲板10可以在第二层16和第14层20之间移动，第一和第二层之间至少要有滚梯来使乘客移动至第二层。在这种情况下，第一第二层是入口层，即人们进入大楼和乘梯去上层地方。
两个电梯甲板都有呼叫按扭，用于输入到目标层的轿厢呼叫，并且在楼层层站上也提供了层站呼叫按扭，用于使乘客用来安排电梯到所在层来。在一个优选实施例中，在第一层上和下甲板上，是可以发出对其它每隔一层的呼叫的，例如到奇数层的呼叫，并且相似地，在第二层上及上甲板上，是可以发出对其它每隔一层的呼叫的，例如对双层的呼叫。来自于较高层的对任何其它层的轿厢呼叫均被接受。入口层提供了标记用以指示乘客到正确的入口层去。另外，当电梯处在最低停层时，对不许可的层的呼叫扭被掩盖起来以看不见，或将呼叫扭周围的发生圈改变成别的颜色。轿厢和楼层层站上均提供了足够的显示部分以通知乘客目标层情况。
图2是一个电梯群组的控制***，其控制电梯去服务于乘客发出的呼叫，每一电梯有一个其自己的电梯控制器22，由乘客使用轿厢呼叫钮26发出的轿厢呼叫被通过串行通讯链接24被输入到控制器，从下和上甲板来的轿厢呼叫也被送入同样的控制器22。电梯控制器还从电梯的负载衡量设备28中获取负载数据，并且电梯机构的驱动控制30也在电梯控制器控制下工作。电梯控制器22被连接至群组控制器32，其控制着整个电梯组的功能，如将层站呼叫分配给不同的电梯。电梯控制器中提供了微型计算机和存储器，用于在呼叫分配期间计算成本函数。这一功能的关键部件是层站呼叫34，它是通过串行链接件连接至群组控制器的。整个交通流和其在楼中的分配由电梯监视和命令***36监视。
从每一楼层发出的上升或下降的层站呼叫被这样来服务，即乘客等待时间和乘梯时间、即乘客在到达目的层之前在轿厢中所花时间将被最小化。在这种方式中，行程时间、即乘客在电梯组中所花全部时间被最小化，因而降低了电梯停梯次数并且最大化了电梯群组容量。参照乘客及电梯的状态数据以及使用历史数据的统计，决定了将层站呼叫分配给不同的电梯。交通预告产生了楼中乘客流向的预告。常见的交通模式被通过模糊逻辑识别。未来交通模式和乘客交通流向的预告被用来为不同的呼叫选择轿厢。
图3说明了数据处理及采集的各个阶段。从乘客及电梯状态数据38中检测出乘客流(块40)，交通流被以不同的方式检测。乘客交通信息被从例如放在大厅中的具有图象处理功能的检测器和摄像机中获得。此方法仅被用在入口层和某些特殊层上，并且整个楼中的交通流不能被测量到。负载信息的逐步式变化可以被测得，并且可以被用来计算进出乘客的数目。光电元件的信号被用来校验计算结果。乘客目的层被从现有的发出轿厢呼叫中推断出来。
块42中，交通统计和交通事件被用于获知和预告交通，长时间统计包括每一天中每时每层上进出的乘客，短时间统计包括最近5分钟内交通事件，如状态、方向、和轿厢移动位置、层站呼叫以及轿厢呼叫以及在前五分钟之内与乘客有关的交通事件。指示交通部分的数据和所需的交通容量也被存在存储器中，在块44中，交通模式被模糊逻辑识别，这方面的实现可以参见美国专利文献US 5229 599中的详细说明。
层站呼叫的分配(方框46)，在由群组控制***所控制的双甲板电梯群组中，使用了上述预告和乘客及电梯的状态数据。交通预告被使用在交通状况的识别中、乘客等待时间的优化中和多入口建筑服务的平衡之中。交通预告还影响着停梯策略和门速控制的问题。
按优化乘客在呼叫层的等待时间和轿厢内的乘梯时间来选择最佳的双甲板电梯。为最优化等待时间，层站呼叫时间由呼叫中等待乘客的人数来进行加权。加权系数由每层估计的等待乘客人数决定。当已经获知每层上的层站呼叫时间和交通流向时，呼叫中的乘客估计数就可以通过将呼叫时间与那一层上的乘客到达率相乘来获得。每一乘客的可能的目的层也可以通过每一层上现有的乘客数目的预先统计来获得。之后，层站呼叫层上发出的轿厢呼叫也可以估计。按最小化乘客到达层至目的层的时间，乘客乘梯时间被优化。按最小化最长轿厢呼叫时间、或至最远的轿厢呼叫时间，最大的乘梯时间被最小化。
通过内部比较电梯行程时间而为一层站呼叫选择一个较好的电梯甲板。分别为每个甲板估计新层站呼叫和新轿厢的效果。乘客等待时间和乘梯时间被预测并且层站呼叫被分配给具有最短行程时间的甲板。按照其一的改进，到最远处轿厢呼叫的乘梯时间和乘客等待时间被预测并且层站呼叫被选配给具有最小成本的甲板。
当建筑物具有不止一个入口层时，在高峰用梯和双向用梯时，空闲的电梯按这些楼层的主要用梯流向而返回至入口层。在高峰期间，上升的轿厢可以停止在没有上升呼叫的入口层处，若此层正有其它电梯上人。
下一步，将考虑的是在本发明情况下最小化乘客行程时间，等待时间和乘梯时间。在层站呼叫分配期间，现存的层站呼叫按等待时间长短的降序被排序。对每一层站呼叫和对每一电梯，等待时间预告WTF被计算并且呼叫被选配给具有最小等待时间预告的电梯，WTFele由下列公式定义
WTFele=σ*(CT+ETAele)，其中：
CT=当前层站呼叫时间，即层站呼叫的等待时间
σ=与呼叫之中估计乘客人数有关的加权因子
ETAele=∑(td)+∑(ts)+tf+ta
td=单层行程所用时间
ts=在单层停梯预测时间
tr=轿厢在一层保持不动的预测时间
ta=由例如电梯被安排在某些情况下停止所产生的额外时间延迟
在ETAele表达式中，总和表达式∑(td)的表示轿厢在其途中到达层站呼叫层所需时间，总和表达式∑(ts)表示在到达层站呼叫层之前所需要的停梯时间、时间tr和ta在不精确近似值情况下可以省略。
在群组控制程序启动时，用楼层高度和额定的电梯速度为每一群组中的电梯计算了至每一层的驱动时间，参照开门时间和可能的乘客上下梯人数计算每电梯预测的停梯时间。与呼叫中的乘客人数成比例的因子σ被用来加权当前层站呼叫时间。在这方面，请参照美国专利US 5616896。从统计预告中获得每层上向每层方向上去的人数。在计算ETA时间时，仅考虑那些可服务层站呼叫的电梯。计算当中不包括不运行在群组控制下的电梯或全负载的电梯。
为优化乘客的行程时间，双甲板电梯的乘梯呼叫被按最小化乘客等待时间来选择，并且服务层站呼叫的最佳甲板也被按最小化电梯***中所用乘客总时间、即行程时间来选择。
为每个电梯最小化等待时间预告WTFele而优化了乘客等待时间，其中当前层站呼叫时间CT由呼叫中等待的乘客人数σ来加权，并且，成本函数如下组成：
min WTFele=min(σ*(CT+ETAele))
ele            ele
其中ETAele电梯到达层站呼叫的估计时间。乘客行程时间，被通过将层站呼叫分配给在其到达其目的呼叫的途中造成最小额外停止和最少延迟的甲板上而最小化。
参照电梯现有停梯次数以及由所选择的层站呼叫造成的额外停梯次数而为每一甲板分别计算了到达目标层的估计时间。层站呼叫被分配给等待时间预告和到达目的层估计时间之和最小的甲板。
对每一层站呼叫，按最小化成本函数而为其选择了最佳甲板。在成本函数J当中，等待时间预告和估计到达目的层时间ETAd之和被最小化，并且成本函数如下组成：
J=min(σ*(CT+ETAele+ETAd))
甲板    层站呼叫层    目的呼叫层
=min(σ*(CT+∑(td+ts)+∑(td+ts)))
甲板    甲板位置      层站呼叫层
其中td是单层运行驱动时间，ts是单层上预测停止时间。在和函数中，计算了从一层到另一层的驱动所需时间和在途中停止期间所用时间。在等待时间预告中，从甲板位置到达层站呼叫层的估计时间被计算，并且到达目的层的估计到达时间ETAd被从层站呼叫层到目标层计算出来。
在一具体的应用中，到达目的层的估计到达时间被优化至最远轿厢呼叫层，这样，到最远呼叫层的估计到达时间ETAf被最小化，并且成本函数Jf如下组成：
Jf=min(ETAf)
甲板  最远轿厢呼叫层
=min(∑(td+ts))
甲板  甲板位置
其中ETAf=从甲板位置层起动到最远呼叫层的轿厢到达估计时间。
td=单层运行驱动时间
ts=在呼叫层上的预告停梯时间
在计算ETA时，将来的停梯及停梯次数取决于现有的轿厢呼叫和层站呼叫停梯和取决于由所选呼叫造成的额外停梯和额外延迟。由所选层站呼叫造成的额外延迟被从乘客乘梯情况的统计预告中获得，乘客乘梯情况指的是一天中某一时间乘客的到达层和离开层。轿厢负载被监视，并且若负载超过满负荷限，则不再将甲板分配给层站呼叫。在入口大厅，上甲板仅能被分配给至双数层的轿厢呼叫，而下甲板则只能被分配给至奇数层的轿厢呼叫。离开入口层后，每个甲板可以服务任何层。
按照这些成本函数，为每个甲板最优化了整个乘客行程时间。并且在此，如果有必要考虑的话，还可以加入额外的延迟tr和ta。
虽然本发明按如上实施例进行了描述，但此描述并不是对本发明的限定，相反，本发明实施例可以在所附权利要求所定范围内变化。

Claims (15)

1．电梯群组的控制过程，所述电梯群组包括至少两个双甲板电梯，每一双甲板电梯包括一上甲板和一下甲板，所述甲板在电梯停梯时服务于建筑物内连续的楼层，该过程的特征在于，其按优化乘客行程时间来选择服务层站呼叫的最佳甲板。
2．如权利要求1所述过程，其特征在于，由在层站呼叫层上的等待时间和轿厢内到达目的层乘梯时间所组成的行程时间，被通过最小化等待时间和乘梯时间而优化。
3．如权利要求1或2所述过程，其特征在于，为了优化行程时间，对由双甲板组成的电梯的层站呼叫被由最小化乘客等待时间所选择并且服务于层站呼叫的最佳甲板被按最小化乘客行程时间来选择。
4．如权利要求3所述的过程，其特征在于，乘客等待时间被按最小化等待时间预告WTFele来优化，其中当前层站呼叫时间CT由呼叫中等待人数σ来加权并且成本函数如下构成
min WTFele=min(σ*(CT+ETAele),)
ele                ele
其中，ETAele是轿厢到达层站呼叫的估计到达时间。
5．如权利要求1-4任意之一所述过程，其特征在于，通过将层站呼叫分配给在达到乘客目的层的途中造成额外的停梯次数最少和额外的延迟最少的甲板而最小化了乘客行程时间。
6．如权利要求1-5任意之一所述过程，其特征在于，为每一甲板分别计算到达目的层的估计到达时间ETA，其中考虑了现已存在的电梯停梯和由所选层站呼叫造成的额外停梯，并且层站呼叫被分配给达到目标层的估计时间最小的甲板。
7．如权利要求1-6任意之一所述过程，其特征在于，按最小化成本函数为每一层站呼叫选择最佳甲板。
8．如权利要求1-7任意之一所述过程，其特征在于，在成本函数J中，到达目的层的估计到达时间ETAd被最小化，并且，函数组成如下：
J=min(σ*(CT+ETAele+ETAd))
甲板
          层站呼叫层    目的呼叫层
=min(σ*(CT+∑(td+ts)+∑(td+ts)))
甲板    甲板位置    层站呼叫层其中：
σ=呼叫中等待人数
CT=当前层站呼叫时间
ETAele=轿厢到达层站呼叫估计到达时间
ETAd=当从层站呼叫层启动时轿厢到达目的层的估计到达时间
td=单层驱动时间
ts=呼叫层上预告停梯时间。
9．如权利要求1-7任意之一所述过程，其特征在于，成本函数J中，到达最远呼叫层的估计到达时间ETAf被最小化，并且函数组成如下：
Jf=min    (ETAf)
甲板最远轿厢呼叫层
=min(∑(td+ts))
甲板甲板位置
其中：ETAf=当从甲板位置层启动时，轿厢到达最远呼叫层的估计到达时间。
td=单层运行驱动时间
ts=呼叫层预告停梯时间。
10．如权利要求8或9所述过程，其特征在于，在计算ETA中，将来停梯和停梯次数基于现有轿厢呼叫和层站呼叫停梯以及基于所选呼叫造成的额外停止及延迟。
11．如权利要求10所述过程，其特征在于，由所选层站呼叫造成的额外延迟被从乘客乘梯情况的统计预告中获得，乘客乘梯情况指的是一天当中每一时刻每一层上乘客到达及离开的比率。
12．如权利要求1-11任意之一所述过程，其特征在于轿厢负载被监视，如果负载超过满负荷限度，则不再将甲板分配给层站呼叫。
13．如权利要求1-12任意之一所述过程，其特征在于，在主大厅上上甲板和下甲板仅接受对每隔一层的轿厢呼叫。
14．如权利要求13所述过程，其特征在于，当离开入口层时，下甲板服务于奇数层，而上甲板服务于双数层，并且，最低层标号为1。
15．如权利要求1-14任意之一所述过程，其特征在于，当服务呼叫时，在上层楼层上，每一甲板可停止于任何楼层。
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