JP2010052924A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震や強風等によって建物が揺れた場合に、その建物の揺れに伴うロープの揺れ（応答特性）を正確に求め、乗りかごを適切に管制運転して安全を確保する。
【解決手段】 エレベータの制御装置２１において、ロープ揺れ演算部４１は、少なくともかご位置検出器２３から出力されるかご位置データＣＰと、建物の上部と下部に設置された２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂから出力される加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２とに基づいて、建物揺れに伴うエレベータ・ロープの揺れの大きさを演算する。また、管制運転判定部４３は、ロープ揺れ演算部４１によって演算された各ロープ部分の最大変位量と記憶部４２に記憶された許容変位量とを比較して、乗りかご１４を管制運転するためのレベルを判定する。管制運転制御部４４は、管制運転判定部４３によって判定されたレベルに応じた管制運転を実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地震や強風によるロープ揺れを検出して管制運転に切り替えるエレベータの制御装置に関する。

建物が高層化されると、建物の固有振動数が低下するため、地震発生時や強風時に共振現象が起こりやすくなる。共振現象が発生すると、建物は大きく揺れ、その建物内に設置されているエレベータ設備も大きく揺れる。これにより、エレベータの乗りかごが階床間で停止し、いわゆる「閉じ込め事故」が発生する。

このような閉じ込め事故を防止するため、近年のエレベータでは、「管制運転装置」と呼ばれる安全装置を備えている。これは、加速度センサなどの感知器によって所定値を超える加速度（揺れ）が検知された場合に、エレベータの運転を休止したり、あるいは、運転中であれば、乗りかごを自動的に最寄階に移動させ、そこで乗客を降ろしてから運転停止するものである。

このように、一般的な管制運転装置は、加速度を検出し、その検出値が所定値を超える場合に危険であると判断して、管制運転を行うのが基本的な考え方である。しかし、正確に言えば、地震や強風の発生により建物およびエレベータシステムが危険な状態に陥るか否かは、検出した加速度だけに依存しているのではなく、建物やエレベータ設備の固有振動数と地震波の卓越振動数との関係、あるいは建屋やエレベータ設備の振動特性などにも依存している（例えば、特許文献１参照）。

また、加速度センサにより検出した加速度をもとに、エレベータ・ロープを簡単な１自由度系モデルで置き換え、ロープの応答を推定して管制運転を行う技術もある（例えば、特許文献２参照）。

また、建物の変位データをもとに、エレベータ・ロープを多自由度モデルまたは簡単な１自由度モデルで置き換え、ロープの応答を推定して管制運転を行う技術もある（例えば、特許文献３参照）。
特公平６−３７２６９号公報 特開２００７−３３１９０１号公報 特開２００７−１３１３６０号公報

上記特許文献１では、ロープを含むエレベータ設備の個々の共振周波数を予め設定しておき、これらの共振周波数と一致する振動が検出された場合に管制運転を行うものである。この場合、ロープに関しては、所定の長さ（例えば一番長い状態）での共振周波数しか設定されていないため、乗りかごの位置によってロープ長が変わると、管制運転の判別に狂いが生じる可能性がある。

また、上記特許文献２では、１自由度系モデルで簡易的にロープの応答を推定する構成であるため、実際のロープ応答との間に誤差が生じる可能性がある。さらに、かご位置に応じたロープの応答を推定するためには、多数の１自由度系モデルを必要とするなどの問題もある。

また、上記特許文献３では、建物の揺れ（変位データ）をもとに、ロープ揺れ量を推定する構成である。しかし、加速度計あるいは速度計の測定データを積分することで変位データを得ており、その積分時に低周波成分（ノイズ）が過大に重畳してしまい、ロープ揺れ量を正しく推定できない可能性がある。

なお、上記特許文献３には、差分法によるロープ揺れ解析と等価な１自由度モデルを開発してロープ揺れ量を推定することが開示されているが、どのようにすれば等価なモデルとなるかについては言及されていない。

本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、地震や強風等によって建物が揺れた場合に、その建物の揺れに伴うロープの揺れ（応答特性）を正確に求め、乗りかごを適切に管制運転して安全を確保することのできるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエレベータの制御装置は、建物の昇降路内に設置されたロープを介して昇降動作する乗りかごを備えたエレベータの制御装置において、上記乗りかごの位置を検出する位置検出手段と、上記建物の上部付近に設置された第１の加速度センサと、上記建物の下部付近に設置された第２の加速度センサと、上記位置検出手段によって検出された上記乗りかごの位置データと上記第１および第２の加速度センサから出力される各加速度データとに基づいて、上記建物の揺れが上記ロープに与える影響を加味した重み付けを行って上記ロープの揺れ量を演算するロープ揺れ演算手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、地震や強風等によって建物が揺れた場合に、その建物の揺れに伴うロープの揺れ（応答特性）を正確に求めることができる。これにより、地震や強風等が発生した際に、そのときのロープ揺れの状態に応じて、乗りかごを適切に管制運転して安全を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの全体構成を示す図である。今、ある建物１０の中に１台のエレベータ１１が設置されている場合を想定する。

建物１０の最上部の機械室１０ａに、エレベータ１１の駆動源である巻上機１２が設置されている。なお、マシンルームレスタイプのエレベータでは、昇降路１０ｂ内の上部に巻上機１２が設置される。

この巻上機１２にメインロープ１３が巻回されている。メインロープ１３の一端側には乗りかご１４、他端側にはカウンタウェイト１５に取り付けられている。また、昇降路１０ｂの最下部にはコンペンシープ１７が配設されており、このコンペンシープ１７を介してコンペンロープ１６の端部がそれぞれ乗りかご１４とカウンタウェイト１５の下部に取り付けられている。

さらに、巻上機１２の近くにガバナ（調速機）１８、コンペンシープ１７の近くにガバナシープ１９が配設されており、これらガバナ１８およびガバナシーブ８にガバナロープ２０が巻回されている。ガバナロープ２０は乗りかご１４に連結されており、ガバナ１８はこのガバナロープ２０を介して乗りかご１４の走行速度に同期して回転する。

一方、建物１０の機械室１０ａあるいはマシンルームレスタイプでは昇降路１０ｂ内に、エレベータ１１を運転制御するための制御装置２１が設置されている。

この制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を搭載したコンピュータからなり、巻上機１２の駆動制御など、エレベータ１１の運転制御に関わる一連の処理を実行する。また、後述するように、この制御装置２１は、地震や強風等によって建物１０が揺れた場合に、その建物揺れに伴うロープ揺れ量を演算するための機能と、演算結果として得られたロープ揺れ量に応じて乗りかご１４を管制運転するための機能を備える。

なお、「ロープ揺れ」とは、ロープの横揺れのことである。また、ここで言う「ロープ」とは、乗りかご１４の昇降動作に関連したロープのことであり、図１の例ではメインロープ１３の他にコンペンロープ１６も含む。

ここで、建物１０の上部付近には第１の加速度センサ２２ａが設置され、建物１０の下部付近には第２の加速度センサ２２ｂが設置されている。なお、これらの加速度センサ２２ａ，２２ｂは、ｘ方向とｙ方向の加速度を検出可能な２軸加速度センサからなる。

地震あるいは強風等によって建物１０が揺れると、そのときの揺れ量に応じて上記加速度センサ２２ａ，２２ｂから加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２がそれぞれ出力されて、制御装置２１に与えられる。

なお、実際にはｙ方向の加速度も検出されるが、ここでは説明を簡単にするために、ｘ方向の加速度のみに着目する。また、「ｘ」に付記された「¨」の記号は２回微分を表す。この「¨」の記号は、実際には図面に示されているように文字の真上に付記されるものであるが、明細書中では便宜的に「ｘ」の文字の右横に付すものとする。

乗りかご１４の底部には、積載荷重を検出するための荷重センサ２４が取り付けられている。この荷重センサ２４から出力された積載荷重データＣＷは制御装置２１に与えられる。

また、巻上機１２の回転軸にかご位置検出器２３が取り付けられている。このかご位置検出器２３は、巻上機１２の回転に同期してパルス信号を発生するパルスジェネレータからなり、そのパルス信号のカウント値から乗りかご１４の位置を検出するように構成されている。このかご位置検出器２３から出力されたかご位置データＣＰは、制御装置２１に与えられる。なお、例えば各階床に図示せぬ位置センサを設置しておき、乗りかご１４がこれらの位置センサを通過したときに出力される信号を用いてかご位置を検出する構成としても良い。

制御装置２１は、これらの検出信号に基づき巻上機１２を駆動制御する。巻上機１２が駆動されると、乗りかご１４がメインロープ１３を介してカウンタウェイト１５と共に昇降路内をつるべ式に移動する。

また、この制御装置２１は、公衆回線網等の通信ネットワーク３０を介して外部の監視センタ３２に接続されている。監視センタ３１は、通信ネットワーク３０を介してエレベータの動作状態を常時監視しており、何らかの異常を検知した場合に保守員を現場に派遣するなどして対処する。

図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置２１の機能構成を示すブロック図である。

図２に示すように、制御装置２１は、ロープ揺れ演算部４１、記憶部４２、管制運転判定部４３および管制運転制御部４４からなる。

ロープ揺れ演算部４１は、少なくとも、かご位置検出器２３から出力されるかご位置データＣＰと２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂから出力される加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２とに基づいて、建物揺れに伴うエレベータ・ロープの揺れの大きさを演算する。

エレベータ・ロープとは、乗りかご１４の昇降動作に関係するロープのことであり、具体的にはメインロープ１３とコンペンロープ１６のことである。本実施形態では、図３に示すように、かご側メインロープ１３ａ、カウンタウェイト側メインロープ１３ｂ、かご側コンペンロープ１６ａ、カウンタウェイト側のコンペンロープ１６ｂの４本に分けて、それぞれの最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４を演算するものとする。

記憶部４２には、予め設定されたロープ揺れの許容変位量Ｄ_ｃｒ１，Ｄ_ｃｒ２，Ｄ_ｃｒ３，Ｄ_ｃｒ４が記憶されている。

管制運転判定部４３は、ロープ揺れ演算部４１によって演算された各ロープ部分の最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４と記憶部４２に記憶された許容変位量Ｄ_ｃｒ１，Ｄ_ｃｒ２，Ｄ_ｃｒ３，Ｄ_ｃｒ４とを比較して、乗りかご１４を管制運転するためのレベル（表示のみ、減速運転、サービス階の制限、待避階へ移動して休止、緊急停止など）を判定する。管制運転制御部４４は、管制運転判定部４３によって判定されたレベルに応じた管制運転を実行する。

次に、同実施形態の動作を説明する。
地震あるいは強風等によって建物１０が揺れると、加速度センサ２２ａ，２２ｂによって建物１０の揺れが検知され、その揺れ量に応じた加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２がロープ揺れ演算部４１に出力される。なお、ここではｘ方向だけに着目して説明するが、ｙ方向についても同様である。

ここで、かご位置検出器２３によって検出された乗りかご１４の現在位置を示すかご位置データＣＰをロープ揺れ演算部４１に入力することで、メインロープ１３ａ，１３ｂの長さとコンペンロープ１６ａ，１６ｂの長さが定まる。なお、メインロープ１３については、荷重センサ２４によって得られる積載荷重データＣＷを用いることで、ロープ張力を正確に求めることができる。

ロープ揺れ演算部４１は、加速度センサ２２ａ，２２ｂによって検出された加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２を用いて、メインロープ１３ａ，１３ｂとコンペンロープ１６ａ，１６ｂのそれぞれの最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４を求め、これらの値を管制運転判定部４３に出力する。

今、かご側メインロープ１３ａを例にして説明する。
図３は建物１０の振動モードとエレベータ・ロープとの関係を示す図である。

建物１０の高さをｈとすると、建物１０の振動モードｗ（ｈ）は、次のような３次曲線で近似される。

ｗ（ｈ）＝ａ_１ｈ＋ａ_２ｈ^２＋ａ_３ｈ^３ …（１）
なお、ａ_１，ａ_２，ａ_３は建物ごとに定まる係数である。これらの係数ａ_１，ａ_２，ａ_３は建物をモデル化して数値解析によって求めることもでき、また、建設後であれば実測することも可能である。

ロープ揺れ演算部４１は、建物１０の上部付近で検出された加速度データｘ¨_１と、建物１０の下部付近で検出された加速度データｘ¨_２を用いて、メインロープ１３ａの上端付近に建物揺れが作用する加速度データｘ¨_ａと下端付近に建物揺れが作用する加速度データｘ¨_ｂを求める。

この場合、第１の加速度センサ２２ａの設置位置における振動モードｗ（ｈ）の値を「１．０」とすると、図３に示した乗りかご１４とメインロープ１３ａとの位置関係から加速度データｘ¨_ａ，ｘ¨_ｂを次式で近似することができる。

ｘ¨_ａ＝ｘ¨_１×ｗ（ｈ_ａ）＋ｘ¨_２×（１−ｗ（ｈ_ａ）） …（２）
ｘ¨_ｂ＝ｘ¨_１×ｗ（ｈ_ｂ）＋ｘ¨_２×（１−ｗ（ｈ_ｂ）） …（３）
なお、ｈ_ａはかご側メインロープ１３ａの上端の高さ、ｈｂはかご側メインロープ１３ａの下端の高さである。メインロープ１３ａの上端に作用する加速度データｘ¨_ａ、下端に作用する加速度データｘ¨_ｂは、乗りかご１４が走行していれば、そのときの乗りかご１４の位置に応じて変化する。

ここで、図１の例のように、第１の加速度センサ２２ａが建物１０の上部（例えば機械室）に設置され、第２の加速度センサ２２ｂが建物１０の下部（例えば１Ｆのフロアあるいは昇降路のピット部）に設置されていたとすると、ｗ（ｈ_ａ）＝１である。これにより、上記（２），（３）式のｘ¨_ａとｘ¨_ｂは、
ｘ¨_ａ＝ｘ¨_１ …（４）
ｘ¨_ｂ＝ｘ¨_１×ｗ（ｈ_ｂ）＋ｘ¨_２×（１−ｗ（ｈ_ｂ）） …（５）
となる。

次に、具体的な演算例について説明する。
図４は１自由度モデルを用いたロープ揺れの演算方法を説明するための図である。図４では、ｘ¨_１成分とｘ¨_２成分に分けて、１自由度モデル５１，５２によりロープ揺れ量を演算する場合の例が示されている。

図中の５１は第１の１自由度モデル、５２は第２の１自由度モデルを示す。この１自由度モデル５１，５２は、予めロープ揺れ演算部４１に建物とロープとの相対変位を求めるための演算式として組み込まれている。ｍはロープの等価質量、Ｃは等価減衰係数、ｋはロープの等価バネ係数を表す。ｘ_１，ｘ_２は揺れの方向（ここではｘ方向）、ｚ_１，ｚ_２はロープ揺れ量を表す。

また、「１＋ｗ（ｈ_ｂ）」「（１−ｗ（ｈ_ｂ）」は、建物１０の揺れがメインロープ１３ａに与える影響を加味した重み付け係数であり、上述した（４）式のｘ¨_ａと（５）式のｘ¨_ｂを加えることで算出される。

ロープ揺れ演算部４１は、第１の加速度センサ２２ａから得られる加速度データｘ¨_１に重み付け係数（１＋ｗ（ｈ_ｂ））を乗じたデータを第１の１自由度モデル５１に入力する。これにより、建物１０の上部での揺れ成分を含んだメインロープ１３ａの応答変位ｚ_１（ｔ）が得られる。

続いて、ロープ揺れ演算部４１は、第２の加速度センサ２２ｂから得られる加速度データｘ¨_２に重み付け係数（１−ｗ（ｈ_ｂ））を第２の１自由度モデル５２に入力する。これにより、建物１０の下部での揺れ成分を含んだメインロープ１３ａの応答変位ｚ_２（ｔ）が得られる。

次に、ロープ揺れ演算部４１は、応答変位ｚ_１（ｔ）とｚ_２（ｔ）を加算してロープ全体の応答変位を求める（ｚ_１（ｔ）＋ｚ_２（ｔ））。これを所定時間ｔ毎に繰り返し行い、その中の最大変位δ_ｘ１を演算結果として管制運転判定部４３に出力する。

このように、２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂから得られる加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２にそれぞれに所定の重み付けを行うことで、建物揺れの成分を反映させた後、１自由度モデル５１，５２に代入してメインロープ１３ａの最大変位δ_ｘ１を求める。

また、ロープ揺れ演算部４１は、他のロープ部分であるカウンタウェイト側メインロープ１３ｂ、かご側コンペンロープ１６ａ、カウンタウェイト側のコンペンロープ１６ｂについても同様の演算処理を行い、それぞれの最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４を求めて管制運転判定部４３に出力する。

ここで、本方式による演算結果について、具体例を挙げて検証してみる。

図５は地震波のリストの一例を示す図である。図中のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の地震波は日本建築センタより入手したものである。このうち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３は実地震波、Ｎｏ．４は模擬地震動である。Ｎｏ．５〜Ｎｏ．１１の波は、強震観測網Ｋ−ｎｅｔより入手した実地震波である。

図６は上記地震波リストの中のＮｏ．７の地震波の状態を示す図であり、図６（ａ）は加速度と時間との関係、同図（ｂ）は変位と時間との関係を示している。

図７は上記地震波リストの中のＮｏ．７の地震波による建物１０の応答波の状態を示す図であり、図７（ａ）は加速度と時間との関係、同図（ｂ）は変位と時間との関係を示している。なお、ここでは、建物１０の高さが２４０ｍの例を示しているが、例えば高さ３２ｍ、６０ｍ、８０ｍ、１００ｍ、１２０ｍ、１８０ｍといったように、異なる高さについても同様に調べておく。

ここで、上記地震波リストの各地震波について、高精度な差分法による解析結果（ＦＤＭ−ａ）と、本方式の１自由度モデルによる解析結果（ＳＤＯＦ（ａ＋ｂ））とを比較すると、図８のようになる。なお、差分法によるロープ揺れの解析方法については、下記のように周知であるため、ここではその説明を省略するものとする。

「木村弘之，伊東弘晃，中川俊明，エレベータ・ロープの横振動解析（時間とともに長さの変わるロープの強制振動），日本機械学会論文集（Ｃ編），７１−７０６（２００５−６），ｐｐ．１８７１−１８７６」。

図８において、各マークが上記地震波リストの各地震波に対応した１自由度モデルの解析結果（ロープ最大変位）であり、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１の各地震波で建物高さ３２ｍ〜２４０ｍの場合についてＮＳ／ＥＷの方向を含めて複数パターンの解析結果が示されている。

なお、１自由度モデルの解析結果には振動モードの違いによる係数（４／π）を掛けてグラフ化している。また、1自由度モデルによる解析結果および差分法による高精度な解析結果を機械室最大変位ｕ_０ｍａｘで割って無次元化している。

実際のロープ最大変位ｕ_ｍａｘ（ＦＤＭ−ａ）は、１自由度モデルでの解析結果ｕ_ｍａｘ（ＳＤＯＦ（ａ＋ｂ））に係数（４／π）／１．９４を掛けることで得られる。これは、本方式を用いた場合に差分法と同等の精度でロープ揺れ量を正確に演算できることを意味する。

また、かご位置とロープ最大変位との関係の一例（建物高さ１８０ｍ、地震波Ｎｏ．７、ＥＷ方向）を図９に示す。図中の○マークは地震波Ｎｏ．７（ＥＷ方向）に対する本方式の１自由度モデルによる解析結果であり、曲線が差分法による解析結果である。これにより、乗りかご１４の位置を変えても、ロープ揺れ量を正確に演算できることがわかる。

このようにして、ロープ揺れ演算部４１は、各ロープ１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂについてロープ揺れの最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４を求めていく。管制運転判定部４３では、これらの最大変位量δ_ｘ１，δ_ｘ２，δ_ｘ３，δ_ｘ４と記憶部４２に記憶された許容変位量Ｄ_ｃｒ１，Ｄ_ｃｒ２，Ｄ_ｃｒ３，Ｄ_ｃｒ４とを比較し、その裕度に応じて管制運転のレベルを選択する。

管制運転のレベルは、次の５段階に分けられる。
・レベル１：警告表示のみ
・レベル２：減速運転
・レベル３：サービス階の制限
・レベル４：待避階へ移動して休止
・レベル５：緊急停止。

各ロープ１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂの中のいずれかの最大変位量が当該ロープの許容変位量を超えた場合に、その最大変位量と許容変位量の差が大きいほど、レベル数の高い管制運転が選択される。

具体的には、最大変位量と許容変位量の差をｄ、レベル１〜５に対する閾値をｔｈ１〜ｔｈ４とすると、管制運転判定部４３は、以下のようにして管制運転のレベルを選択し、その選択したレベルの管制運転を管制運転制御部４４に実行される。

・ｄ＜ｔｈ１ ：レベル１
・ｔｈ１≦ｄ＜ｔｈ２：レベル２
・ｔｈ２≦ｄ＜ｔｈ３：レベル３
・ｔｈ３≦ｄ＜ｔｈ４：レベル４
・ｔｈ４≦ｄ ：レベル５。

このように本実施形態によれば、２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂを用いて建物１０の揺れを２箇所で検出し、その検出結果として出力される加速度データｘ¨_１，ｘ¨_２に当該建物１０の揺れがエレベータ・ロープに与える影響を加味した重み付けを行ったデータを１自由度モデルに適用することで、ロープ揺れ量を正確に演算することができる。

また、その演算結果をもとに管制運転を行うことで、ロープの昇降路内機器への衝突・絡まり、さらには、かご内の閉じ込め事故を防止することができる。

なお、上記実施形態では、２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂの両方のデータを用いてロープ揺れ量を演算したが、建物１０の下部に設置された第２の加速度センサ２２ｂは「地震による揺れ」と「強風による揺れ」を判別するために用い、建物１０の上部に設置された第１の加速度センサ２２ａのみを用いてロープ揺れの演算を行うような構成であっても良い。

すなわち、強風によって建物１０が揺れている場合には、建物１０の下部に設置された第２の加速度センサ２２ｂでは揺れを検知しない。したがって、ロープ揺れ演算部４１では、第１の加速度センサ２２ａのみが揺れを検知している場合に「強風による揺れ」と判定し、両方の加速度センサ２２ａ，２２ｂが揺れを検知している場合に「地震による揺れ」と判定する。

「地震による揺れ」と判定した場合には、ロープ揺れ演算部４１では、第１の加速度センサ２２ａから出力される加速度データｘ¨_１を用いてロープ揺れ量を演算する。具体的には、上記（４）式，（５）式において、ｘ¨_２成分を０にして、図４の第１の１自由度モデル５１を用いてロープ揺れ量を求めることになる。

図１０に第１の加速度センサ２２ａのみを用いてロープ揺れ量を演算した結果を示す。この場合、実際のロープ最大変位ｕ_ｍａｘ（ＦＤＭ−ａ）は、第１の加速度センサ２２ａのみを用いた１自由度モデルでの解析結果ｕ_ｍａｘ（ＳＤＯＦ（ａ））に係数（４／π）／１．９２を掛けることで得られる。これにより、２つの加速度センサ２２ａ，２２ｂを用いた場合（図８参照）に比べると、多少精度は落ちるものの、差分法に近い精度でロープ揺れ量を演算できることがわかる。

「強風による揺れ」と判定した場合にも、ロープ揺れ演算部４１では、第１の加速度センサ２２ａから出力される加速度データｘ¨_１を用いてロープ揺れ量を演算する。強風時には地面は揺れないため、上記（４）式，（５）式において、ｘ¨_２成分が０であるため、図４の第１の１自由度モデル５１を用いてロープ揺れ量を求めることになる。

ただし、地震時の係数「１．９２」は、「２．０」とすれば良い。すなわち、ロープ最大変位は、第１の加速度センサ２２ａのみを用いた１自由度モデルでの解析結果ｕ_ｍａｘ（ＳＤＯＦ（ａ））に係数（２／π）を掛けることで得られる。

このように、第１の加速度センサ２２ａのみを使ってロープ揺れ量を演算する構成とすれば、第２の加速度センサ２２ｂについては既存のＰ波感知器で代用することができるため、加速度センサの数を削減することができる。

また、第２の加速度センサ２２ｂを用いて地震による揺れか強風による揺れかを判別し、地震による揺れであった場合に、その第２の加速度センサ２２ｂで得られた加速度データをもとに、建物１０の揺れ量を演算した後、その建物１０の揺れ量からロープ揺れ量を演算するような構成にしても良い。

また、第１の加速度センサ２２ａで得られた加速度データを用いて建物１０の揺れ量を演算した結果と第２の加速度センサ２２ｂで得られた加速度データを用いて建物１０の揺れ量とを比較することで、建物１０の健全性を確認することも可能である。この場合、両者の演算結果が略同じであれば、建物１０が健全であると判定でき、両者の演算結果に大きな違いがあれば、建物１０が構造的な異常が発生しているものと判定できる。

また、第２の加速度センサ２２ｂで得られた加速度データを地震による揺れか強風による揺れかを判別するのに用い、その判別結果に応じて「地震管制運転」と「強風管制運転」を選択的に実行するようにしても良い。これにより、管制運転判定部４３の負荷を軽減することができる。

なお、「強風管制運転」は、「地震管制運転」と同様にロープ揺れの大きさに応じて乗りかご１４を最寄階に停止させるなどの運転制御を行うものであるが、強風が原因の場合にはすぐに風が止むことがないため、乗りかご１４を停止させておく時間が「地震管制運転」より長く設定されているなどの違いがある。

また、上記実施形態では、単純な１自由度モデルを用いて建物とロープとの相対変位を求めたが、例えば有限要素法（ＦＥＭ:Finite Element Method）のモデルを用いることでも良い。この有限要素モデルを用いれば、建物とロープとの相対変位を細かく解析して、建物揺れに伴うロープ揺れ量をより正確に求めることができる。

（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置２１の機能構成を示すブロック図である。基本的な構成は図２と同様であり、制御装置２１は、ロープ揺れ演算部４１、記憶部４２、管制運転判定部４３および管制運転制御部４４からなる。

ここで、第２の実施形態において、ロープ揺れ演算部４１は乗りかご１４の移動に伴うロープ揺れの変位特性を推定する機能を備え、その推定結果を管制運転判定部４３に出力する。また、記憶部４２には、管制運転時に乗りかご１４を退避させておくための待避階が記憶されている。

このような構成において、管制運転判定部４３は、乗りかご１４の位置を変えながら、上述した手法によって建物揺れに対するロープ揺れの変位特性を推定し、その推定結果に基づいて乗りかご１４を予め設定された待避階に移動させるべきか否かを判断する。その結果、乗りかご１４を待避階に移動させると途中でロープ揺れが大きくなることが予想される場合には、管制運転判定部４３は、乗りかご１４を待避階に移動させずに、そこで停止させておくように管制運転制御部４４に指示を出す。

例えば、各ロープ１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂが図１２に示すような揺れ特性を持つものとする。乗りかご１４が無負荷（ＮＬ：Ｎｏ Ｌｏａｄ）で１Ｆに停止している場合に、そこから中間階付近の待避階に移動すると、かご側メインロープ１３ａとカウンタウェイト側メインロープ１３ｂの揺れが急激に大きくなることが予想される。このような場合には、乗りかご１４を移動させずに１Ｆでの休止を継続させる方が良い。

具体的には、管制運転判定部４３は、ロープ揺れ演算部４１によって推定された乗りかご１４の移動によるロープ揺れ量に基づいて、乗りかご１４の移動に伴う揺れの増加量を判断し、所定量以上に揺れが大きくなる場合に乗りかご１４をそこに停止させておき、所定量未満であれば、待避階へ移動させるといった判断を行う。これにより、地震等によって建物１０が揺れた場合に、不用意に乗りかご１４を待避階へ移動させることを防いで、乗りかご１４の安全を確保することできる。

なお、上記各実施形態では、コンペンロープ１６を有するエレベータを例にして説明したが、コンペンロープ１６のないエレベータであっても適用可能である。

また、上記実施形態では、メインロープ、コンペンロープに適用したが、ガバナロープに適用しても良い。

要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの全体構成を示す図である。 図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図３は同実施形態における建物の振動モードとエレベータ・ロープとの関係を示す図である。 図４は同実施形態における１自由度モデルを用いたロープ揺れの演算方法を説明するための図である。 図５は同実施形態における地震波のリストの一例を示す図である。 図６は同実施形態における地震波リストの中のＮｏ．７の地震波の状態を示す図であり、図６（ａ）は加速度と時間との関係、同図（ｂ）は変位と時間との関係を示している。 図７は同実施形態における地震波リストの中のＮｏ．７の地震波による建物の応答波の状態を示す図であり、図７（ａ）は加速度と時間との関係、同図（ｂ）は変位と時間との関係を示している。 図８は同実施形態における地震波リストの各地震波について、差分法による解析結果と本方式の１自由度モデルによる解析結果とを比較して示す図である。 図９は同実施形態におけるかご位置とロープ最大変位との関係の一例を示す図である。 図１０は同実施形態における第１の加速度センサのみを用いてロープ揺れ量を演算した結果を示す図である。 図１１は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図１２は同実施形態におけるかご位置と各ローブの揺れ特性との関係を示す図である。

符号の説明

１０…建物、１０ａ…機械室、１１…エレベータ、１２…巻上機、１３…メインロープ、１３ａ…かご側メインロープ、１３ｂ…カウンタウェイト側メインロープ、１４…乗りかご、１５…カウンタウェイト、１６…コンペンロープ、１６ａ…かご側コンペンロープ、１６ｂ…カウンタウェイト側のコンペンロープ、１７…コンペンシープ、１８…ガバナ、１９…ガバナシープ、２０…ガバナロープ、２１…制御装置、２２ａ…第１の加速度センサ、２２ｂ…第２の加速度センサ、２３…かご位置検出器、２４…荷重センサ、３０…通信ネットワーク、３１…監視センタ、４１…ロープ揺れ演算部、４２…記憶部、４３…管制運転判定部、４４…管制運転制御部、５１…第１の１自由度モデル、５２…第２の１自由度モデル。

Claims (6)

1. 建物の昇降路内に設置されたロープを介して昇降動作する乗りかごを備えたエレベータの制御装置において、
   上記乗りかごの位置を検出する位置検出手段と、
   上記建物の上部付近に設置された第１の加速度センサと、
   上記建物の下部付近に設置された第２の加速度センサと、
   上記位置検出手段によって検出された上記乗りかごの位置データと上記第１および第２の加速度センサから出力される各加速度データとに基づいて、上記建物の揺れが上記ロープに与える影響を加味した重み付けを行って上記ロープの揺れ量を演算するロープ揺れ演算手段と
   を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 上記ロープ揺れ演算手段は、
   上記第２の加速度センサから出力される加速度データに基づいて地震による揺れか強風による揺れか否かを判別し、上記第１の加速度センサから出力される加速度データに上記判別結果に応じた重み付けを行って上記ロープの揺れ量を演算することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
3. 上記ロープ揺れ演算手段は、上記重み付け後の各加速度データを１自由度モデルに入力して、上記建物の揺れに伴う上記ロープの変位量を時間単位で演算し、その中の最大変位を演算結果として出力することを特徴とする請求項１または２記載のエレベータの制御装置。
4. 上記ロープ揺れ演算手段は、上記重み付け後の各加速度データを有限要素モデルに入力して、上記建物の揺れに伴う上記ロープの変位量を時間単位で演算し、その中の最大変位を演算結果として出力することを特徴とする請求項１または２記載のエレベータの制御装置。
5. 上記ロープ揺れ演算手段によって得られた上記ロープの揺れの量に基づいて、上記乗りかごを管制運転するためのレベルを選択する管制運転判定手段と、
   この管制運転判定手段によって選択されたレベルに対応した管制運転を実行する管制運転制御手段と
   をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
6. 上記ロープ揺れ演算手段は、上記乗りかごの移動に伴うロープ揺れの変位特性を推定する変位特性推定手段を有し、
   上記管制運転判定手段は、上記変位特性推定手段によって推定されたロープ揺れの変位特性推定結果に基づいて上記乗りかごを予め設定された待避階へ移動させるか否かを判断し、上記乗りかごの移動によりロープ揺れが所定量以上に強くなる場合には上記乗りかごを上記待避階へ移動させずに停止させておくように上記管制運転制御手段に指示することを特徴とする請求項５記載のエレベータの制御装置。

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