JP4606681B2 - エレベーター群管理制御装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、複数台のエレベーターを効率的に管理制御するエレベーター群管理制御装置に関するものである。
背景技術
通常、複数のエレベーターが就役するビルにおいては群管理制御が行われる。群管理制御装置には、いろいろな機能があるが、輸送効率を向上させることが最も基本的な機能である。輸送効率を向上させるための具体的な機能を大別すると以下の２種類がある。
（１）呼び割り当て機能
（２）配車制御機能
ここで、呼び割り当て機能は、ホールで呼びが発生した場合に最適な応答号機を決定するものである。また、出勤時ではロビー階に複数のかごを配車するが、配車制御機能とは、呼び発生の有無に係わりなく、かごを配車・回送させる機能である。
かつては、上記呼び割り当てには、各エレベーターを割り当てたと仮定した場合について、待ち時間など群管理パフォーマンスを一定の評価式を用いて評価し、応答号機を決定する方式が主流であった。また、最近では人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）技術などが群管理制御に導入され、多数のルール群を用いて群管理制御を行うようにもなってきている。しかしながら、これらルール群はほとんどが固定したものであり、一部が学習によってパラメーター変更が行われる程度にとどまっている。
また、最近では、例えば日本国特開平６−１５６８９３号公報に開示されているように、群管理制御装置にシミュレーション機能を搭載し、一定の制御方式を用いた場合の群管理パフォーマンスをシミュレーションする方法も提案されている。しかし、この方法においても、上記呼び割り当て評価式に含まれるパラメーターを異なる値に変えてミュレションする程度にとどまっており、群管理に使用されている多くのルール群の有効・無効の切り換えや、組み合わせの変更などはできていない。これらをすべての場合についてシミュレーションを行えば、莫大な演算時間が必要となり、実用的な製品に組み込むことが不可能となるためである。
この発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、常に最適なルール群を用いて群管理制御を実施できるエベーター群管理制御装置を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明に係るエレベーター群管理制御装置は、複数のエレベーターを一群として管理制御するエレベーター群管理制御装置において、複数のエレベーターの交通需要を検出する交通需要検出手段と、検出された交通需要に基づいて近未来の交通需要を予測する交通需要予測手段と、交通需要の予測結果から近未来の交通パターンを判別する予測交通パターン判別手段と、少なくとも予測・判別された交通パターンに基づいて、近未来に適用すべき群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成するルール群候補生成手段と、生成された各ルール群の候補を評価して選定するルール群評価選定手段と、選定されたルール群を用いて制御を行う運転制御手段を備えたものである。
また、前記ルール群評価選定手段は、予測された交通需要に対して、各ルール群の候補を適用した場合の群管理パフォーマンスをシミュレーションにより予測評価するものである。
また、前記ルール群候補生成手段は、予測交通パターン判別手段の判別結果に基づいて、所定の基本的ルール群のなかからいくつかをピックアップ、もしくはパラメーター変更したものを組み合わせることによって、群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成するものである。
また、前記ルール群候補生成手段は、予測交通パターンに対応する標準ルール群として、特定の交通パターンに対して必ず適用する固定ルール群、交通状況によっては適用しない可変ルール群、パラメータ値を含むパラメータルール群の少なくとも１つ以上を含み、各ルール群の候補を、可変ルール群の各可変ルールの有効・無効とパラメータールール群の各パラメータールールのパラメーター値を変化させたものとの組み合わせにより生成するものである。
さらに、前記ルール群候補生成手段は、予測交通パターン判別手段の判別結果に基づいて、交通パターンが変化したかどうかを判定し、変化した場合にはパラメータールールのパラメーター値を標準値とその前後の値に設定したものを対象とし、変化しなかった場合にはパラメータールールのパラメーター値を前回最適ルール群で選択された値とその前後の値に設定したものを対象として、ルール群候補を生成するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は、この発明におけるエレベーター群管理制御装置の全体構成例を示すブロック図である。
図１において、１は複数のかごを効率的に管理制御する群管理制御装置、２はそれぞれ各かごを制御する各台制御装置である。なお、図１では、図面の簡略化のため、各台制御装置２は２台のみ示したが、通常は２台〜８台が群管理の対象となる。
図１に示す群管理制御装置１には、以下の１Ａ〜１Ｈの各手段が含まれており、これら各手段は、マイクロコンピューター上のソフトウェアによって構成されている。
すなわち、群管理制御装置１は、各台制御装置２との通信を行う通信手段１Ａ、ビル内に発生する複数のエレベーターの交通需要を常時モニターし、定期的に統計処理する交通需要検出手段１Ｂ、前記交通需要検出手段１Ｂの検出結果に基づき、近未来に発生する交通需要を予測する交通需要予測手段１Ｃ、前記交通需要予測手段１Ｃの予測結果に基づき、近未来に発生する交通需要の交通パターンを判別する予測交通パターン判別手段１Ｄ、群管理制御に必要なルール群を格納した群管理ルールベース１Ｅ、前記予測交通パターン判別手段１Ｄの判別結果に基づき、適用すべきルール群の候補を複数個自動生成するルール群候補生成手段１Ｆ、前記ルール群候補生成手段１Ｆの生成したルール群候補を評価し、適用すべきルール群を選定するルール群評価選定手段１Ｇ、前記ルール群評価選定手段１Ｇの選定したルール群を適用して、エレベーター全般の運転を制御する運転制御手段１Ｈを備えている。
次に、この実施の形態の動作について図２を参照して説明する。
図２は、この発明の実施の形態に係る動作の概略を表すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０では、各階での乗降人数に代表される交通需要に関する各台制御装置２からのデータを通信手段１Ａを通じて常時モニターしておき、例えば１分あるいは５分単位といった周期で定期的にこれらの交通需要データに関する統計処理を行う。この手順は交通需要検出手段１Ｂにより実施される。
次に、ステップＳ２０では、ステップＳ１０での交通需要に関する統計処理データから、例えば現時点から将来５分間といった近未来の交通需要の予測が交通需要予測手段１Ｃにより行われる。この交通需要の予測にはいくつかの方法が考えられる。例えば学習機能により、過去（前日）の同じ時間帯の交通需要を記録しておき、例えば次式により予測する方法がある。
Ｐ（ｎ）＝α×Ｐ（ｎ−１）＋（１−α）×Ｔ（ｎ−１）
Ｐ（ｎ）：当日の予測値、
Ｐ（ｎ−１）：前日の予測値、
Ｔ（ｎ−１）：前日の交通需要実測値
α：ウェイト
また、交通需要を予測する手段として、当日の時系列データを用いて予測する手段もある。例えば１分あるいは５分を単位として、過去数点のデータを記録しておき、次式により予測する。
Ｐ（ｔ）＝ａｔ３＋ｂｔ２＋ｃｔ＋ｄ
ｔ：現在時刻、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ：パラメーター
上式において、各パラメーターの値は最小自乗法を用いて決定すればよい。
さらに、上述した学習を用いた方法と時系列データを用いた予測を組み合わせた方法も考えられる。交通需要を予測する手法は他にも考えられるが、マイクロコンピューターの計算時間やメモリー容量に応じて適宜設定すれば良い。
次のステップＳ３０では、ステップＳ２０で予測された交通需要データに関して、予測交通パターン判別段１Ｄが交通パターン判別を行う。このパターン判別には例えば以下の方法がある。
まず、基本的ないくつかの交通パターンと各交通パターンに対応する代表的な交通需要データを設定しておく。そして、ステップＳ２０で予測された交通需要データと、前記各代表的な交通需要データとの自乗誤差を計算する。そして、自乗誤差が最小となる交通パターンを選択する。
また、交通パターンを判別する方法としてニューラルネット（以下ＮＮと表記）を用いる方法も考えられる。上記各交通パターンに対応する代表的交通需要データをあらかじめ設定しておくか、もしくは実測されたデータから抽出して記録しておく。この代表的交通需要データをＮＮの入力に、そして対応する交通パターンを出力するようにＮＮを構成して学習を行っておく。そうすれば、ＮＮの一般的な性質として、任意の交通需要データを入力したとき、ＮＮは交通パターンを出力するようになる。
交通パターンを判別する方法は他にもいろいろ考えられるが、従来から種々の方法が提案されているので、ここでは詳細な説明は省略する。
次に、ステップＳ４０では、ステップＳ３０までの演算結果に基づき、ルール群候補生成手段１Ｆが適用すべきルール群の候補をいくつか生成する。この手順の詳細については後述する。
ステップＳ５０では、ルール群評価選定手段１Ｇが、ステップＳ４０で生成された各ルール群候補を評価し、最良のルール群を選択する。
この各ルール群評価の方法としては、シミュレーションを行うことが最も精度が高い。具体的には、ステップＳ２０で予測された交通需要に対し、各ルール群候補を適用した場合の群管理パフォーマンスをシミュレーション予測する。すなわち、各ルール群を適用した場合の待ち時間やサービス完了時間、満員回数などをシミュレーションにより予測する。そして、シミュレーション結果を例えば次式により総合評価し、総合評価値が最良となるルール群を選択する。
（ルール群ｅの総合評価値）
＝ ｗ１×（ルール群ｅの待ち時間評価値）
＋ｗ２×（ルール群ｅの満員評価値）
＋ｗ３×（ルール群ｅのサービス完了時間評価値）
＋ｗ４×（ルール群ｅの省エネ評価値）
ｗ１〜ｗ４：ウェイト
ステップＳ６０では、運転制御手段１ＨがステップＳ５０で選択されたルール群を用いて運転制御を行う。
なお、ステップＳ１０〜Ｓ５０までの手順は、例えば５分毎に周期的・定期的に実施されるので、次の周期までステップＳ５０で選択されたルール群による運転制御が実施されることになる。
以上が本実施の形態の動作概略手順の説明である。
次に、図２におけるステップＳ４０、すなわちルール群候補生成手段１Ｆによるルール群候補生成手順について図３〜図６を参照して詳細に説明する。
図３は、ルール群候補生成のための概念を説明するための説明図であり、図４は、ルール群の例を示す説明図、図５は、ルール適用例を示す説明図である。また、図６は、ルール群候補生成手順の概略を示すフローチャートである。
この発明におけるルール群候補生成手段１Ｆによるルール群候補生成の概念は、前記予測交通パターン判別手段１Ｄの判別結果に基づいて、所定の基本的ルール群の中からいくつかをピックアップ、もしくはパラメーター変更したものを組み合わせることによって、群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成するものである。
したがって、例えば図２のステップＳ３０において予測交通需要が平常時と判定されたならば、図３Ａに示す群管理ルールベース１Ｅの中から、まず、図３Ｂに示すように平常時用標準ルール群を取り出す。そして、図３Ｂに示す平常時用標準ルール群にある各ルールの有効・無効と、パラメーター値を含むルールのパラメータ値を変化させたものを組み合わせて、図３Ｃに示すようなルール群候補を作成する。
ここで、標準ルール群の数、及び各パラメータールールの取り得るパラメーター値の数は決して少なくない。したがって、すべての組み合わせについてルール群候補を生成することは現実的ではない。特に、ステップＳ５０ですべてのルールの組み合わせについてシミュレーションによる評価を行うことは、如何に高性能のＣＰＵを使用しても演算時間上の問題が発生する。
そのため、ここでは、図３Ｂに示すように、予め標準ルール群を、固定ルール群、可変ルール群、パラメータールール群の３種類に分類しておく方法をとる。
そして、予測交通パターンに対応する標準ルール群として、固定ルール群、可変ルール群、パラメータルール群の少なくとも１つ以上を含み、各ルール群の候補を、可変ルール群の各可変ルールの有効・無効とパラメータールール群の各パラメータールールのパラメーター値を変化させたものとの組み合わせにより生成する。
ここで、固定ルール群とは、特定の交通パターンに対して有効である可能性が高く、必ず適用するルール群である。可変ルール群とは、有効であることが多いが、交通状態によっては適用しない方が待ち時間は短くなるなどもあり得るルール群である。また、パラメータールール群とは、パラメーター値を含むルール群である。
この概念及びルールの適用例を、図４及び図５を参照して説明する。
今、図２のステップＳ３０で判別される交通パターンが平常時と判定された場合を例にとる。
平常時に適用されるルールの例として、図４に示すように、以下の各ルールを考える。
・固定ルール：団子運転回避ルール、総合評価ルール：
・可変ルール：主階床待機ルール
・パラメータールール：長待ち回避ルール
なお、団子運転とは、近接して同一方向に向かうかご同士が同一階床に停止したり、また相互に追い越して、次の乗場呼びに応答したりして、複数台のかごが近くで離れず運行される状態を示す。故にかごが片寄って配車されることにより、エレベーター群としてのサービス性能が低下するので、図４に示す団子運転回避ルールでは、同一方向のかごがあれば、他のかごに割り当てないルールをいう。
また、長待ち回避とは、乗客の待ち時間がサービス指標の一つであり、予測される待ち時間の長い乗客の呼びに対して優先してかごを配車することでサービスを向上させることを言い、図４に示す長待ち回避ルールは、割り当てによって長待ちが生じるかごには割り当てを実施しないルールをいう。
今、図５に示す例では、４台のかごが就役している。ビルの停止階床は１２階床であり、１Ｆが主階床である。
図５Ａでは、ホールでの呼びがすでに割り当てられた状態である。この例で、主階床待機ルールが適用された場合、１台のかご（＃Ｂ号機）が１Ｆに配車される。一般に最も混雑するのは主階床であるので、このルールが有効である場合は多い。しかし、このルールを適用すると、常に１台のかごが主階床に配車されるので、一般に上方階のサービスは低下する。したがって、交通状態によっては適用しない方が待ち時間などが良くなる場合もある。したがって、ここの例では、このルールは可変ルールとして、その有効性をシミュレーションにより検証する対象とした。
図５Ｂでは、１０Ｆ（ＤＯＷＮ）に新規呼びが生じている。この図５Ｂで主階床待機ルールが有効でない場合は、１Ｆにかごは配車されない。また、固定ルールにある団子運転回避ルールが適用され、１０Ｆ（ＤＯＷＮ）の呼びには＃Ａ、＃Ｃの２台が割り当て候補として選択されることになる。一般に、団子運転が生じると運転効率が低下することから、ここの例ではこのルールを固定ルールとして常に適用することとした。また、総合評価ルールは割り当て候補が複数ある場合に最終的な割り当てかごを選択するためのもので、これも固定ルールとした。
そして、パラメータールールとして長待ち回避ルールが適用されている場合、長待ち回避ルールのパラメーターＴの値と新規呼び、＃Ａの呼び（７ＦＤＯＷＮ）と＃Ｃの呼び（８ＦＤＯＷＮ）の予測待ち時間によって割り当て候補が決定されることになる。予想待ち時間は、通常、次式にて計算される。
（あるかごを割り当てた場合の予想待ち時間）
＝（あるかごの当該呼び発生階への到着予想時間）
＋（当該呼び発生から現在までの経過時間）
なお、上記式及び式内の到着予想時間の計算手順は周知である。
ここで、例えば新規呼び（１０ＦＤＯＷＮ）を＃Ａに割り当てた場合の予測待ち時間が１０ＦＤＯＷＮ：２４秒、７ＦＤＯＷＮ：５０秒、８ＦＤＯＷＮ：２４秒で、＃Ｃに割り当てた場合の予測待ち時間が１０ＦＤＯＷＮ：２０秒、８ＦＤＯＷＮ：４４秒、７ＦＤＯＷＮ：４０秒であったとすると、割り当て候補は、図４に示すパラメータールールを参照して以下のようになる。
Ｔ＝３０秒の場合：＃Ｃを割り当てかごとする。（最大長待ち最小）
Ｔ＝４５秒の場合：＃Ｃを割り当てかごとする。
Ｔ＝６０秒の場合：＃Ａ、＃Ｃを割り当て候補とし、総合評価式により割り
当てかご選択。
（仮に総合評価式を予測待ち時間合計値とすれば＃Ａを選択）
以上のように、パラメータールールのパラメーター値によっては、同じ交通状況であっても割り当てかごは異なることがある。
ここで、パラメータールールのパラメーター値の種類は、ルールによっては多数になり、すべてを検証することは困難である。そこで、ここでは以下の方法をとる。この手順について図６に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ４１で交通パターン判別結果が入力されると、ステップＳ４２では判別結果が変化したかどうかの判定を行う。
ここでの交通パターン判別からルール群選定までの手順は例えば５分毎といった周期で定期的に実行される。このステップでは（５分前：平常時）→（今回：平常時）のように同じ交通パターンであったか、あるいは（５分前：出勤時）→（今回：平常時）のように変化したかどうかの判定を行う。
交通パターンが変化した場合（ステップＳ４２でＹｅｓの場合）、ステップＳ４３でパラメータールールのパラメーター値を標準値に設定したものと、その前後の値に設定したものを検証の対象とする。例えば図４に示す長待ち回避ルールで標準値を６０秒とした場合、４５秒と７５秒に設定したものを対象とする。
また、交通パターンが変化しなかった場合（ステップＳ４２でＮｏの場合）、ステップＳ４４において、前回最適ルール群で選択された値とその前後の値に設定したものを検証の対象とする。例えば図４に示す長待ち回避ルールで選択された値が４５秒であった場合、３０秒と６０秒に設定したものを対象とする。
そして、ステップＳ４５では各可変ルールの有効・無効と各パラメータールールのパラメーター値の取り得る値の組み合わせによりルール群候補を作成し、ステップＳ４６で出力する。図４に示す例では可変ルールとパラメータールールはそれぞれ１つづつである。そのため、可変ルールの有効・無効の２種類と、パラメータールールの値３種類により、合計２×３＝６種類の組み合わせが評価・検証の対象となる。
このようにすれば、全ケースを検証しなくとも、少なくともパラメータールールのパラメーター値を適正に変化させていくことができる。
以上のように、この発明によれば、複数のエレベーターを一群として管理制御するエレベーター群管理制御装置において、ビル内に発生する複数のエレベーターの交通需要を検出し、検出された交通需要に基づいて近未来の交通需要を予測し、交通需要の予測結果から近未来の交通パターンを判別し、少なくとも予測・判別された交通パターンに基づいて、近未来に適用すべき群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成し、生成された各ルール群の候補を評価して選定し、選定されたルール群を用いて制御を行うようにしたので、常に適切なルール群を用いて群管理制御を実施でき、輸送効率を向上できるという効果がある。
また、予測された交通需要に対して、各ルール群の候補を適用した場合の群管理パフォーマンスをシミュレーションにより予測評価するようにしたので、各ルール群適用時のパフォーマンスを正確に予測・把握でき、適正なルール群を選択できるという効果がある。
また、予測交通パターンの判別結果に基づいて、所定の基本的ルール群のなかからいくつかをピックアップ、もしくはパラメーター変更したものを組み合わせることによって、群管理制御ルール群の候捕を複数個自動生成するようにしたので、評価すべきルール群候補をある程度絞り込むことができ、実用時間内でルール群選定演算を実施できるという効果がある。
また、予測交通パターンに対応する標準ルール群として、特定の交通パターンに対して必ず適用する固定ルール群、交通状況によっては適用しない可変ルール群、パラメータ値を含むパラメータルール群の少なくとも１つ以上を含み、各ルール群の候補を、可変ルール群の各可変ルールの有効・無効とパラメータールール群の各パラメータールールのパラメーター値を変化させたものとの組み合わせにより生成するようにしたので、交通状況に応じた適正なルール群候補を選定することができ、ルール群選定演算を短縮できるという効果がある。
さらに、予測交通パターン判別手段の判別結果に基づいて、交通パターンが変化したかどうかを判定し、変化した場合にはパラメータールールのパラメーター値を標準値とその前後の値に設定したものを対象とし、変化しなかった場合にはパラメータールールのパラメーター値を前回最適ルール群で選択された値とその前後の値に設定したものを対象として、ルール群候補を生成するようにしたので、交通パターンの変化に応じたパラメーター値を選定することができるという効果がある。
産業上の利用分野
この発明は、複数のエレベーターを一群として管理制御するエレベーター群管理制御装置において、ビル内に発生する複数のエレベーターの交通需要を検出し、検出された交通需要に基づいて近未来の交通需要を予測し、交通需要の予測結果から近未来の交通パターンを判別し、少なくとも予測・判別された交通パターンに基づいて、近未来に適用すべき群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成し、生成された各ルール群の候補を評価して選定し、選定されたルール群を用いて制御を行うことで、常に適切なルール群を用いて群管理制御を実施し、輸送効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明におけるエレベーター群管理制御装置の全体構成例を示すブロック図、
図２は、この発明の実施の形態に係る動作の概略を表すフローチャート、
図３は、ルール群候補生成のための概念を説明するための説明図、
図４は、ルール群の例を示す説明図、
図５は、ルール適用例を示す説明図、
図６は、ルール群候補生成手順の概略を示すフローチャートである。

Claims (2)

1. 複数のエレベーターを一群として管理制御するエレベーター群管理制御装置において、
   複数のエレベーターの交通需要を検出する交通需要検出手段と、
   検出された交通需要に基づいて近未来の交通需要を予測する交通需要予測手段と、
   交通需要の予測結果から近未来の交通パターンを判別する予測交通パターン判別手段と、
   前記予測交通パターン判別手段の判別結果に基づいて、所定の基本的ルール群のなかからいくつかをピックアップ、もしくはパラメーター変更したものを組み合わせることによって、群管理制御ルール群の候補を複数個自動生成するルール群候補生成手段と、
   予測された交通需要に対して、生成された各ルール群の候補を適用した場合の群管理パフォーマンスをシミュレーションにより群管理制御中に予測評価し、その結果に基づいてルール群を選定するルール群評価選定手段と、
   選定されたルール群を用いて制御を行う運転制御手段
   を備え、
   前記ルール群候補生成手段は、予測交通パターンに対応する標準ルール群として、特定の交通パターンに対して必ず適用する固定ルール群、少なくとも１つのかごを所定の階床で待機させる所定階床待機ルールを含み交通状況によっては適用しない可変ルール群、パラメータ値を含むパラメータルール群の少なくとも１つ以上を含み、各ルール群の候補を、可変ルール群の各可変ルールの有効・無効とパラメータールール群の各パラメータールールのパラメーター値を変化させたものとの組み合わせにより生成する
   ことを特徴とするエレベーター群管理制御装置。
2. 前記ルール群候補生成手段は、予測交通パターン判別手段の判別結果に基づいて、交通パターンが変化したかどうかを判定し、変化した場合にはパラメータールールのパラメーター値を標準値とその前後の値に設定したものを対象とし、変化しなかった場合にはパラメータールールのパラメーター値を前回最適ルール群で選択された値とその前後の値に設定したものを対象として、ルール群候補を生成することを特徴とする請求項１に記載のエレベーター群管理制御装置。

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