JP4695329B2 - エレベータ群管理方法 - Google Patents

Description

詳細な説明

本発明は、設定された目的に適合するように、乗場呼びをエレベータに割り当てるエレベータ群管理方法に関するものである。

エレベータ制御システムの多くのさまざまな仕事のうちでも、その基本的な機能は、乗場呼びの割当てである。呼び割当ての目的は、システムの特性を最適化するように、呼びをエレベータに割り当てることである。従来から最も普通に利用されてきた特性は、呼び時間と乗客待ち時間に関係している。典型的な解決策では、平均と分布をこれらの特性から計算する。

乗場呼びを割り当てるさまざまな方法がある。各エレベータ会社は、この仕事を実行するための独自の方法を有する。しかしながら、これらのすべての方法に共通な特徴は、これらの方法は、各方法を特徴付ける多くのパラメータを含むということであり、これらのパラメータは、採用した方法の動作を左右するために使用される。さまざまなトラヒック状況で、各状況に対して適切に設定されたパラメータを採用する装置を利用することが可能である。このときの目標は、建物内の主要なトラヒック状況にシステムを順応させることができることである。

従来技術に係わる制御システムでは、トラヒック検知器は、エレベータシステムの動作と状態を監視して、主要なトラヒックタイプと量を決定する。監視されるものは、典型的には、乗場呼び、カー呼び、およびエレベータ負荷等である。検知したトラヒックのタイプに応じて、このトラヒックのタイプに合わせたパラメータセットを採用する。たとえば、建物外に向かうトラヒックがピークになっているときに使用するパラメータセットは、入口階に向かう走行方向への乗場呼びに、入口階から発行される呼びよりも高い重み付けをすることができる。ピーク時間には、エレベータカー内の乗客の走行時間にさらに重み付けすることができる。目的が、２個以上の量を同時に最小化することであるときは、採用される手続は、多目標最適化と呼ばれる。

上述の方法における問題は、それぞれのトラヒック状況に対応したパラメータセットの実際の値を決定することが困難であるということであり、このパラメータセットは、パラメータバンクに記憶される。これらのパラメータは、建物のタイプ、階の数、建物内の異なる階の間の乗客の分布、エレベータ群のエレベータ数、およびエレベータの特性などの因子の影響を受けやすい。さらに、建物内のトラヒックは変りやすく、乗客数の分布が長い間一定であることなく、トラヒック検知器の動作は、不正確さ、すなわち検知誤差および検知遅れの影響を受けやすい。

実際には、パラメータバンクのパラメータセットに、個々に設定することなくほとんどの輸送便において適切に機能する妥協した値を割り当てざるを得ない。これらのパラメータ値は、たとえばシミュレーション動作に基づいて、もしくは専門家の経験に基づいて設定することができる。このような平均的なパラメータ値は、それぞれの建物やエレベータ群の場合に、最適な運転をもたらさないことは明らかである。

トラヒックのタイプに基づいてパラメータセットを変えることに関する別の問題は、重み付けする量の選択および重み付けの評価である。呼び時間、推定乗客待ち時間、乗降時間、走行時間、停止回数、カー負荷、同時カー呼びおよび乗場呼びの数などの最適化すべき多くの量がありうる。各トラヒック状況において、これらの量のうちのどれに、どれぐらい重み付けするべきか。量と重み付けを選択して、あらかじめ固定すると、これは、設計者により事前に選択がなされたことになり、建物の所有者の要求に合っていることには必ずしもならない。他方、最適化すべき量を、事前に固定すべきでないとすると、可能な方法は、建物の操作者にいくらかの自由を与え、さまざまなトラヒック状況での重み付けについて彼ら自身に決定させることである。しかしながら、全体として状況を調整することは複雑であるため、これは、適切な選択肢とはいえない。

本発明の目的は、上述の欠点を解消することである。本発明の目的の１つは、エレベータのエネルギー消費量が可能な限り低くできるような方法で、エレベータの乗客の必要を満たすことである。従来技術では、この問題は、間接的な方法を利用して、たとえば、出発の回数を最小化することにより、同時呼びの数を最大化することにより、可能な限り負荷を大きくして可能な限り少ないエレベータを用いること等により取り扱われてきた。これらの対策により、エネルギー消費を減らすことにつながるが、これらは、正確なエネルギーデータに基づいておらず、そのため、これらを用いたとき、最小ということを示すことはできず、エネルギー消費の低下の程度を示すことができるに過ぎない。逆に、本発明では、その目的は、関係するエレベータ群の現在のトラヒック状況においてエネルギー消費を最小化し、エレベータ群に対する調整と制御の基準を開示することであり、エネルギー消費を単に低下させたのではなくて、エネルギー消費を最適化したことを明確に示せるようにする。しかしながら、エネルギー消費の最小化とは、エレベータカーが全く走行しないという意味ではなく、本発明の目的は、エレベータの利用者に充分に高いサービスレベルを提供しながら、同時にエネルギー消費を最小化する方法を開示することである点に留意されたい。

本発明の特徴となる点については、特許請求の範囲を参照する。

エレベータ群のエネルギー消費を最小化するためには、さまざまなサービス状況において個々のエレベータおよびエレベータ群によって消費されるエネルギー量が実際にどれくらいであるかを知ることが本質的である。このように、エレベータ群を管理する本発明の方法は、さまざまな負荷でさまざまな距離を移動するときに各エレベータによって消費されるエネルギー量を決定することに基づいている。したがって、本発明のエレベータ群管理方法では、個別カーエネルギー消費ファイルを生成して、各階から他の各階へさまざまな負荷をもって移動するときのエネルギー消費を記載し、制御のさまざまな状況で有効なすべての呼びに応答することにより生じるエネルギー消費を最小化することを、設定された目標のうちの１つとして含むように、有効な呼びを割り当てる。すなわち、本発明のエレベータ群管理方法の基本的な出発点は、もちろんすべての呼びに応答することであり、これは、いずれの場合もエネルギーを消費するということを意味する。しかし、使用するカーの数およびさまざまな階の間のカーの移動は、すべての移動するカーのための全エネルギー量が最小になるように選択され、さらに他のすべての設定された目標も常に考慮する。

大規模なエレベータ群や高い建物の場合はとくに、使用できる追加の基準は最大待ち時間である。すなわち、最大待ち時間を決定し、エネルギー消費を同時に最小化しながら、その時間内に呼びを割り当てる。とくに、トラヒック量が少ない時間に、すなわちカーの大部分が停止していて、充分に良好なサービスが一台もしくは数台のカーを使用するのみで提供できるときに、エレベータ群に本発明の方法を使用することが好ましい。したがって本発明のエレベータ群管理方法では、トラヒック状況を連続的に監視するか、もしくはトラヒック状況を１日のうちの時間に基づいて予め決定して、トラヒック量が充分少ないときは常に、エレベータ群管理システムは、本発明の方法に切り替える。

このエレベータ群が、多数の完全に同じエレベータを含むことがよくある。このときは、別のエレベータに対するエネルギー消費ファイルを併合することができる。したがって、１つの同じファイルを、多数のエレベータのエネルギー消費を最小化することに利用できる。

本発明の方法で使用されるエネルギー消費ファイルは、さまざまな方法で作成することができる。本発明の方法では、非常に近似的な原理により生成したエネルギー消費ファイルであっても、実質的に、より低い全エネルギー消費量に導かれるため、エネルギー消費ファイルを、近似的計算またはたとえば適切な経験的評価により、数学モデルから生成できる。しかし、エネルギー消費ファイルは、計測により得られた実際の達成されたエネルギー消費値を利用して生成することが好ましい。

このように本発明のエレベータ群管理方法では、最初にエネルギー消費ファイルを作成することが好ましく、これは、３次元データベースからなる。すなわち、エネルギー消費データは、３個の変数、すなわち出発階、到着階、およびカー負荷の関数である。この後、エネルギー消費ファイルは、エレベータ群の運転中、個々の走行距離、すなわち２つの連続する停止の間の距離についての各カーに関する負荷とエネルギー消費の両方を測定することにより、連続的に最新のものにされる。測定されたエネルギー消費は、そのときエネルギー消費ファイルに記憶される。

本発明の管理方法を、新しいエレベータ群にもただちに導入できるようにするために、最初に、近似的なエネルギー消費ファイルを上述のように生成する。この後、ファイルをたとえば、測定されたエネルギー消費データで、ファイル内のデータを直接置き換えることにより、ファイルを最新のものにすることができる。しかし、この結果、ファイル中の値が連続的に変えられる状況が生じ、さまざまな変動やよく似た状況によって、最適値からかなり逸脱する可能性がある。したがって、エネルギー消費ファイルは、前述の規則に従ってファイル内のデータを測定値に変えることにより最新のものにする。この結果、時間とともに、測定値の量が増加して、ファイル内のデータが最適値に達する。

本発明のエレベータ群管理方法では、独立した容易に処理可能なデータ項目は、応答すべき階の数と、応答すべき階の間のさまざまな距離である。またカー負荷は、0〜100%の間のどれかであり、これより多いこともあるが、たとえば乗客数の最大値もしくは相対的なカー負荷に従って、適切な区分に分割することが好ましい。たとえば、エレベータカーの乗客数の最大値が10であるならば、そのときは可能な乗客数をたとえば12区分に分割できる。この区分は、輸送すべき可能な乗客数ごとの、１人から10人までの具体的な区分と、空のエレベータカーに対する区分と、エレベータカーの最大数を越えた乗客数に対する区分を有する。区分の数を増減することにより、制御方法の精度を増減することができる。

２台以上のエレベータカーが物理的に結合しているとき、この構造は、多重カーエレベータと呼ばれる。多重カーエレベータの場合、カー負荷は、たとえば、これらのカーの合計最大乗客数もしくはこれらのカーの合計相対的負荷に従って適切な区分に分割できる。たとえば２台がひとつに結合したエレベータカーの最大乗客数が20人の場合、そのときは可能な乗客数を22区分に分割することができる。この区分は、輸送すべき可能な乗客数ごとの、１人から20人までの個別のクラスと、空のエレベータカーに対する区分と、エレベータカーの合計最大乗客数を越えた乗客数に対する区分を有する。シングルカーエレベータの場合のように、区分を適切に、たとえば、これらのエレベータカーの合計負荷に従って、空のカーから満載のカーまでを10％ごとに分割することもできる。

本発明の管理方法は、従来技術と比べて、顕著な利点を有する。本方法は、どんなエレベータ群でも簡単に使用でき、取付けも簡単である。第１に、本発明の管理方法は、従来技術に係わる管理方法と比べて、エネルギー消費を顕著に節約することを可能にする。この方法を用いると、同じエレベータ群内の同じエレベータと、異なるエレベータの両方を、互いに比較することが可能であり、これにより、エネルギー消費を増加させる可能性のある欠陥を予想して突き止めることが可能になることに加えて、最良の管理方法を見つけることが可能になる。本方法は、また、異なる建物内の同じエレベータ群同士を互いに効率的に比較することばかりでなく、同じ建物内の異なるエレベータ群同士を互いに効率的に比較することを可能にする。したがって、さまざまな需要に対して最適な解決策を見つけることが可能になる。

エネルギー消費ファイルを最新のものにする一例として、近似的な評価により得られた元のエネルギー消費データが、測定による最初の実際の値の半分に過ぎなかった場合を考える。この場合、ファイルを最新のものにするために利用すべき新しいエネルギー消費値として、元のデータと新しいデータの平均を採用することができる。さまざまな測定の後、このように測定値とファイルの値の平均によりファイルを最新のものにすると、ファイルの値は、実際の値に達する。この接近は、ファイルの値と測定値との間の上述の差の半分より大きい値をファイルの値に加えることにより、加速することもできる。

以下では、添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

図１は、エレベータ群管理における本発明の装置を示すブロック図である。エレベータ群の群管理システム１に、群管理に使用するエネルギー消費ファイル２が接続される。エネルギー消費ファイル２は連続的に、周期的に、および／または必要なときに適切に、予め決められたエネルギーモデル３、オンライン測定４、数学モデル５、近似計算６、駆動システムからの実際のエネルギー消費データ７、および測定装置８を利用して整備され、最新のものにされる。最新のものにすることは、上記の方法の適切な組合せに基づいてもよい。エネルギー消費ファイルは、エレベータ群の管理システムに応答し、管理システムに、割当てに必要でありカーの移動に関係するエネルギー消費データを供給する。

エネルギー消費ファイルは、データとしてたとえば、カーに対するさまざまな出発階と到着階、カーが１つの階から別の階に移動するときのさまざまな負荷に対するエネルギー収支を含む。エネルギー収支は、消費されるまたは回収されるエネルギー量を示す。これらのデータは、カーごとでもよく、また、エレベータ群内のすべてのカーが同じであるならば、データはこれらのすべてに対して共通でもよい。

本発明の管理方法を適用したものの図示例として、図２に示す状況をまず説明する。図２は、10階建ての建物内の３個のエレベータからなるエレベータ群を示す。各エレベータは、最下階に今停止している。３個の下りの乗場呼びが、６、８、10階で同時に有効になった。

従来、待ち時間の最適化を使用するときは、これらのすべてのエレベータを出発させる。すなわち、各呼びに、異なるエレベータが応答する。このように、各呼びに、左図に示すように、できるだけ早く応答する。

反対に、右図に示す本発明の管理方法では、エネルギー消費が最適化され、その結果、２台のエレベータは停止しており、３番目のエレベータが最初、10階に行き、次に８階、６階へと行き、さらに、カー呼びに従って下方へと行く。このように、６、８回での待ち時間は、待ち時間最適化の場合よりもいくらか長くなるが、一方、エネルギー消費は、実質的に少なくなる。

この場合、本発明によるエネルギー消費最適化は、トラヒック量が少ない時間内は最もよく機能し、トラヒック量が多いときは必ずしも使用に適しているわけではないことも観察できる。たとえば、上述の場合、トラヒック量が多い状況では、３個すべての乗場呼びに応答するように意図したカーが、最初の停止階で満載になることもあり得る。この場合は、他の階での待ち時間は、不当に長くなってしまう。

図１は、本発明の装置のブロック図を示す。 図２は、従来技術と対比した本発明の方法の実用的な例を示す。

Claims (15)

1. エネルギー消費を最小限にしながら乗場呼びとカー呼びをエレベータに割り当てるエレベータ群管理方法において、該方法は、
   各階から他の各階へさまざまな負荷状態でエレベータカーが走行する各走行期間に生じるエネルギー消費を示すエレベータカー毎のエネルギー消費ファイルを生成し、該ファイルは、測定により得られた実際のエネルギー消費量を用いて更新可能であり、
   前記ファイルから読み出されたデータを基にして、割り当て得るエレベータの総エネルギー消費量を決定し、
   該エネルギー消費量の最小化を基準として最適なエレベータの割り当てを決定し、
   前記エネルギー消費量の最小化を基準として該エレベータを割り当てることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、最大待ち時間を規定し、前記呼びをその時間内に割り当て、かつエネルギー消費を最小化することを特徴とするエレベータ群管理方法。
3. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、エネルギー消費の最小化を、トラヒック量が少ないときに割当ての主たる基準として使用することを特徴とするエレベータ群管理方法。
4. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、同じエレベータ群に含まれる同じエレベータに対する前記エネルギー消費ファイルを併合することを特徴とするエレベータ群管理方法。
5. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、前記エネルギー消費ファイルを数学モデルから生成することを特徴とするエレベータ群管理方法。
6. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、前記エネルギー消費ファイルを近似計算により生成することを特徴とするエレベータ群管理方法。
7. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、前記エネルギー消費ファイルを、１つの階から別の階へさまざまな負荷状態で走行するときに実際に実現されるエネルギー消費を測定することにより生成することを特徴とするエレベータ群管理方法。
8. 請求項７に記載のエレベータ群管理方法において、測定前に、初期ファイルを近似的な経験データから構成することを特徴とするエレベータ群管理方法。
9. 請求項７に記載のエレベータ群管理方法において、前記エネルギー消費ファイルを、測定した実現されたエネルギー消費データにより最新のものにすることを特徴とするエレベータ群管理方法。
10. 請求項９に記載のエレベータ群管理方法において、前記最新化の工程において、前記測定データに対して予め決められた基準に従って、前記エネルギー消費ファイルのデータを変更することを特徴とするエレベータ群管理方法。
11. 請求項９に記載のエレベータ群管理方法において、前記最新化の工程において、前記エネルギー消費ファイルのデータを、測定されたデータで置き換えることを特徴とするエレベータ群管理方法。
12. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、前記カー負荷を前記エネルギー消費ファイルにおいて、たとえば空のカーから満載のカーまでを10%ごとに複数の区分に分割することを特徴とするエレベータ群管理方法。
13. 請求項１２に記載のエレベータ群管理方法において、負荷無しから満載までの前記カーが応答する可能な乗客数と、起こりうる過負荷に対する少なくとも１つの区分との和に、前記区分の数を等しくすることを特徴とするエレベータ群管理方法。
14. 請求項１２に記載のエレベータ群管理方法において、多重カーエレベータにおいて、区分に分割すべき負荷は、１つに結合されたカーの共通な総負荷から成り立っていることを特徴とするエレベータ群管理方法。
15. 請求項１に記載のエレベータ群管理方法において、前記エネルギー消費ファイルを３次元データベースとして実行し、前記エネルギー消費データは、３個の変数、すなわち出発階、到着階、およびカー負荷の関数であることを特徴とするエレベータ群管理方法。

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