專利名稱：控制電梯組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制由幾部電梯和相關(guān)的呼叫裝置所組成的電梯組的方法以及以輸入的呼叫和現(xiàn)有的控制指令所確定的方法控制各電梯的控制系統(tǒng)。
群組控制的目的，是以適當(dāng)方式在屬于同一組的電梯中分配運(yùn)輸任務(wù)。其目的是以最佳方式操作該組電梯，以保證以盡可能高的效率為顧客服務(wù)。一個(gè)適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)是盡量減少顧客的平均等待時(shí)間(從顧客到達(dá)到電梯到達(dá)的時(shí)間)。也可用其他標(biāo)準(zhǔn)作為控制的基礎(chǔ)。與群組控制有關(guān)的變量包括呼叫次數(shù)，一天中的時(shí)間及目標(biāo)樓層。
本發(fā)明的群組控制方法是基于一種決定分析，在電梯每次到達(dá)系統(tǒng)需要決定去選擇哪種操作選擇的點(diǎn)(即通過或停止在某一層)時(shí)，都要進(jìn)行該分析。該決定分析包括通過對(duì)決定作出后的系統(tǒng)情況進(jìn)行模擬，來研究由不同可選擇控制行為所產(chǎn)生的結(jié)果。由此，在現(xiàn)有信息的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電梯控制。該信息包括電梯的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及與這些電梯有關(guān)的呼叫。另外，通常的客流類型及數(shù)量，即不同方向上的預(yù)計(jì)客流量，可從每周或每日的客流統(tǒng)計(jì)導(dǎo)出。但統(tǒng)計(jì)無法提供關(guān)于決定所涉及的實(shí)際時(shí)間間隔內(nèi)的具體到達(dá)事件的準(zhǔn)確信息。
必須最大限度地優(yōu)化對(duì)電梯組中的電梯的控制。在做出控制決定時(shí)，本方法結(jié)合選定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來考慮決定產(chǎn)生的后果，并甚至考慮到將來可能的到達(dá)事件。為實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，本發(fā)明的特征在于，當(dāng)控制系統(tǒng)必須在兩個(gè)或更多個(gè)可能行動(dòng)之間作決定時(shí)，通過研究由各可選擇決定所產(chǎn)生的結(jié)果而實(shí)時(shí)執(zhí)行了一種系統(tǒng)的決定分析，所述結(jié)果是通過利用蒙特-卡羅(Monte-Carlo)方法對(duì)各種選擇決定下的電梯系統(tǒng)的未來行為進(jìn)行模擬而估算出來的，對(duì)與電梯系統(tǒng)的現(xiàn)行狀態(tài)有關(guān)的未知量及新的外界未來事件以隨機(jī)方式產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)，而且在該決定分析的結(jié)果的基礎(chǔ)上做出控制決定。在Monte-Carlo式模擬中，根據(jù)設(shè)定的分布隨機(jī)選取與決定環(huán)境有關(guān)的未知量。當(dāng)用Monte-Carlo模擬來模擬系統(tǒng)的行為時(shí)，在各分支點(diǎn)各分支的實(shí)現(xiàn)選擇均隨機(jī)地選取。
本發(fā)明的方法以一種系統(tǒng)的方式，優(yōu)化了用于電梯組控制的決定。該方法適用于所有交通場合，從而能使用同樣唯一的系統(tǒng)。在作控制決定時(shí)考慮了可能的未來變化，如新的呼叫或新顧客。該系統(tǒng)允許對(duì)優(yōu)化中所考慮的量進(jìn)行自由選擇。本發(fā)明的方法可方便地用于不同的電梯系統(tǒng)。各系統(tǒng)的特點(diǎn)，包括電梯間造成的限制，均在系統(tǒng)運(yùn)行中得到了真實(shí)的考慮。
下面，將結(jié)合附圖，通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。在附圖中

圖1是表示電梯組原理的圖示;
圖2顯示了電梯在判定點(diǎn)處的運(yùn)行選擇和階段;
圖3顯示了根據(jù)內(nèi)部模擬器所用的描述的電梯運(yùn)行階段;
圖4表示本發(fā)明控制方法的框圖。
圖1顯示了包括三個(gè)電梯并可由本發(fā)明的方法控制的電梯組的原理。各電梯間1均在其升降井2中運(yùn)動(dòng)，由絞繩3懸掛并由齒輪傳動(dòng)或無齒傳動(dòng)的卷揚(yáng)馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)。該馬達(dá)由馬達(dá)調(diào)節(jié)單元5根據(jù)從電梯控制單元6收到的指令進(jìn)行控制。各電梯的控制單元6又連到組控單元7上，單元7把控制指令分到電梯控制單元6。組控單元7可與一或多個(gè)電梯控制單元6一同設(shè)置。在電梯間1內(nèi)裝有電梯呼叫鈕8和用于把信息傳達(dá)給乘客的可能的顯示器。類似地，平臺(tái)上設(shè)有帶顯示器的平臺(tái)呼叫鈕9。為控制電梯組，呼叫鈕8和9及相應(yīng)的顯示器，均由通信總線連到電梯控制單元6，以把呼叫數(shù)據(jù)傳到電梯控制器并傳到組控單元7。
決定點(diǎn)在電梯的控制中，可找出一些點(diǎn)，在那里控制系統(tǒng)必須就所要執(zhí)行的功能作出決定。下面假設(shè)對(duì)一部電梯有兩個(gè)決定點(diǎn)發(fā)出點(diǎn)、在此電梯停在某層且門已關(guān)并準(zhǔn)備出發(fā);停止點(diǎn)，在此電梯正在運(yùn)動(dòng)并正達(dá)到一層的減速點(diǎn)。
處在發(fā)出點(diǎn)且門已關(guān)上的電梯可沿上或下方向出發(fā)。若電梯仍處于停止?fàn)顟B(tài)，它可開門并給出向上或下方向的顯示。電梯也可在關(guān)門的情況下保持停止。正在運(yùn)動(dòng)的電梯可決定通過或停在某一給定層并給出向下或上的顯示。然而，并不是在所有情況下都能允許所有的選擇，因?yàn)橛幸恍┯善渌蛩卦斐傻南薅ㄇ闆r。例如，運(yùn)動(dòng)的電梯必須停在電梯呼叫所決定的層，而不能通過這些層。
電梯的運(yùn)行階段在決定點(diǎn)，系統(tǒng)作出一選擇，使電梯的運(yùn)行開始一新的階段。圖2顯示了作為根據(jù)上述決定的例子的運(yùn)行階段。在此例中，電梯運(yùn)行分七個(gè)階段。在該圖中，階段用矩形表示，而從一階段至另一階段的轉(zhuǎn)換用箭頭表示。轉(zhuǎn)換可按控制決定進(jìn)行，也可自動(dòng)進(jìn)行。在“I-DLE”階段，電梯停在停留位置(lancling)并關(guān)著門，其中沒有乘客。在此階段，系統(tǒng)可為電梯選擇三個(gè)不同的決定。按照決定“STAY”電梯將停在原地，按照決定“MOVE”電梯開始移動(dòng)并進(jìn)入“MOV-ING”階段，而按照決定“OPEN”電梯把門打開并進(jìn)入門被打開的“OPENING”階段。正在運(yùn)行即處于“MOVING”階段的電梯，可按照“PASS”決定而通過某一層，并可按照“STOP”決定進(jìn)入“STOPPING”階段，在“STOPPING”階段電梯停止而且門保持關(guān)閉。從“STOPPING”階段電梯自動(dòng)進(jìn)入“OPENING”階段。
在“OPENING”階段，電梯或正在停下，或已經(jīng)停下且門正打開。從“OPENING”階段電梯自動(dòng)進(jìn)入門打開的“OPEN”階段。從“OPEN”階段電梯進(jìn)入其間門關(guān)著且電梯保持在靜止的“CLOSING”階段。從“CLOSING”階段，若有顧客在門關(guān)閉時(shí)要進(jìn)電梯從而使門重新打開，則電梯進(jìn)入“OPENING”階段;若電梯是空的(顧客數(shù)n＝0)，則電梯進(jìn)入“IDLE”階段;且若在電梯中有乘客(n＞0)，電梯進(jìn)入“CLOSED”階段。在“CLOSED”階段，電梯靜止并關(guān)著門且其中有乘客，并在電梯出發(fā)時(shí)進(jìn)入“MOVING”階段。
群組控制的內(nèi)部模擬器在模擬模型中，要區(qū)分兩種內(nèi)部事件點(diǎn)停止點(diǎn)和裝載點(diǎn)。停止點(diǎn)是指電梯到達(dá)某層的減速點(diǎn)。裝載點(diǎn)是指當(dāng)電梯中的一部準(zhǔn)備好接收新乘客的時(shí)刻。
根據(jù)內(nèi)部事件點(diǎn)，通過考慮電梯的下一個(gè)內(nèi)部事件點(diǎn)，電梯運(yùn)行被分成圖3所示的三個(gè)階段。若電梯沒有下一個(gè)內(nèi)部事件點(diǎn)它就處于“IDLE”階段，若它的下一個(gè)內(nèi)部事件點(diǎn)是停止點(diǎn)它就處于“MOVING”階段;且若它的下個(gè)內(nèi)部事件點(diǎn)是裝載點(diǎn)它就處于“BUSY”階段。
對(duì)處于“MOVING”階段的電梯，必須總有一目標(biāo)層，該目標(biāo)層決定著下一個(gè)停止點(diǎn);而對(duì)處于“BUSY”階段的電梯，必須有一服務(wù)方向，該方向決定著電梯是服務(wù)于向上走的顧客還是向下走的顧客。這些內(nèi)部事件點(diǎn)，是在沒有任何隨機(jī)或偶然事件的情況下，在系統(tǒng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，完全單一地定義的。
只有在事件點(diǎn)，才能改變電梯的運(yùn)行階段，而且新的階段是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)及模擬中所用的所謂內(nèi)部控制來確定的。在圖3中，可分出下列的階段間轉(zhuǎn)換。
1.一“IDLE”電梯將處于閑置狀態(tài)，至少要到下一位乘客的到來，因?yàn)樯形礊樗x下一個(gè)內(nèi)部事件點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)新乘客從一不同的層發(fā)出一新的呼叫且一閑置的電梯被派去應(yīng)付這一呼叫時(shí)，該電梯進(jìn)入“MOVING”階段。在此情況下，該電梯的停止點(diǎn)將是到達(dá)對(duì)應(yīng)于新的呼叫的樓層(即目標(biāo)樓層)的減速點(diǎn)的時(shí)刻。若新呼叫來自閑置電梯所在的層，則電梯打開門并進(jìn)入“BUSY”階段。在此情況下，下一服務(wù)點(diǎn)被定為門打開的時(shí)刻且服務(wù)方向?yàn)樵摵艚械姆较?。在所有其它情況下，電梯仍維持閑置并等待呼叫。在上述情況下，與電梯出發(fā)及門打開有關(guān)的決定由模擬器的內(nèi)部控制系統(tǒng)作出。
2.當(dāng)一“MOVING”電梯到達(dá)一停止點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)決定停止而使電梯進(jìn)入“BUSY”階段，或決定通過該層而使電梯維持于“MOVING”階段。在決定停止的情況下，在電梯的事件點(diǎn)之間即在裝載和停止點(diǎn)之間的行動(dòng)，包括停下電梯、打開門并讓去往有關(guān)層的乘客下去。在決定通過的情況下，為電梯確定了確定下一停止點(diǎn)的新目標(biāo)層。若出現(xiàn)了去往電梯和其目標(biāo)層之間的某一層的新呼叫，模擬器的內(nèi)部控制系統(tǒng)就決定是否改變?yōu)殡娞荻ㄏ碌哪繕?biāo)層和相應(yīng)的停止點(diǎn)。在此情況下，電梯的運(yùn)行階段保持不變。停止或通過決定及目標(biāo)層的選擇均由模擬器的內(nèi)部控制系統(tǒng)做出。
3.當(dāng)一“BUSY”電梯到達(dá)一裝載點(diǎn)并且在其服務(wù)方向有乘客排隊(duì)等候時(shí)，隊(duì)中的第一位乘客進(jìn)入電梯并可能給出一新的電梯呼叫。在此情況下，電梯在相同的服務(wù)方向上保持在“BUSY”。乘客進(jìn)入所需的時(shí)間決定了從該裝載點(diǎn)到下一裝載點(diǎn)的事件點(diǎn)之間的間隔。
當(dāng)沒有乘客等待進(jìn)入時(shí)，電梯根據(jù)情況可進(jìn)入任何階段。若在電梯中有乘客，它將進(jìn)入“MOVING”階段。若電梯是空的，內(nèi)部控制系統(tǒng)決定電梯是保持在“IDLE”還是進(jìn)入“MOVING”階段以找地方停放或服務(wù)于停留位置呼叫，或者是否進(jìn)入沿另一服務(wù)方向的“BUSY”階段。在確定事件點(diǎn)之間的間隔時(shí)，系統(tǒng)考慮開和關(guān)門所需的時(shí)間、光電池延遲、出發(fā)延遲及電梯去往目標(biāo)層所需的時(shí)間。
對(duì)服務(wù)于停留位置呼叫，模擬中所用的內(nèi)部控制采取集中原則。這意味著一運(yùn)動(dòng)的電梯將應(yīng)付其服務(wù)方向上的所有停留位置呼叫，除非它已滿載。一處于閑置的電梯被派去服務(wù)于最近的停留位置呼叫。若不存在這種呼叫，則電梯被停放。可停放電梯的樓層取決于客流狀況。
控制的實(shí)施在本發(fā)明的方法中，進(jìn)行了圖4所示的運(yùn)行。電梯的群組控制系統(tǒng)知道與電梯有關(guān)的基本事實(shí)，如電梯數(shù)目、層數(shù)、電梯類型、及關(guān)閉和打開門的時(shí)間和相應(yīng)的延遲。它還了解那些甚至不由優(yōu)化控制方法決定的功能特性，如固定的停放層和區(qū)間分配。另外，群組控制系統(tǒng)接收根據(jù)統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)行日期及時(shí)間對(duì)每層的客流所作的估計(jì)。對(duì)停留位置呼叫，假定只知道發(fā)出的時(shí)間。根據(jù)從電梯載重裝置獲得的重量數(shù)據(jù)，假定知道電梯中的乘客人數(shù)。
當(dāng)電梯到達(dá)一決定點(diǎn)時(shí)，群組控制系統(tǒng)通過電梯控制系統(tǒng)得知這點(diǎn)。群組控制系統(tǒng)能得到組中每部電梯的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及停留位置呼叫狀態(tài)數(shù)據(jù)。決定狀態(tài)中可能的選擇，由組控制單元7中的計(jì)算機(jī)，根據(jù)諸如圖2所示的運(yùn)行模型來確定。由于電梯組包括幾部電梯，必須為每部電梯考慮可能的選擇決定。例如，若組由L部電梯組成，且每部有C種決定選擇，則整個(gè)系統(tǒng)的決定選擇數(shù)為m＝CL。實(shí)際的選擇會(huì)因運(yùn)行環(huán)境及各種情況下的要求而有很大不同。
在確定決定選擇之后，計(jì)算機(jī)為決定環(huán)境的未知量隨機(jī)選取給定數(shù)目的不同實(shí)現(xiàn)，如停留位置呼叫背后的乘客數(shù)和目標(biāo)層，以及將來的新的外部事件，如新乘客的到達(dá)時(shí)刻、出發(fā)層及目標(biāo)層。該選擇是在一種客流估計(jì)的基礎(chǔ)上作出的，而該估計(jì)是根據(jù)下面將要描述的統(tǒng)計(jì)作出的。
在每輪隨機(jī)選取之中，在確定了實(shí)現(xiàn)之后，進(jìn)行對(duì)電梯系統(tǒng)的模擬。對(duì)同一實(shí)現(xiàn)，最好考慮所有的決定選擇，以減小在比較各種選擇優(yōu)點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的隨機(jī)誤差。在進(jìn)行模擬時(shí)，在所遇到的所有決定環(huán)境下，都遵守以前確定的給定控制策略，如集中控制。模擬覆蓋了事先確定的時(shí)間間隔。
在模擬之后，計(jì)算出各種決定選擇的費(fèi)用。需要求極小的目標(biāo)函數(shù)包括諸如乘客等待時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間或相當(dāng)?shù)膮?shù)，或若干因素的組合;在后一種情況函數(shù)也可包括電梯出發(fā)次數(shù)或其運(yùn)行距離等量。一種決定選擇的費(fèi)用是為該模擬期間所選的費(fèi)用函數(shù)的累積結(jié)果。在進(jìn)行了預(yù)定數(shù)目的模擬之后，平均費(fèi)用最低的選擇被選作待實(shí)現(xiàn)的決定。
實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)生假設(shè)各層上乘客的到達(dá)按泊松(Poisson)過程發(fā)生。因?yàn)樵诿總€(gè)呼叫背后至少有一名乘客，采用下面的公式P｛x＝1+n｝＝(λt)n/n！＊e-λt其中λ代表從有關(guān)樓層沿所述討論的方向行進(jìn)的乘客到達(dá)的強(qiáng)度，而t是呼叫維持有效的時(shí)間長度。若呼叫背后的某些乘客已進(jìn)入電梯，則泊松分布必須依賴于已進(jìn)入的乘客ns。在此情況下，等待進(jìn)入的乘客數(shù)遵從下列分布P{x=1+n|x≥nx}=(λt)n/n!*[Σj=ns-1∞((λt)j/j!)]-1]]>其中n≥ns≥1。
類似地，需要隨機(jī)選取停留位置呼叫背后的顧客的目的地。這些目的地的分布取決于客流量強(qiáng)度λij，其中角標(biāo)i和j代表出發(fā)和目的層。從層i至層j的顧客數(shù)從下列分布得到P{i→j｜i↑}=λij/(Σλik)
向下行進(jìn)的乘客數(shù)分布以相應(yīng)的方式計(jì)算。另外，以類似方式計(jì)算電梯間呼叫背后的乘客數(shù)分布，但其精確值對(duì)模擬來說并不重要。
根據(jù)泊松過程假設(shè)，新乘客到來之間的間隔是從指數(shù)分布彼此獨(dú)立地隨機(jī)選取的。對(duì)新的乘客，進(jìn)入的樓層、方向及目的地也是隨機(jī)選取的。從決定時(shí)刻開始起的一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生新的乘客。
在構(gòu)成第一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，這些量不是隨機(jī)選取的。相反，最好賦予它們最可幾值，以得到最典型的實(shí)現(xiàn)。
以上，結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了描述。但是，這些描述不應(yīng)被理解為限制性的，而本發(fā)明的實(shí)施例可在所附權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)自由地變化。例如，在較短的間隔內(nèi)出現(xiàn)的決定環(huán)境，可在選擇最佳決定時(shí)，通過考慮這些決定選擇的所有組合而予以處理。
權(quán)利要求
1.用于控制由幾部電梯及相聯(lián)的呼叫裝置組成的電梯組和以輸入的呼叫及已有的控制指令所確定的方式控制各部電梯的控制系統(tǒng)的方法，其特征在于當(dāng)控制裝置必須在兩個(gè)或更多個(gè)可能行動(dòng)之間作出決定時(shí)，通過研究由各種選擇決定產(chǎn)生的結(jié)果來實(shí)時(shí)進(jìn)行一系統(tǒng)的決定分析，所述結(jié)果是通過用Monte-Carlo方法模擬電梯系統(tǒng)在每種選擇決定下的未來行為而估算出來的，對(duì)該模擬對(duì)與電梯系統(tǒng)的現(xiàn)行狀況有關(guān)的未知量及新的外部未來事件隨機(jī)產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)，且控制決定是在該決定分析的基礎(chǔ)上作出的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于對(duì)與電梯系統(tǒng)的現(xiàn)行狀態(tài)及新的外界事件有關(guān)的所有未知量產(chǎn)生了不同實(shí)現(xiàn)，且對(duì)每個(gè)決定選擇的每種實(shí)現(xiàn)單獨(dú)進(jìn)行模擬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)是根據(jù)估算的客流強(qiáng)度產(chǎn)生的，所述實(shí)現(xiàn)規(guī)定停留位置呼叫背后的乘客數(shù)和目標(biāo)層及關(guān)于新乘客的出發(fā)和目的層及到達(dá)時(shí)間的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于在電梯系統(tǒng)模擬中遇到的隨后的決定是根據(jù)給定的預(yù)先選定控制策略作出的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于在模擬中采用了集中控制策略。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于考慮預(yù)定目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果進(jìn)行了決定分析。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于控制決定是通過選取在重復(fù)模擬中的導(dǎo)致最佳平均效果的選擇而選出的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于目標(biāo)是減小乘客的平均等待時(shí)間或行進(jìn)時(shí)間或有效呼叫的平均數(shù)目或它們的任何加權(quán)組合，該組合可能還包括電梯單時(shí)間內(nèi)的出發(fā)次數(shù)及運(yùn)動(dòng)的電梯的平均數(shù)目，且后兩個(gè)數(shù)目得到適當(dāng)?shù)募訖?quán)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于與不同電梯有關(guān)但幾乎同時(shí)發(fā)生的決定環(huán)境的相互關(guān)聯(lián)，通過考慮這些電梯的可能決定選擇的不同組合而得到考慮。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于對(duì)每個(gè)決定選擇都把同樣的實(shí)現(xiàn)用于未知量。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于對(duì)所產(chǎn)生的結(jié)果的估算的模擬是在預(yù)定時(shí)間內(nèi)實(shí)施的。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于產(chǎn)生事件的時(shí)間是從決定時(shí)刻開始的預(yù)定時(shí)間間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制由若干電梯及相關(guān)的呼叫裝置組成的電梯組的方法。用于控制電梯的控制系統(tǒng)，以輸入的呼叫及已有控制指令所確定的方式，控制各電梯。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)控制系統(tǒng)必須在兩個(gè)或多個(gè)控制選擇之間作出決定時(shí)，通過研究各選擇決定產(chǎn)生的后果，進(jìn)行系統(tǒng)的決定分析。為進(jìn)行模擬，對(duì)與電梯系統(tǒng)的現(xiàn)行狀態(tài)有關(guān)的未知量和新的外部未來事件隨機(jī)產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)決定分析的結(jié)果作出控制決定。
文檔編號(hào)B66B1/18GK1079201SQ93105680
公開日1993年12月8日 申請(qǐng)日期1993年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月7日
發(fā)明者喬瑪·維特瑪, 塞繆里·阿爾托 申請(qǐng)人:科尼電梯有限公司