CN1079201A - 控制电梯组的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制由若干电梯及相关的呼叫装置 组成的电梯组的方法。用于控制电梯的控制系统，以 输入的呼叫及已有控制指令所确定的方式，控制各电 梯。根据本发明，当控制系统必须在两个或多个控制 选择之间作出决定时，通过研究各选择决定产生的后 果，进行系统的决定分析。为进行模拟，对与电梯系 统的现行状态有关的未知量和新的外部未来事件随 机产生实现，并根据决定分析的结果作出控制决定。

Description

本发明涉及控制由几部电梯和相关的呼叫装置所组成的电梯组的方法以及以输入的呼叫和现有的控制指令所确定的方法控制各电梯的控制系统。

群组控制的目的，是以适当方式在属于同一组的电梯中分配运输任务。其目的是以最佳方式操作该组电梯，以保证以尽可能高的效率为顾客服务。一个适当的目标是尽量减少顾客的平均等待时间（从顾客到达到电梯到达的时间）。也可用其他标准作为控制的基础。与群组控制有关的变量包括呼叫次数，一天中的时间及目标楼层。

本发明的群组控制方法是基于一种决定分析，在电梯每次到达系统需要决定去选择哪种操作选择的点（即通过或停止在某一层）时，都要进行该分析。该决定分析包括通过对决定作出后的系统情况进行模拟，来研究由不同可选择控制行为所产生的结果。由此，在现有信息的基础上，优化了电梯控制。该信息包括电梯的位置及运动状态及与这些电梯有关的呼叫。另外，通常的客流类型及数量，即不同方向上的预计客流量，可从每周或每日的客流统计导出。但统计无法提供关于决定所涉及的实际时间间隔内的具体到达事件的准确信息。

必须最大限度地优化对电梯组中的电梯的控制。在做出控制决定时，本方法结合选定的优化标准来考虑决定产生的后果，并甚至考虑到将来可能的到达事件。为实现这点，本发明的特征在于，当控制系统必须在两个或更多个可能行动之间作决定时，通过研究由各可选择决定所产生的结果而实时执行了一种系统的决定分析，所述结果是通过利用蒙特-卡罗（Monte-Carlo）方法对各种选择决定下的电梯系统的未来行为进行模拟而估算出来的，对与电梯系统的现行状态有关的未知量及新的外界未来事件以随机方式产生实现，而且在该决定分析的结果的基础上做出控制决定。在Monte-Carlo式模拟中，根据设定的分布随机选取与决定环境有关的未知量。当用Monte-Carlo模拟来模拟系统的行为时，在各分支点各分支的实现选择均随机地选取。

本发明的方法以一种系统的方式，优化了用于电梯组控制的决定。该方法适用于所有交通场合，从而能使用同样唯一的系统。在作控制决定时考虑了可能的未来变化，如新的呼叫或新顾客。该系统允许对优化中所考虑的量进行自由选择。本发明的方法可方便地用于不同的电梯系统。各系统的特点，包括电梯间造成的限制，均在系统运行中得到了真实的考虑。

下面，将结合附图，通过本发明的一个实施例，对本发明作详细描述。在附图中：

图1是表示电梯组原理的图示;

图2显示了电梯在判定点处的运行选择和阶段;

图3显示了根据内部模拟器所用的描述的电梯运行阶段;

图4表示本发明控制方法的框图。

图1显示了包括三个电梯并可由本发明的方法控制的电梯组的原理。各电梯间1均在其升降井2中运动，由绞绳3悬挂并由齿轮传动或无齿传动的卷扬马达4驱动。该马达由马达调节单元5根据从电梯控制单元6收到的指令进行控制。各电梯的控制单元6又连到组控单元7上，单元7把控制指令分到电梯控制单元6。组控单元7可与一或多个电梯控制单元6一同设置。在电梯间1内装有电梯呼叫钮8和用于把信息传达给乘客的可能的显示器。类似地，平台上设有带显示器的平台呼叫钮9。为控制电梯组，呼叫钮8和9及相应的显示器，均由通信总线连到电梯控制单元6，以把呼叫数据传到电梯控制器并传到组控单元7。

决定点

在电梯的控制中，可找出一些点，在那里控制系统必须就所要执行的功能作出决定。下面假设对一部电梯有两个决定点：发出点、在此电梯停在某层且门已关并准备出发;停止点，在此电梯正在运动并正达到一层的减速点。

处在发出点且门已关上的电梯可沿上或下方向出发。若电梯仍处于停止状态，它可开门并给出向上或下方向的显示。电梯也可在关门的情况下保持停止。正在运动的电梯可决定通过或停在某一给定层并给出向下或上的显示。然而，并不是在所有情况下都能允许所有的选择，因为有一些由其他因素造成的限定情况。例如，运动的电梯必须停在电梯呼叫所决定的层，而不能通过这些层。

电梯的运行阶段

在决定点，系统作出一选择，使电梯的运行开始一新的阶段。图2显示了作为根据上述决定的例子的运行阶段。在此例中，电梯运行分七个阶段。在该图中，阶段用矩形表示，而从一阶段至另一阶段的转换用箭头表示。转换可按控制决定进行，也可自动进行。在“I-DLE”阶段，电梯停在停留位置（lancling）并关着门，其中没有乘客。在此阶段，系统可为电梯选择三个不同的决定。按照决定“STAY”电梯将停在原地，按照决定“MOVE”电梯开始移动并进入“MOV-ING”阶段，而按照决定“OPEN”电梯把门打开并进入门被打开的“OPENING”阶段。正在运行即处于“MOVING”阶段的电梯，可按照“PASS”决定而通过某一层，并可按照“STOP”决定进入“STOPPING”阶段，在“STOPPING”阶段电梯停止而且门保持关闭。从“STOPPING”阶段电梯自动进入“OPENING”阶段。

在“OPENING”阶段，电梯或正在停下，或已经停下且门正打开。从“OPENING”阶段电梯自动进入门打开的“OPEN”阶段。从“OPEN”阶段电梯进入其间门关着且电梯保持在静止的“CLOSING”阶段。从“CLOSING”阶段，若有顾客在门关闭时要进电梯从而使门重新打开，则电梯进入“OPENING”阶段;若电梯是空的（顾客数n＝0），则电梯进入“IDLE”阶段;且若在电梯中有乘客（n＞0），电梯进入“CLOSED”阶段。在“CLOSED”阶段，电梯静止并关着门且其中有乘客，并在电梯出发时进入“MOVING”阶段。

群组控制的内部模拟器

在模拟模型中，要区分两种内部事件点：停止点和装载点。停止点是指电梯到达某层的减速点。装载点是指当电梯中的一部准备好接收新乘客的时刻。

根据内部事件点，通过考虑电梯的下一个内部事件点，电梯运行被分成图3所示的三个阶段。若电梯没有下一个内部事件点它就处于“IDLE”阶段，若它的下一个内部事件点是停止点它就处于“MOVING”阶段;且若它的下个内部事件点是装载点它就处于“BUSY”阶段。

对处于“MOVING”阶段的电梯，必须总有一目标层，该目标层决定着下一个停止点;而对处于“BUSY”阶段的电梯，必须有一服务方向，该方向决定着电梯是服务于向上走的顾客还是向下走的顾客。这些内部事件点，是在没有任何随机或偶然事件的情况下，在系统参数的基础上，完全单一地定义的。

只有在事件点，才能改变电梯的运行阶段，而且新的阶段是根据系统状态及模拟中所用的所谓内部控制来确定的。在图3中，可分出下列的阶段间转换。

1.一“IDLE”电梯将处于闲置状态，至少要到下一位乘客的到来，因为尚未为它定义下一个内部事件点。当一个新乘客从一不同的层发出一新的呼叫且一闲置的电梯被派去应付这一呼叫时，该电梯进入“MOVING”阶段。在此情况下，该电梯的停止点将是到达对应于新的呼叫的楼层（即目标楼层）的减速点的时刻。若新呼叫来自闲置电梯所在的层，则电梯打开门并进入“BUSY”阶段。在此情况下，下一服务点被定为门打开的时刻且服务方向为该呼叫的方向。在所有其它情况下，电梯仍维持闲置并等待呼叫。在上述情况下，与电梯出发及门打开有关的决定由模拟器的内部控制系统作出。

2.当一“MOVING”电梯到达一停止点时，系统决定停止而使电梯进入“BUSY”阶段，或决定通过该层而使电梯维持于“MOVING”阶段。在决定停止的情况下，在电梯的事件点之间即在装载和停止点之间的行动，包括停下电梯、打开门并让去往有关层的乘客下去。在决定通过的情况下，为电梯确定了确定下一停止点的新目标层。若出现了去往电梯和其目标层之间的某一层的新呼叫，模拟器的内部控制系统就决定是否改变为电梯定下的目标层和相应的停止点。在此情况下，电梯的运行阶段保持不变。停止或通过决定及目标层的选择均由模拟器的内部控制系统做出。

3.当一“BUSY”电梯到达一装载点并且在其服务方向有乘客排队等候时，队中的第一位乘客进入电梯并可能给出一新的电梯呼叫。在此情况下，电梯在相同的服务方向上保持在“BUSY”。乘客进入所需的时间决定了从该装载点到下一装载点的事件点之间的间隔。

当没有乘客等待进入时，电梯根据情况可进入任何阶段。若在电梯中有乘客，它将进入“MOVING”阶段。若电梯是空的，内部控制系统决定电梯是保持在“IDLE”还是进入“MOVING”阶段以找地方停放或服务于停留位置呼叫，或者是否进入沿另一服务方向的“BUSY”阶段。在确定事件点之间的间隔时，系统考虑开和关门所需的时间、光电池延迟、出发延迟及电梯去往目标层所需的时间。

对服务于停留位置呼叫，模拟中所用的内部控制采取集中原则。这意味着一运动的电梯将应付其服务方向上的所有停留位置呼叫，除非它已满载。一处于闲置的电梯被派去服务于最近的停留位置呼叫。若不存在这种呼叫，则电梯被停放。可停放电梯的楼层取决于客流状况。

控制的实施

在本发明的方法中，进行了图4所示的运行。电梯的群组控制系统知道与电梯有关的基本事实，如电梯数目、层数、电梯类型、及关闭和打开门的时间和相应的延迟。它还了解那些甚至不由优化控制方法决定的功能特性，如固定的停放层和区间分配。另外，群组控制系统接收根据统计和现行日期及时间对每层的客流所作的估计。对停留位置呼叫，假定只知道发出的时间。根据从电梯载重装置获得的重量数据，假定知道电梯中的乘客人数。

当电梯到达一决定点时，群组控制系统通过电梯控制系统得知这点。群组控制系统能得到组中每部电梯的状态数据以及停留位置呼叫状态数据。决定状态中可能的选择，由组控制单元7中的计算机，根据诸如图2所示的运行模型来确定。由于电梯组包括几部电梯，必须为每部电梯考虑可能的选择决定。例如，若组由L部电梯组成，且每部有C种决定选择，则整个系统的决定选择数为m＝C^L。实际的选择会因运行环境及各种情况下的要求而有很大不同。

在确定决定选择之后，计算机为决定环境的未知量随机选取给定数目的不同实现，如停留位置呼叫背后的乘客数和目标层，以及将来的新的外部事件，如新乘客的到达时刻、出发层及目标层。该选择是在一种客流估计的基础上作出的，而该估计是根据下面将要描述的统计作出的。

在每轮随机选取之中，在确定了实现之后，进行对电梯系统的模拟。对同一实现，最好考虑所有的决定选择，以减小在比较各种选择优点时出现的随机误差。在进行模拟时，在所遇到的所有决定环境下，都遵守以前确定的给定控制策略，如集中控制。模拟覆盖了事先确定的时间间隔。

在模拟之后，计算出各种决定选择的费用。需要求极小的目标函数包括诸如乘客等待时间、运行时间或相当的参数，或若干因素的组合;在后一种情况函数也可包括电梯出发次数或其运行距离等量。一种决定选择的费用是为该模拟期间所选的费用函数的累积结果。在进行了预定数目的模拟之后，平均费用最低的选择被选作待实现的决定。

实现的产生

假设各层上乘客的到达按泊松（Poisson）过程发生。因为在每个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代表从有关楼层沿所述讨论的方向行进的乘客到达的强度，而t是呼叫维持有效的时间长度。若呼叫背后的某些乘客已进入电梯，则泊松分布必须依赖于已进入的乘客n_s。在此情况下，等待进入的乘客数遵从下列分布：

$P\{x=1+n|x\≥n_x\}={\left(\mathrm{\λt}\right)}^n/n!*[\underset{j=n_s-1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}({\left(\mathrm{\λt}\right)}^j/j!){]}^{-1}$

其中n≥n_s≥1。

类似地，需要随机选取停留位置呼叫背后的顾客的目的地。这些目的地的分布取决于客流量强度λ_ij，其中角标i和j代表出发和目的层。从层i至层j的顾客数从下列分布得到：

P{i→j｜i↑}=λ_ij/(Σλ_ik)

向下行进的乘客数分布以相应的方式计算。另外，以类似方式计算电梯间呼叫背后的乘客数分布，但其精确值对模拟来说并不重要。

根据泊松过程假设，新乘客到来之间的间隔是从指数分布彼此独立地随机选取的。对新的乘客，进入的楼层、方向及目的地也是随机选取的。从决定时刻开始起的一段时间内，产生新的乘客。

在构成第一个实现中，这些量不是随机选取的。相反，最好赋予它们最可几值，以得到最典型的实现。

以上，结合本发明的一个实施例对其进行了描述。但是，这些描述不应被理解为限制性的，而本发明的实施例可在所附权利要求书所限定的范围内自由地变化。例如，在较短的间隔内出现的决定环境，可在选择最佳决定时，通过考虑这些决定选择的所有组合而予以处理。

Claims (12)

1、用于控制由几部电梯及相联的呼叫装置组成的电梯组和以输入的呼叫及已有的控制指令所确定的方式控制各部电梯的控制系统的方法，其特征在于：当控制装置必须在两个或更多个可能行动之间作出决定时，通过研究由各种选择决定产生的结果来实时进行一系统的决定分析，所述结果是通过用Monte-Carlo方法模拟电梯系统在每种选择决定下的未来行为而估算出来的，对该模拟对与电梯系统的现行状况有关的未知量及新的外部未来事件随机产生实现，且控制决定是在该决定分析的基础上作出的。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于对与电梯系统的现行状态及新的外界事件有关的所有未知量产生了不同实现，且对每个决定选择的每种实现单独进行模拟。

3、根据权利要求1或2的方法，其特征在于实现是根据估算的客流强度产生的，所述实现规定停留位置呼叫背后的乘客数和目标层及关于新乘客的出发和目的层及到达时间的信息。

4、根据权利要求1至3的方法，其特征在于在电梯系统模拟中遇到的随后的决定是根据给定的预先选定控制策略作出的。

5、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于在模拟中采用了集中控制策略。

6、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于考虑预定目标函数的结果进行了决定分析。

7、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于控制决定是通过选取在重复模拟中的导致最佳平均效果的选择而选出的。

8、根据权利要求6或7的方法，其特征在于目标是减小乘客的平均等待时间或行进时间或有效呼叫的平均数目或它们的任何加权组合，该组合可能还包括电梯单时间内的出发次数及运动的电梯的平均数目，且后两个数目得到适当的加权。

9、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于与不同电梯有关但几乎同时发生的决定环境的相互关联，通过考虑这些电梯的可能决定选择的不同组合而得到考虑。

10、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于对每个决定选择都把同样的实现用于未知量。

11、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于对所产生的结果的估算的模拟是在预定时间内实施的。

12、根据前述权利要求中之任一项的方法，其特征在于产生事件的时间是从决定时刻开始的预定时间间隔。

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