CN101511717B - 电梯系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

在同一提升间中行驶的一对电梯车厢(10，11)可使它们的位置能探测出(20-23，29-32)而为它们各位置提供一位置信号(35，37)，而由后者可导出速度信号(64，65)；作为所述车厢的速度(V(U)，V(L))的所有可能组合的函数，构成有用于制动和安全装置的安全停车距离(B，S)的查询表。对所述车厢的同时发生的速度的安全停车距离与所述车厢间的实际距离进行比较，提供了使此一或多个车厢的制动器(49，50)下落的信号(85，98，99)，而当两车厢变得较近或加速度探测器(117，118)测定出一车厢将落下时，则提供用于起动所有车厢的安全装置(18，18a，19，19a)的信号(82)。

Description

电梯系统及操作方法

技术领域

本发明涉及在单个电梯井道内工作的多台电梯，为两个轿厢在制动时以及用安全装置停动时所有可能的速度确定相邻轿厢之间当前的安全停车距离；周期性地或连续地将相邻轿厢之间的实际距离与其做比较；响应于确定出其他的分离保险手段失效而接合一个或多个轿厢的制动器，且响应于确定可能的制动失效或当轿厢处于自由下落时，便接合这些轿厢的安全装置。 

背景技术

众所周知通过在各电梯井道内使超过一个的电梯轿厢行驶可减少建筑物内电梯服务所需的空间。假若呼叫指配受到限制而且是不完全的，则可保障电梯轿厢之间避免碰撞。但由于许多的呼叫并不能被指配，因而这样的系统不会增加有效的服务性能。有关例子阐述于美国专利5419914、6360849与2003/0164267中。 

在美国专利5877462中，电梯停动请求被处理成根据适用于两个轿厢的速度对位置的分布曲线，确保一个轿厢在另一轿厢仍在停靠层时不会到达该层。 

为了使得一个电梯井道内几个轿厢所取得的服务接近若干电梯井道内的轿厢可取得的服务水平，就必须不仅保证这些轿厢保持分离，还要允许这些轿厢响应服务呼叫具有最大限度的移动量。 

发明内容

本发明的目的包括：安全地最大化由单一电梯井道中行驶的一个以上轿厢所提供的电梯服务；在单一电梯井道中应答呼叫的多个轿厢可自由地移动，同时保证轿厢分离；如果一个轿厢处于自由下落则停止电梯井道中的多个轿厢；以及利用在同一电梯井道中行驶的多个轿厢改进电梯服务。 

根据本发明，对于在同一电梯井道中运行的一对相邻轿厢的所有速度组合，确定安全停车距离的指示；将相邻轿厢间的实际距离连续地与预定的安全距离比较；当其他轿厢的分离软件(或硬件)已失效时，出现第一级指示；这会导致一或多个轿厢的制动器接合；当制动器一般由于 制动器失效而未阻止相邻轿厢形成更靠近的间隔时，出现第二级指示；此时两个轿厢的安全装置接合。 

上述比较可通过由某个公式制成的一或多个表，或在有需要时通过实时地处理数据来制成。 

虽然这里公开的内容是说仅当轿厢速度超过阈值时才接合轿厢的制动器，但本发明也可由用来确定仅当一或多于一个轿厢响应上述第一级指示时才应使用制动器的那种或者另一种准则来实施。 

进一步根据本发明，加速度传感器检测自由下落中的轿厢并接合多轿厢电梯井道中的所有轿厢的安全装置。 

通过如附图所示的下述详细的示例性实施方式的描述将更清楚本发明的其他目的、特点与优点。 

附图说明

图1是在同一电梯井道中行驶的一对电梯轿厢的局部透视图，以及可引入本发明的设备的相关框图。 

图2是阐明本发明工作原理的功能框图。 

具体实施方式

参看图1，具有电梯井道9的电梯系统8包括均在电梯井道9中行驶的上轿厢10与下轿厢11。在该电梯井道中有耐用的编码钢带，例如带有冲在其上的编码的不锈钢带14。不锈钢带14在电梯井道的两个固定部件16，17之间延伸。每个轿厢均具有传统的双向安全装置18，18a，19，19a，它们相对于两条导轨(未示出)按传统方式运行。然而，可使用配重安全装置来取代下安全装置18、19，或也可采用其他形式的安全装置。 

每个电梯轿厢上有两个位置传感器：上轿厢10有上(U)位置传感器20和下(L)位置传感器21，下轿厢11有上位置传感器22与下位置传感器23。各位置传感器与对应的相关电路29-32将上轿厢与下轿厢的位置信息35-38提供给冗余处理器41、42以及上轿厢控制器45与下轿厢控制器46。如图2所示，每当轿厢处于危险间隔/速度关系时，冗余处理器41、42会操作各轿厢的马达/制动系统49、50的制动器或接合上轿厢与下轿厢的安全装置。不用钢带，通过安装于轿厢上的装置，用磁学或光学方法阅读安装在电梯井道或平台上的叶片来提供位置/速度反馈。可以采用位置/速度反馈的形式。 

参看图2，线路35上的上轿厢位置信号UPOS(U)从上轿厢10上的 上位置传感器20发出，输送给微分器60，线路37上指示下轿厢位置的信号UPOS(L)从下轿厢11上的上位置传感器22发出，输送给微分器62。这样就提供了线路64上的上轿厢速度信号V(U)，以及线路65上的下轿厢速度信号V(L)。 

现作这样的约定：向上行驶对应于正速度，向下行驶对应于负速度，电梯井道中的位置都是正的。当然，当轿厢以相反方向相互驶离或当一个轿厢驶离另一轿厢且另一轿厢停动时，不存在危险。 

本发明的公开实施方式假定在同一电梯井道中行驶的轿厢的调度(对轿厢的呼叫指派)以及运动控制被设计成以不相互干扰即不碰撞的方式正常地运行多个轿厢。本发明考虑到了软件或硬件失效可能导致设计的轿厢安全操作不安全，通过轿厢的制动器或安全装置本发明将探测并调节这样的不安全性。 

这里所述的实施方式是以简单的形式给出，其中产生出如下所述的表以确定最小制动距离、停车距离(B)，用以认定导致轿厢相互靠得太近的电梯正常控制的失误。如果轿厢靠近的距离短于此制动距离，便将应用相邻轿厢中一个或两个的制动器。这些表是作为多个固定值的函数，以及作为上轿厢速度和下轿厢速度的函数。如以下公式所示，可指示要应用制动器的停车距离(B)是利用因子，Δt，对于上、下轿厢速度的所有可能组合确定的，其中因子Δt是一时间段，表明在确定有安全问题后接合制动器所需的时间，该时间段通常为数百毫秒级别。它是产生上述表中的一个固定因子。 

停车距离(B)＝V(U)Δt+1/2A(U)Δt²+[V(U)+A(U)Δt]²/2D(U)+V(L)Δt+1/2A(L)Δt²+[V(L)+A(L)Δt]²/2D(U)+K(B) 

其中，K(B)＝制动器距离偏差常数，它是可选择的， 

V＝速度 

A＝加速度，根据轿厢的过平衡设定， 

D＝减速度＝[F(B)-W。]/m 

其中，F(B)＝制动器所加的力 

W。＝轿厢的过平衡(净)重 

m＝轿厢加配重的质量 

第一项是上轿厢速度乘Δt。第二项用到因子A(U)，它表示当上轿 厢的马达放松对轿厢控制时上轿厢的假定加速度，即使该轿厢仍然通过绞缆轮系到配重。此因子是空轿厢与配重间重量过平衡差的函数，在此假定它与满轿厢与配重间重量差相同。第二项是上轿厢加速度A(U)的1/2乘以流逝的时间因子的平方。 

等式的第三项是上轿厢的速度V(U)与上轿厢加速度A(U)乘以延迟因子Δt之积求和后的平方再除以上轿厢所取加速度D(U)之二倍的结果。该所得减速度是从制动器可以施加的停止力F(B)导出，此停止力对于该轿厢来说可以根据经验确定或依据制动器的停止力F(B)与轿厢和配重的过平衡或净重(W。)二者间的差除以轿厢与配重的总质量m用解析方法确定。 

接下去的三项与前三项相同，只是它们利用了与下轿厢(L)相关的值。 

在等式的第七项中，K(B)是制动距离的偏差常数，亦即为了进一步确保安全性，加到由该等式前六项计算出的值上的距离测度值。“安全制动距离”一词并不排除这样一种距离，它是带有或不带有该偏差常数的大于最小安全制动距离的一个预定量。这一事实由于一旦轿厢相互靠近小于“安全制动距离”时就需要安全地制动而固有的。 

对上轿厢与下轿厢二者速度的所有可能组合通过前述公式确定了安全制动距离，停车距离(B)，并利用其形成了一种表，所述表可以用来在任意时刻确定作为上轿厢的现行速度与下轿厢的现行速度二者的函数的当前安全制动距离。图2示出了这样的表66，其表示冗余处理器41中的操作。 

在安全装置接合时使轿厢停动所需的安全停车距离，停车距离(S)，是相对于制动距离以相同方式计算，不同的是用来计算减速度的力是安全装置接合时将施加的力F(S)，且可使用或省略不同的偏差常数K(S)。若是施加了制动器而轿厢并无正常响应，由此轿厢会相互靠近得比停车距离(S)更近；这可以认为是制动器失效而必须用安全装置来阻止轿厢更进一步相互靠近。按前述方式，计算上、下轿厢速度的所有可能组合的停车距离(S)，结果列入图2的表67中。 

位置传感器20、22以及位置传感器21、23在相邻轿厢间分开一段距离。若是当轿厢相互靠近到分隔保险功能所允许的距离时，安全制动距离与安全停车距离都视作约为零，则传感器位置就必须通过从两轿厢 间的实际距离ΔP中减去所述分开的距离来计算。这可以通过加法器75中线路71上的一个常数H来调节。利用此常数H有利于将与上述式子所作的比较合并到软件内(见下文)，同时易于在软件内修改允许的分隔距离。 

轿厢之间的距离是通过在加法器75中从上轿厢位置减去下轿厢的位置而获得的，以提供线路76上的实际距离信号ΔP。线路76上的实际距离信号输送给一对比较器77、78用于与表66、67的输出79、80进行比较。这可以连续地或约每0.15秒至1.0秒周期性地进行。事实上，比较装置可置于软件内，如果希望可以并入计算结果之内。 

在本实施方式中，根据各轿厢的当前速度可在上、下轿厢之一或两者可应用线路85上的附条件接合制动器信号。为此，可将线路64上的各速度信号V(U)和线路65上的各速度信号V(L)施加到相应的双向阈值探测函数88、89上，而当各自速度高于阈值时，则线路92、93上的相关信号使得对应的“与”门94、95分别在线路98上产生接合制动器信号ENGBRK(U)或在线路99上产生ENGBRK(L)。线路98、99上的信号分别被施加给上控制器45(图1)与下控制器46。响应于这些信号，相应的控制器将促使到相应制动器49、50上的保持电流终止，例如通过打开传统的安全链，这样便脱落相关的制动器。 

提供线路98与99上的接合制动信号的条件可与此前所述的速度阈值不同，这是由于要适合本发明任何给定的实施形式。 

对于安全装置的停车距离，可将表67的输出应用到比较器78中，通过启用相应的“与”门103-106可以将其输出直接用来接合安全装置以依据从双向电平探测器109，110得到的轿厢上行或下行的指示来产生信号82。从电平探测器109、110之一得到的正输出指示轿厢是上行的，因而应接合下安全装置18与19。反之，电平探测器109、110的负输出则表明相应的轿厢正下行，因而应接合上安全装置18a，19a。 

线路81上的接合安全装置信号如图所示可应用于“或”门112上，其在线路113、114上的其他输入则来自相应的垂直加速度传感器117、118(图1)，它们当相应轿厢的向下加速度达到阈值量时便提供信号，同时保持该量一段时间使足以消除虚假脱扣。本发明的这一特点可探测出自由下落的轿厢，而由此可促使电梯井道中所有轿厢的安全装置接合。由于不处于自由下落的轿厢有可能驶向停止的轿厢，越过调度与运动控 制软件认定为安全的点，于是必须停止所有轿厢。本发明的这方面可在不考虑本发明的安全停止距离方面下加以利用，反之亦然。如有需要，可以通过对速度微分求得加速度，但传感器117、118则能更快地响应。 

冗余处理器42如同图2所述，例外的是使用了来自下传感器LPOS(U)、LPOS(L)的信号。 

来自冗余处理器41、42中任一个的在线路98上的信号可独自地影响上轿厢的控制器中的安全链的落下；类似地，任一线路99上的信号可以独自地影响下轿厢控制器46中安全链的落下。当轿厢上行时，来自任一冗余处理器41、42中在任一线路82上接合安全装置信号会驱动相应的安全装置18、19，而当轿厢下行时，则驱动相应的安全装置18a、19a。 

如果需要，除了后面有各自比较器77、78的二维表66，67，还可使用三维表，其包括作为输入的实际距离ΔP。或者也可以用其他方式实施本发明。 

这里所述的轿厢制动器可以是传统的盘式或鼓式制动器、钢索抓持器或其他停止装置。若是在一个电梯井道中存在两个以上轿厢时，则本发明可以相对于各对相邻的轿厢实施；但除了在电梯井道中最高的和为最低的轿厢，每个轿厢均涉及到一个以上的分隔保证比较。 

当有需要时，可不根据两轿厢的绝对位置来推导出相对速度，而是更直接地检测出相对速度与距离，例如借助轿厢中安装的声学、红外或射频装置，利用相对速度的多普勒效应，在短的区间上对涉及到实际位置读数的瞬时位置进行积分。 

Claims (10)

1.电梯系统，包括：

至少一个电梯井道；

在所述至少一个电梯井道内行驶的多个电梯轿厢，各轿厢均具有制动器和安全装置；

用来确定所述电梯井道内各轿厢的轿厢速度的装置；

其特征在于：

对应于所述电梯井道中各轿厢的用来提供指示相关所述轿厢向下垂直加速度的信号的装置；

装置，其用来对所述电梯井道中各相邻轿厢对的速度的所有可能的组合生成制动距离(B)，所述制动距离比用来使各所述相邻轿厢对中一个或两个轿厢停车的安全制动距离大一预定量以保持适当分离；其用来对各所述相邻轿厢对的速度所有可能的组合生成停车距离(S)，所述停车距离比借助于安全装置停止各所述相邻轿厢对的两个轿厢的安全停车距离大一预定量；其用来周期性地或连续性地确定各所述相邻轿厢对的轿厢之间的实际距离；其用于当在特定相邻轿厢对之间的所述实际距离小于与所述特定相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述制动距离(B)时，提供至少一个信号使得所述特定相邻轿厢对中一或多个轿厢的制动器启用；其用来提供指示所述实际距离小于与相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述停车距离(S)的接合安全装置信号；并且用来响应于指示表明相应的轿厢正处于自由下落中的任何所述轿厢的向下垂直加速度的信号，或是响应于所述接合安全装置信号来提供信号以接合所述电梯井道中所有所述轿厢的所述安全装置。

2.操作电梯系统的方法，该系统具有至少一个电梯井道和在所述至少一个电梯井道中行驶的多个电梯轿厢，每个轿厢均具有制动器和安全装置，所述方法包括：

确定在所述电梯井道中各轿厢的轿厢速度，

其特征在于：

为所述电梯井道中各轿厢提供指示相关轿厢向下垂直加速度的信号；

对于所述电梯井道中各相邻轿厢对的速度的所有可能组合，生成比用来使各所述相邻轿厢对中的一或两个轿厢停车的安全制动距离大一预定量的制动距离(B)以保持适当分离；

对各所述相邻轿厢对的速度的所有可能组合生成比用安全装置使各所述相邻轿厢对的两个轿厢停车的安全停车距离大一预定量的停车距离(S)；

周期性地或连续性地确定各所述相邻轿厢对的轿厢之间的实际距离；

当在特定相邻轿厢对之间的所述实际距离小于与所述特定相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述制动距离(B)时，提供至少一个信号使得所述特定相邻轿厢对中一个或多个轿厢的制动器启用；

提供指示所述实际距离小于与相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述停车距离(S)的接合安全装置信号；以及

响应于指示表明相应的轿厢正处于自由下落的任何所述轿厢向下垂直加速度的信号，或是响应于所述接合安全装置信号来提供信号以接合所述电梯井道中所有所述轿厢的安全装置。

3.操作电梯系统的方法，所述系统具有至少一个电梯井道和在所述至少一个电梯井道中行驶的多个电梯轿厢，各轿厢均具有制动器和安全装置，所述方法包括：

确定在所述电梯井道中各轿厢的轿厢速度，其特征在于：

对于所述电梯井道中各相邻轿厢对的速度的所有可能组合，生成制动距离(B)，所述制动距离(B)比用来停止各所述相邻轿厢对中的一个或两个轿厢的安全制动距离大一预定量以保持适当分离；

对于各所述相邻轿厢对的速度的所有可能组合生成停车距离(S)，所述停车距离(S)比通过安全装置停止所述各相邻轿厢对的两个轿厢的安全停车距离大一预定量；

周期性地或连续性地确定各所述相邻轿厢对的轿厢之间的实际距离(ΔP)；

当在特定相邻轿厢对之间的所述实际距离小于与所述特定相邻轿厢对的同时发生的速度相对应的所述制动距离(B)时，提供至少一个信号使得所述特定相邻轿厢对中一个或多个轿厢的制动器启用；

提供指示所述实际距离小于与相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述停车距离的接合安全装置信号；以及

响应所述接合安全装置信号，提供信号以接合所述电梯井道中所有所述轿厢的所述安全装置。

4.权利要求3的方法，其中所述制动距离(B)被导出为

制动距离(B)＝V(U)Δt+1/2A(U)Δt²+[V(U)+A(U)Δt]²/2D(U)+V(L)Δt+1/2A(L)Δt²+[V(L)+A(L)Δt]²2D(U)+K(B)

其中，K(B)＝制动距离偏差常数，其是可选择的，

V＝速度

A＝加速度，根据轿厢的过平衡设定，

D＝减速度＝[F(B)-W。]/m

其中，F(B)＝由制动器所施加的力

W。＝轿厢的过平衡(净)重量

m＝轿厢加配重的质量

所述停车距离(S)是以与所述制动距离(B)的相同的方式导出，除了由安全装置所施加的力(F(S))取代制动力(F(B))，以及安全装置制动距离偏差常数可以是与所述制动距离偏差常数(K(B))相同，与所述制动距离偏差常数(K(B))不同，或是省略所述制动距离偏差常数(K(B))。

5.电梯系统，此系统包括：

至少一个电梯井道；

在所述至少一个电梯井道中行驶的多个电梯轿厢，各轿厢均具有安全装置；

其特征在于：

对应于所述电梯井道中各轿厢用以提供指示相关轿厢向下竖直加速度的信号的装置；以及

装置，其响应于指示任何一个或多个所述轿厢向下竖直加速度而表明相应的轿厢处于自由下落的所述信号来提供信号以接合所述电梯井道中的所有所述轿厢的安全装置。

6.电梯系统，包括：

至少一个电梯井道；

在所述至少一个电梯井道内行驶的多个电梯轿厢，各轿厢均具有制动器和安全装置；

用来确定所述电梯井道内各轿厢的轿厢速度的装置；

其特征在于：

装置，其用来对所述电梯井道中各相邻轿厢对的速度的所有可能的组合，生成制动距离(B)，所述制动距离比用来停止各所述相邻轿厢对中一个或两个轿厢的安全制动距离大一预定量以保持适当分离；其用来对各所述相邻轿厢对的速度的所有可能的组合生成停车距离(S)，所述停车距离比用来通过安全装置停止各所述相邻轿厢对的安全停车距离大一预定量；其用来周期性地或连续性地确定各所述相邻轿厢对的轿厢之间的实际距离；其用于当特定相邻轿厢对之间的所述实际距离小于与所述特定相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述制动距离(B)时，提供至少一个信号以使所述特定相邻轿厢对中一个或多个轿厢的制动器启用；其用来提供指示所述实际距离小于与相邻轿厢对同时发生的速度相对应的所述停车距离(S)的接合安全装置信号；并且其响应于所述接合安全装置信号来提供信号以接合所述电梯井道中所有所述轿厢的安全装置。

7.权利要求6的电梯系统，其中用来确定速度的所述装置和用来生成制动距离(B)的所述装置对于冗余的安全装置来说是重复的。

8.权利要求6的电梯系统，其中：

对于所有所述速度组合的所述制动距离(B)和所述停车距离(S)被存储于可为相邻轿厢对的各轿厢的同时发生的速度存取的一或多个表中，以提供相应的制动距离(B)和相应的停车距离(S)。

9.权利要求8的电梯系统，其中：

所述相应制动距离(B)与所述实际距离进行比较以提供所述至少一个信号。

10.权利要求8的电梯系统，其中

所述相应停车距离(S)与所述实际距离进行比较以提供所述接合安全装置信号。

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