CN103072858A

CN103072858A - 一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法

Info

Publication number: CN103072858A
Application number: CN2013100317178A
Authority: CN
Inventors: 丁宝; 张永明; 李庆超; 张进
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-05-01

Abstract

一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，涉及一种双子电梯群垂直调度方法。它是为了适应双子电梯的调度以适应客流变化及不同楼层的需求。其方法：对乘客呼梯信号进行采集；通过采集的呼梯信号、轿厢运行状态等信息，分析当前的交通模式；运用遗传算法实现动态分区控制策略，产生初始种群；对个体进行解码，计算个体的适应度值；判断适应度最高的个体是否满足双子电梯的运行规则。满足则进一步判断是否满足终止条件；不满足则舍弃该个体，进行遗传操作；选择下一代并进行交叉和变异并计算新一代的个体适应度值，重复执行遗传操作，直到直至满足终止条件为止，用最终个体的派梯方案对乘客呼叫进行响应。本发明适用于双子电梯群垂直调度。

Description

一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法

技术领域

本发明涉及一种双子电梯群垂直调度方法。

背景技术

目前，世界上现有电梯主要是单井单梯的电梯(即一个井道内只有一台电梯)，同一建筑物内多个井道内的电梯构成电梯群控系统，派生出传统的电梯调度问题。但本项发明涉及的双子电梯是一个全新的对象——双子电梯系统，示意图如附图1所示，双子电梯系统通常由楼层、电梯井道、电梯轿厢、轿厢库几部分组成。双子电梯的特点在于一井多梯，即两个电梯沿着同一个导轨，一个叠加于另一个之上，但二者既相互独立运行，又相互影响制约。因此，在同一个井道内的双子电梯就需要调度，派生出同一个井道内电梯调度问题，本项发明称之为双子电梯群垂直调度。双子电梯的调度问题，是双子电梯技术的关键技术问题之一，是双子电梯得以推广应用的基础和前提。

传统电梯群控调度方法很多，但双子电梯是一个全新的对象，其群控调度方法刚刚起步，同时群控调度算法仅是在简单的运行规则基础上，融入智能算法进行调度，例如，国外日本专利JP2007055692公开了一种单井道多轿厢电梯群控系统，通过预测各个轿厢的运行状态，结合历史最佳的控制策略，群控系统进行派梯操作，但算法收敛速度慢，不能很好的适应客流的变化及不同楼层的需求。因此，亟需一种适合双子电梯新对象、适应客流变化及不同楼层需求的优化调度方法，满足电梯实际应用需要。

发明内容

本发明是为了适应双子电梯的调度以适应客流变化及不同楼层的需求，从而提供一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法。

一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，它由以下步骤实现：

步骤一、对乘客呼梯信号进行采集，并采集双子电梯的轿厢运行方向；

步骤二、根据步骤一采集的乘客呼梯信号和双子电梯的轿厢运行状态，确定当前的交通模式；所述交通模式包括上行高峰交通模式、下行高峰交通模式和层间交通模式；

步骤三、随机生成10个长度为N*m的染色体串作为初始种群；所述N和m均为正整数；N为双子电梯所在楼的层数；m为双子电梯的轿厢；

步骤四、对步骤三中初始种群中的每一个染色体串进行解码，并计算解码后的染色体串的适应度值，10个染色体串共获得10个适应度值，并对该10个适应度值进行比较，获得其中的最大值；

步骤五、判断适应度最大值所对应的染色体串或染色体串子代是否满足现有的双子电梯的运行规则，如果判断结果为是，则执行步骤九；如果判断结果为否，则执行步骤六；

步骤六、对的步骤三中的10个染色体串进行遗传操作，并通过轮盘法和精英策略选择满足预设适应度的染色体串子代；

步骤七、按照05～0.99的概率随机从步骤六中的满足预设适应度的染色体串子代选择出Z个，并将该Z个染色体串子代进行杂交；Z为正整数；

步骤八、按照0.001～0.1的比例对步骤七中杂交后的染色体串子代中的位进行变异，并计算变异后的染色体串子代的适应度值，并返回执行步骤五；

步骤九、判断是否满足遗传算法的终止条件，若满足则采用该染色体串或染色体串子代作为控制信号，响应步骤一的乘客呼梯信号，完成一次双子电梯群垂直调度；若不满足，则返回执行步骤六。

步骤七中Z的取值采用赌轮法确定。

步骤四中计算解码后的染色体串的适应度值是通过目标函数：

获得的；式中：S为解码后的染色体串的适应度值；S_AWTi平均候梯时间；S_LWPi为长候梯时间发生率；S_RNCi系统能耗的可信度；S为电梯的可信度；w₁、w₂和w₃均为权重。

本发明是一种适合双子电梯结构的优化调度方法，可以充分发挥双子电梯群的客运优势，降低电梯能耗，使双子电梯在实际应用中更好地管理和调度。并且能够更好的适应客流变化和不同楼层的需求，可以突出楼层的个性化，同时达到候梯时间和客运能力最优的分区。本发明与现有的双子电梯群控调度方法相比，更能适应楼层客流变化及不同楼层的需求。本发明的方法可为双子电梯群的推广应用提供有效的技术支撑。

附图说明

图1是双子电梯系统的结构示意图；图2是双子电梯的悬吊原理示意图；图3是轿厢分区示意图；其中：标记21为底部轿厢拖动系统；标记22为顶部轿厢拖动系统；标记23为顶部轿厢；标记24为底部轿厢；标记25为顶部轿厢对重；标记26为底部轿厢对重；图4是双子电梯运行规则示意图；图5是本发明的双子电梯群垂直调度方法流程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，它由以下步骤实现：

原理：双子电梯垂直调度的提出：双子电梯是指同一井道中安装有两个独立的电梯，每个电梯都包含常规的组成部分：牵引驱动控制，带吊架的轿厢，配重和安全系统，但使用共同的层站门和导轨，其悬吊方式如附图2所示。由于双子电梯的特殊结构，使其群控调度与以往的调度不同。传统的电梯群控调度往往是多台电梯组合在一起，其实质是进行水平方向调度，而双子电梯在水平方向调度的基础上，存在垂直方向调度，即同一井道两个轿厢之间的调度。

双子电梯群控系统性能评价指标：

传统电梯群控系统常常使用以下几个主要的性能评价指标：

(1)平均候梯时间(AWT)

平均候梯时间是指乘客按下呼梯按钮后到所分配服务该层的电梯到达所需要的平均时间；

(2)平均运行时间(ATT)

平均运行时间是指乘客进入电梯后到乘客抵达目的楼层所需要的平均时间；

(3)长候梯时间发生率(LWP)

长候梯时间发生率是指乘客按下呼梯按钮后直到所分配的电梯到达，候梯时间超过60s的乘客所占比例；

(4)系统能耗(RNC)

电梯型号确定后，其启停一次所需能耗就已经确定。但电梯全速运行的能耗远远低于其加速和减速时的能耗。电梯停靠的次数越多，其能耗也越多，在此系统能耗通过电梯启停次数来评价；

(5)轿厢拥挤度(CRD)

轿厢拥挤度是指分配电梯所服务乘客的人数。

由于双子电梯的特殊运行特点及运行规则，使得其性能评价指标也与传统电梯不完全相同。通常分为以下7个性能评价指标：

(1)平均候梯时间(AWT)；

(2)平均运行时间(ATT)；

(3)长候梯时间发生率(LWP)；

(4)系统能耗(RNC)；

(5)轿厢拥挤度(CRD)；

(6)CCS：检测所分配的电梯是否符合运行规则；

(7)CSR：检测是否发生同一目的楼层分别乘梯的现象。

其中前五个与传统电梯相同；CRD可以避免电梯载荷不平衡的运行状态；CCS可以避免双子电梯碰撞的弊端；CSR可以避免同一目的楼层分别乘梯的运行状态。

双子电梯群控系统多目标控制：

在电梯群控系统中，考虑最多的因素是平均候梯时间，在本项发明中，对双子电梯群控系统综合考虑平均候梯时间、长候梯时间发生率和系统能耗三个因数，并给出双子电梯的目标函数一般形式：

其中，n为电梯的台数；S_AWTi、S_LWPi和S_RNCi分别为平均候梯时间、长候梯时间发生率和系统能耗的可信度；S_i为第i个电梯的可信度；w_j为权重，W_j(0，1且

在不同交通模式下，通过智能算法调整权重大小，从而既满足不同楼层乘客的需求，又降低电梯能耗。

双子电梯群垂直调度方法：动态分区控制策略往往是将楼层进行动态分区，按一定顺序将电梯服务区域结成环形，组合在一起构成一个区域。本项发明中，将电梯轿厢进行动态分区，轿厢所服务的楼层时刻在变化，其所服务楼层可以连续，也可以离散，使动态分区控制策略更加灵活，更适于双子电梯这一新对象。

在不同的交通流模式下，一个井道中的两个轿厢应该运用不同的控制策略。上行或下行高峰模式时，客流密度较重情况下，上下轿厢同时服务基站及普通楼层；层间交通模式，客流密度较轻情况下，下轿厢停靠在轿厢库，上轿厢服务所有楼层。多个井道组合在一起的双子电梯群中，每个轿厢分配大楼内的一个分区，以一座具有3组双子电梯的大楼为例，其电梯轿厢分区示意图如附图3所示，每个轿厢服务的楼层在满足双子电梯运行规则的前提下，随着客流情况时刻变化，同时分区之间可以重叠。运用遗传算法结合上述的动态分区，完成双子电梯群的优化调度。

本发明将垂直调度方法与双子电梯群控调度系统结合，群控系统通过对客流的预测和模式识别，分析各种交通模式，系统执行垂直调度方法，搜索出适合当前客流和楼层需求的最优分区方法，并结合目标函数选择最佳电梯进行服务，从而使双子电梯更好地在工程实际中运行服务。

通常在超高层建筑中需要安装几十台甚至上百台的电梯，电梯井道占用建筑核心筒面积达三分之一，双子电梯的出现，减少了电梯井道的占用面积，提高了客运能力，使高层建筑更具经济价值，同时，电梯能耗占建筑总能耗的5％～10％，降低电梯能耗对建筑节能具有重要意义。因此，双子电梯群优化调度是双子电梯实际应用中的关键之一。根据双子电梯的结构特点和客流的需求，对双子电梯群进行动态分区，并以此作为双子电梯群垂直调度的依据，运用智能算法进行优化调度，从而降低电梯能耗。本发明提出垂直调度方法，以期为双子电梯群的推广应用提供有效的技术支撑。

在前面介绍的轿厢分区中，对于一个N层有n台电梯轿厢的高楼，其共有n个轿厢分区，每个分区用一个N位二进制串x_i{i＝1，2，...，m}来表示，“1”表示指定的楼层属于该电梯分区，“0”表示指定楼层不属于该电梯分区。

以下以一栋15层大楼三个井道六台电梯为例，N＝15，m＝6，介绍运用遗传算法对双子电梯进行垂直调度方法的具体步骤：

1)对乘客呼梯信号进行采集；

2)通过采集的呼梯信号、轿厢运行状态等信息，分析当前的交通模式；

3)随机生成10个长度为N*m＝90的染色体串作为初始种群。

4)对每一个染色体串进行解码，依据目标函数形式(即

)计算初始种群每个个体的适应度值E(E＝S)。

示意图中染色体串为“000000001001001 100101000000000 000001011100000010010000000000 000000001010110 001000100000000”解码为：9，12，15层属于第一井道的上轿厢的分区；1，4，6层属于第一井道的下轿厢的分区；6，8，9，10层属于第二井道的上轿厢的分区；2，5层属于第二井道的下轿厢的分区；9，11，13，14层属于第三井道的上轿厢的分区；3，7层属于第三井道的下轿厢的分区。

5)将适应度值最高的个体判断是否满足双子电梯的运行规则(如9.1所介绍，依据各个轿厢所服务的具体楼层来判断)，防止出现同一井道中上下轿厢交错运行情况，若满足则进一步判断是否满足终止条件，否则舍弃该个体，进行遗传操作步骤。例如5，7，9，11层第一井道上轿厢服务；2，4，10，14层第一井道下轿厢服务情况，避免浪费能源和浪费运力。

6)选择下一代。通过轮盘法和精英策略选择适应度较高的子代，将具有低适应度的候选者淘汰。(轮盘法是指依据个体的适应度值所占群体比例，从而随机选择个体，即适应度值比例高的，选择的概率大，适应度比例小的，选择的概率小。精英策略是指将当代适应度最高的个体保留下来。较高和较低没有具体概念，只是说将适应度值大的个体尽量保留下来，适应度值小的个体尽量淘汰，每种目标函数其适应度值的范围都不尽相同)

7)交叉。按照一定概率(一般为0.5-0.99)从幸存个体中随机选择一些染色体杂交，保存亲代的优良基因。(一些染色体，其具体数目是通过赌轮法来确定。赌轮法是指产生一个随机数，如果这个随机数比概率值小，则进行杂交，否则不进行杂交。)

8)变异。按照一定比例(一般为0.001-0.1)对染色体串中的位进行变异，使种群多样化更能适应客流环境的变化，搜索范围更广。(一些染色体，其具体数目是通过赌轮法来确定。)

9)依据具体目标函数形式计算新一代的个体适应度值，重复执行遗传操作。

10)重复执行3-9步骤，直至满足终止条件为止，用最终个体的派梯方案对乘客呼叫进行响应。(终止条件一般是指连续几代个体平均适应度的差异小于某一个极小的阈值或是达到了最大的进化代数)。

Claims

1.一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤四、对步骤三中初始种群中的每一个染色体串进行解码，并计算解码后的染色体串的适应度值，10个染色体串其获得10个适应度值，并对该10个适应度值进行比较，获得其中的最大值；

2.根据权利要求1所述的一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，其特征在于步骤七中Z的取值采用赌轮法确定。

3.根据权利要求1所述的一种面向节能的双子电梯群垂直调度方法，其特征在于步骤四中计算解码后的染色体串的适应度值是通过目标函数：

获得的；

式中：S为解码后的染色体串的适应度值；S_AWTi平均候梯时间；S_LWPi为长候梯时间发生率；S_RNCi系统能耗的可信度；S为电梯的可信度；w₁、w₂和w₃均为权重。