CN111994748B - 一种高峰期电梯客流量模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高峰期电梯客流量模拟方法及系统，该方法包括下述步骤：上位机进行电梯选型与配置；模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及实际容纳的总人数，得到从高峰开始到结束的乘客总数量、乘客召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；将内外召唤发送给电梯主控制板；模拟电梯运行中，电梯主控制板将每台电梯状态反馈给上位机监控；全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；判断是否符合预期，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。本发明通过该客流模型的构建和不同电梯选型配置下模拟自动运行，可选出最满足实际要求的电梯选型和配置，很好地解决建筑物动工前电梯配置问题。

Description

一种高峰期电梯客流量模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及客流量预测技术领域，具体涉及一种高峰期电梯客流量模拟方法及系统。

背景技术

电梯客流数据的获取主要有人工统计、建模预估、视觉识别等技术，其中建立高峰客流期间乘客到达时刻预测的数学模型，可以供电梯系统的方案设计时使用，而现有的建模方法大多采用泊松分布产生电梯乘客到达的时间模型，采用蒙特卡罗样本实验方法产生乘客的召梯层和目的层的交通流模型。而在建立基于泊松分布的时间模型过程中，现在的技术并没有考虑实际客流高峰中乘客到达率随时间的变化情况，而仅仅是根据使用电梯总人数来设计一个固定的参数值，因此得到的高峰客流并不能完全贴合于实际。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提出一种高峰期电梯客流量模拟方法及系统，得到规划建筑的更加贴合实际的的全天客流模型，包括各种高峰的客流和非高峰的闲时客流，为建筑物动工前就选择好合理的电梯配置提供了有力的理论依据。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种高峰期电梯客流量模拟方法，包括下述步骤：

上位机进行电梯选型与配置；

上位机模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及建筑物实际容纳的总人数，得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

上位机将内外召唤发送给电梯主控制板；

模拟电梯运行中，电梯主控制板将每台电梯状态反馈给上位机监控；

全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；

判断是否符合预期，若符合预期，结束客流量模拟，若不符合预期，重新进行上位机电梯选型与配置，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。

作为优选的技术方案，所述上位机进行电梯选型与配置，具体步骤包括设置电梯的数量、速度、载重量参数和运行模式。

作为优选的技术方案，所述上位机模拟客流，具体将RC充放电电路结合到高峰客流量中，设置RC充放电公式中的上升过程时间常数，下降过程时间常数，模拟设定时间内的高峰客流量，得到模拟的乘客到达率。

作为优选的技术方案，所述模拟的乘客到达率，具体计算公式为：

计算第i位乘客到达的时刻为：

其中，P_i表示第i个乘客到达的概率，λ表示单位时间内的平均到达率，τ_i表示第i个乘客到达的时间；

计算到达率为：

其中，λ_上升表示到达最大值之前逐渐上升的到达率，λ_下降表示到达最大值之后逐渐下降的到达率，λ_max表示最大到达率，τ₁表示上升过程时间常数，τ₂表示下降过程时间常数。

作为优选的技术方案，所述得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

具体步骤包括：在得到每位乘客的召梯时间后，由于高峰时间段内乘客的召梯楼层多数集中于同一楼层，以相应权重将该楼层分配到各个乘客当中作为召梯层，对于剩下部分召梯层不在该楼层的乘客，则根据每层的建筑面积之间的比例将剩下的楼层分配给乘客作为召梯层；

若高峰时间段目的层多数集中于同一楼层，则以相应权重将该楼层分配到各个乘客当中作为目的层，对于剩下部分目的层不在该楼层的乘客，则根据每层的建筑面积之间的比例将剩下的楼层分配给乘客作为目的层，完成高峰开始到结束时间段内每位乘客具体的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层的分配。

作为优选的技术方案，所述全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率，具体包括设定时间段内的乘客到达率、平均乘梯时间、候梯时间、乘梯人数、候梯人数、最长乘梯时间和最长候梯时间。

本发明还提供一种高峰期电梯客流量模拟系统，包括：上位机和电梯主控制板；

所述上位机包括：电梯选型与配置模块、客流模拟模块、指标获取模块、召唤指令发送模块、运行效率获取模块和判断输出模块；

所述电梯选型与配置模块用于电梯选型与配置；

所述客流模拟模块用于模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及建筑物实际容纳的总人数，得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

所述指标获取模块用于将每一种不同的电梯选型搭配相同的模拟客流得到不同的指标；

所述召唤指令发送模块用于将内外召唤发送给电梯主控制板；

模拟电梯运行中，所述电梯主控制板用于将每台电梯状态反馈给上位机监控；

所述运行效率获取模块用于全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；

所述判断输出模块用于判断是否符合预期，若符合预期，结束客流量模拟，若不符合预期，重新进行上位机电梯选型与配置，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明通过该客流模型的构建和不同电梯选型配置下模拟自动运行的实现，可以选出最满足实际要求的电梯选型和配置，可以很好地解决建筑物动工前电梯配置方案的如何确定的问题。

(2)本发明得到规划建筑的更加贴合实际的的全天客流模型，包括各种高峰的客流和非高峰的闲时客流，为建筑物动工前就选择好合理的电梯配置提供了有力的理论依据。

附图说明

图1为本实施例高峰时间内的到达率变化过程示意图。

图2为本实施例高峰期电梯客流量模拟方法的流程示意图；

图3为本实施例RC充放电电路结合到高峰客流量模拟的结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

为了体现高峰时刻乘客到达率的变化，本实施例将RC充放电电路公式引入了基于泊松分布的乘客到达时间模型中。

从长期来看，电梯乘客的到达在某种程度上具有随机性，可以运用概率论的方法来进行研究。为了描述垂直客流随机性的统计分布规律可以运用以下两种方法：

一是以描述乘客到达的分布，可预测一个周期内到达人数。考察在一段固定长度的时间或距离内到达某场所的交通数量的波动性。

二是以描述事件之间时间间隔或距离的连续型分布为工具，研究事件发生的间隔时间或距离的统计分布特性，可以预测乘客到达的具体时刻。

一般而言，乘客之间相互影响较弱，基本上不存在外界干扰因素，由此可知在不相交的时间间隔内乘客出现的次数是相互独立的，且该次数仅与时间间隔有关系，因此通常可以认为乘客到达电梯的规律服从泊松过程，对于周期t内到达的乘客数量N服从泊松分布，公式如下：

式中：

P(N)—在计数周期t内到达N个乘客的概率；

λ—单位时间内的平均到达率；

t—每个计数周期的持续时间；

e—自然对数底，取2.71828；

根据上述公式可知，当乘客的到达过程符合泊松过程时，乘客依次到达的时间间隔T则必须满足负指数分布。推导过程如下：

在[0，t]内没有乘客到达的概率为：

P(0)＝e^-λt (2)

则在[0，t]内至少有一位乘客到达的概率为：

P(N＞0)＝1-P₀(t)＝1-e^-λt t≥0 (3)

由此可知，在时间间隔T内至少有一位乘客到达的时间分布是：

密度函数为：

f(t)＝λe^-λt t≥0 (5)

因此，乘客依次到达的时间间隔T是相互独立的且符合负指数分布的要求。依据负指数分布的性质，接下来可以推算出每一位乘客到达的时间：

假设第i位乘客到达的时1-刻为τ_i＞0，第i-1位乘客到达的时刻为τ_i-1＞0，那么相继到达的两位乘客的时间间隔是：

t_i＝τ_i-τ_i-1，τ₀＝0，i＝1，2，3...(6)

代入式(4)可得：

现已知乘客的平均到达率λ和第i个乘客到达的概率Pi，那么由(7)可知，第i位乘客和第i-1位乘客的到达时间间隔：

再由(6)可以得到第i位乘客到达的时刻：

由于乘客到达是随机的，所以第i个乘客到达的概率Pi随机的，无法确定的，因此令r＝Pi，r为符合在[0,1]内的均匀分布的随机数，从而得到到达时刻的递推公式：

式中：P_i—第i个乘客到达的概率；

λ—单位时间内的平均到达率；

τ_i—第i个乘客到达的时间；

其中，第i个乘客到达的概率P_i是随机的，为符合在[0,1]内的均匀分布的随机数。虽然此递推公式可以预测乘客到达的具体时刻，但仍然存在着一个非常严重缺陷，那就是乘客的平均到达率λ并非一成不变，因此本实施例引入RC充放电过程，以早上班高峰为例，大部分职员会在峰值(最大到达率)来临之前乘搭电梯，这相当于充电过程，峰值过后，到达的客流将会快速下降，这与放电过程类似。

式中：λ_上升—到达最大值之前逐渐上升的到达率；

λ_下降—到达最大值之后逐渐下降的到达率；

λ_max—最大到达率；

τ₁—上升过程时间常数；

τ₂—下降过程时间常数；

如图1所示，图中可知高峰时间内的到达率变化过程，将代表不同时刻下到达率的公式(11)和公式(12)代入到递推公式(10)中便可以得到从零时刻开始到达率变化情况下(到达率上升时间段代入公式(11)，到达率下降时间段代入公式(12))的每位乘客的到达时间τ_i(即每位乘客的具体召梯时间)，由于高峰时间段内乘客的召梯层或目的层绝大多数在同一楼层(例如上班高峰乘客召梯层大都在同一层而下班高峰乘客目的层大都在同一层)，根据已经得到了每位乘客的具体召梯时间τ_i，如果高峰时段的召梯层绝大多数乘客是一致的话，会以较高权重将该召梯层分配到各位乘客当中去，而对于比较随机的目的层会根据每层的建筑面积之间的比例以一定概率分配给某位乘客，比如早高峰乘客的召梯楼层大都在1楼，而目的楼层不够确定，如果建筑物一共4层，二至四层的面积比是4:5:6，之前步骤下得到了每一位乘客的具体召梯时间，按80％的比例均匀地给这些召梯时间分配召梯楼层为1楼，那这80％的乘客他们的目的楼层是二至四层中的某一层，去到2楼的概率是4/14，根据相应的概率可以得到这80％的乘客的目的层，另外的20％乘客因为召梯层和目的层都不固定，故都按照这种面积的比值关系来分配。如果高峰时段目的层绝大多数乘客是一致的情况(如下班高峰大多数乘客的目的层为1楼)也一样。这种操作下从高峰开始到结束时间段内每位乘客都有了自己具体的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层，此时此刻高峰期间乘客的总数量、每个时刻下乘客的到达情况、召梯情况以及去往楼层情况都已经很明了，记录下这些参数，故得到完整的客流模型。

如图2所示，本实施例提供一种高峰期电梯客流量模拟方法，整个的应用过程为：1.电梯运行模式、数量的选择、参数的选型与配置，模拟客流的生成，电梯运行状态中的监控，模拟运行结束后电梯运行效率的呈现这几部分工作由上位机模块完成；2.硬件模块由电梯的主控制板组成，主要实现的功能是接受上位机提供的内外召信息，实现电梯模拟自动运行，状态反馈给上位机，具体步骤为：

上位机电梯选型与配置，这里具体为设置电梯的运行模式、数量、速度、载重量等影响电梯运输效率的参数；

上位机模拟客流，根据提供的建筑物的信息(每一层的有效建筑面积的比例)以及该建筑物实际容纳的总人数，可以得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层，这里模拟的客流是提供给上一步骤选定电梯配置下的电梯系统的，我们可以得到一些代表电梯运输效率的关键指标，每一种不同的电梯选型搭配相同的模拟客流可以得到不同的指标，根据比较这些指标可以判断哪些电梯选型和配置是最合理且实用的；

上位机将内外召唤发送给电梯主控制板；

模拟电梯运行中，电梯主板将每台电梯状态反馈给上位机监控；

全程结束得到该种电梯选型配置下的运行效率：因为记录下了电梯运行过程中每位乘客的编号信息，再结合当时的具体时间，可以统计计算出一些代表电梯运行效率的关键指标，具体表现为乘客的5min到达率(5min时间段内乘客的到达人数占总人数的比率)、平均乘梯时间和候梯时间、乘梯人数和侯悌人数，最长乘梯时间和最长候梯时间等，以上这些指标都是三十分钟内每个时刻下根据电梯运行情况和运输乘客情况计算得到；

是否符合预期，若符合预期(理想成本下能在规定时间内和运送完所有乘客)，则结束，若不满足预期，则重新进行上位机电梯选型与配置，继续上述步骤进行模拟运行，直到选出最符合该客流的电梯配置。

如图3所示，本实施例采用一个优选方案进行说明，以下例子验证了将RC充放电电路结合到高峰客流量中确实是可行的，建筑物各层的有效利用面积之比：1楼与其它楼层之比为4:7，共19层，电梯使用人数为1000人，令RC充放电公式中的上升过程时间常数为5(取上升的25min的五分之一)，下降过程时间常数为1(取下降的5min的五分之一)，其中时间常数越小，到达率上升或者下降的速度越快。模拟了30分钟内的高峰客流量，模拟的乘客到达率为：其中0-25min内为到达率逐渐增长的阶段，到达了峰值(大约为40人/min)后，25min-30min到达率急剧减少，整个高峰时间段乘客到达人数869人，大约占到总人数的8-9成。

该客流条件下，假设建筑物内井道数量即电梯数量已经确定为4台，根据电梯公司由经验提供的几种电梯配置方案：一、4台1.75米速度载重为1350kg的电梯；二、4台2米速度载重为1050kg的电梯；三、4台2米速度载重为1350kg的电梯；四、4台4米速度载重为1050kg的电梯。

将整个高峰时段的客流搭配以上三种电梯配置进行模拟运行，可以得到一下结果：方案1并不能在半小时内运输完所有的乘客，其他方案可以；方案二与方案三、四相比最长候梯时间过长达到了180s、最大候梯人数也相对过多达到了60人；方案三与方案四在候梯时间和候梯人数等指标上的差距不算很大，候梯时间都控制在了120s内，最大候梯人数也都少于40人。

因此从用户的角度最终的选择会在方案三和方案四中产生，如果方案三的成本要高于方案四，优先选择方案四来进行电梯配置，否则选择方案三。

通过该客流模型的构建和不同电梯选型配置下模拟自动运行的实现，可以选出最满足实际要求的电梯选型，可以很好地解决建筑物动工前电梯配置方案的如何确定的问题。

本实施例还提供一种高峰期电梯客流量模拟系统，包括：上位机和电梯主控制板；

在本实施例中，上位机包括：电梯选型与配置模块、客流模拟模块、指标获取模块、召唤指令发送模块、运行效率获取模块和判断输出模块；

在本实施例中，电梯选型与配置模块用于电梯选型与配置；

在本实施例中，客流模拟模块用于模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及建筑物实际容纳的总人数，得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

在本实施例中，客流模拟模块具体将RC充放电电路结合到高峰客流量中，设置RC充放电公式中的上升过程时间常数，下降过程时间常数，模拟设定时间内的高峰客流量，得到模拟的乘客到达率。

在本实施例中，指标获取模块用于将每一种不同的电梯选型搭配相同的模拟客流得到不同的指标；

在本实施例中，召唤指令发送模块用于将内外召唤发送给电梯主控制板；

本实施例在模拟电梯运行中，电梯主控制板用于将每台电梯状态反馈给上位机监控；

在本实施例中，运行效率获取模块用于全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；

在本实施例中，判断输出模块用于判断是否符合预期，若符合预期，结束客流量模拟，若不符合预期，重新进行上位机电梯选型与配置，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。

通过上述方案，可以得到规划建筑的更加贴合实际的的全天客流模型，包括各种高峰的客流和非高峰的闲时客流，为建筑物动工前就选择好合理的电梯配置提供了有力的理论依据。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高峰期电梯客流量模拟方法，其特征在于，包括下述步骤：

上位机进行电梯选型与配置；

上位机模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及建筑物实际容纳的总人数，得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

所述上位机模拟客流，具体将RC充放电电路结合到高峰客流量中，设置RC充放电公式中的上升过程时间常数，下降过程时间常数，模拟设定时间内的高峰客流量，得到模拟的乘客到达率；

所述模拟的乘客到达率，具体计算公式为：

计算第i位乘客到达的时刻为：

其中，P_i表示第i个乘客到达的概率，λ表示单位时间内的平均到达率，τ_i表示第i个乘客到达的时间；

计算到达率为：

其中，λ_上升表示到达最大值之前逐渐上升的到达率，λ_下降表示到达最大值之后逐渐下降的到达率，λ_max表示最大到达率，τ₁表示上升过程时间常数，τ₂表示下降过程时间常数；

上位机将内外召唤发送给电梯主控制板；

模拟电梯运行中，电梯主控制板将每台电梯状态反馈给上位机监控；

全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；

判断是否符合预期，若符合预期，结束客流量模拟，若不符合预期，重新进行上位机电梯选型与配置，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。

2.根据权利要求1所述的高峰期电梯客流量模拟方法，其特征在于，所述上位机进行电梯选型与配置，具体包括设置电梯的数量、速度、载重量参数和运行模式。

3.根据权利要求1所述的高峰期电梯客流量模拟方法，其特征在于，所述得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层；

具体步骤包括：在得到每位乘客的召梯时间后，由于高峰时间段内乘客的召梯楼层多数集中于同一楼层，以相应权重将该楼层分配到各个乘客当中作为召梯层，对于剩下部分召梯层不在该楼层的乘客，则根据每层的建筑面积之间的比例将剩下的楼层分配给乘客作为召梯层；

若高峰时间段目的层多数集中于同一楼层，则以相应权重将该楼层分配到各个乘客当中作为目的层，对于剩下部分目的层不在该楼层的乘客，则根据每层的建筑面积之间的比例将剩下的楼层分配给乘客作为目的层，完成高峰开始到结束时间段内每位乘客具体的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层的分配。

4.根据权利要求1所述的高峰期电梯客流量模拟方法，其特征在于，所述全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率，具体包括设定时间段内的乘客到达率、平均乘梯时间、候梯时间、乘梯人数、候梯人数、最长乘梯时间和最长候梯时间。

5.一种高峰期电梯客流量模拟系统，其特征在于，包括：上位机和电梯主控制板；

所述上位机包括：电梯选型与配置模块、客流模拟模块、指标获取模块、召唤指令发送模块、运行效率获取模块和判断输出模块；

所述电梯选型与配置模块用于电梯选型与配置；

所述客流模拟模块用于模拟客流，根据提供的建筑物的信息以及建筑物实际容纳的总人数，得到从高峰开始那一刻到结束那一刻的乘客的总数量、每位乘客的召梯时间、召梯楼层以及目的楼层，将RC充放电电路结合到高峰客流量中，设置RC充放电公式中的上升过程时间常数，下降过程时间常数，模拟设定时间内的高峰客流量，得到模拟的乘客到达率；

所述指标获取模块用于将每一种不同的电梯选型搭配相同的模拟客流得到不同的指标；

所述召唤指令发送模块用于将内外召唤发送给电梯主控制板；

模拟电梯运行中，所述电梯主控制板用于将每台电梯状态反馈给上位机监控；

所述运行效率获取模块用于全程结束后得到当前电梯选型配置下的运行效率；

所述判断输出模块用于判断是否符合预期，若符合预期，结束客流量模拟，若不符合预期，重新进行上位机电梯选型与配置，循环客流量模拟步骤，直至选出符合客流条件的电梯配置。

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