CN112723060A - 基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中速电梯长站平层系统和方法，系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带、“二乘二取二”扫描枪、增量编码器、主控制器、速度控制器、变频器、曳引机、桥厢组成。借助双减速位移校正点，电梯平层时的运行速度V↓，换速距离h↓，→电梯平层的绝对误差↓↓，实现直接停靠平层；电梯匀速运行时，校正理想速度曲线，用户体验佳；楼层采用可靠性编码格雷码，只有门区开关线和第2减速校正点的编码条需沿井道垂直方向精准定位，消除了APS井道内设计绝对位置坐标的技术经济难题；高可靠“二乘二取二”激光扫描枪克服了红外扫码存在的缺点；立足现有中速电梯长站平层解决方案，创新的技术连续性有助于工程实施。

Description

基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层系统和方法

技术领域

本发明属中速电梯的长站平层技术领域。特指立足增量编码器，通过“二乘二取二”扫描枪、基于井道码带双减速位移校正点，直接停靠的平层系统和方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断推进，高层建筑日益增多；电梯作为一种垂直公共运输工具，其应用的广度和深度均取得长足的进步。以杭州市为例，2015～2019年期间，新增电梯和电梯保有量见下表。

年份	2015	2016	2017	2018	2019
						新增电梯量	9915	10511	11551	17478	11662
电梯保有量	89557	100068	111619	129097	140759

另一方面，乘客对电梯的要求与时俱进：从高效节能转移至安全可靠，继而又转向使用体验，即舒适性；舒适性包括轿厢噪声、轿厢水平振动、平层精度等，其中平层精度的关注度位居舒适性之首。支撑电梯舒适性有二项关键技术：电机的曳引调速技术，以及轿厢的速度控制技术。

1903年，OTIS公司推出槽轮式驱动电梯，奠定了电梯的曳引方式。电梯电机的调速方式则先后历经交--直流电机调速，交流变频调速(VVVF)，以及直流变频调速(DCvariable frequency speed regulation)；电机调速技术的持续更新迭代日臻完善。因此，提高电梯平层精度、赢得最佳乘客体验，改进轿厢的速度控制是切实可行的有力抓手。轿厢的速度控制技术分成三类。1、以时间为原则，根据理想速度曲线按时间原则发送速度指令给变频器；属开环控制，平层精度差。2、以相对距离为原则，通过安装曳引机轴上的增量编码器间接获轿厢位置；属速度闭环+位移开环(或有限点位移闭环)控制，平层精度一般。3、以绝对剩余距离为原则，测轿厢在井道中的绝对位置，作为电梯速度控制的给定值；增量编码器测电机(轿厢)的速度，构成速度+位移的双闭环控制，平层精度高。时至今日，以时间为原则的轿厢速度控制日渐式微、不可逆转的被边缘化。以相对距离为原则的轿厢速度控制，牢牢主导着中速电梯的速度控制；以绝对剩余距离为原则的轿厢速度控制，垄断了超高速电梯；两者划江而治，倒也相安无事。

参照我国电梯业的惯例，楼层数＜12的电梯速度V＝1.5m/S，楼层数12～22的1.75m/s，楼层数23～32的2.0m/s。V≤1.0m/S、1.0＜V≤2.0m/S、2＜V≤4.0m/S、V＞4.0m/S的电梯分别称为低/中/高速/超高速电梯。不失一般性，本申请讨论V＝1.75m/s的、新增电梯中占比最大的、开始至目的楼层的总层数＞2的中速电梯长站平层系统。电梯业推荐的理想速度曲线有抛物线-直线型和余弦-直线型速度曲线，本文选择主流的抛物线-直线型理想速度曲线，亦称七段S曲线。

从控制理论的视角考量相对/绝对剩余距离为原则的电梯速度控制，绝对剩余距离的绝对定位系统(Absolute Position System，APS)平层精度具有压倒性优势。知名的APS公司有德国的ELGO、KUEBlER，瑞士的CEDES。ELGO基于磁栅尺、CEDES立足红外光学扫描码带、KUEBlER采用钢带测量尺；国内广泛使用的是KUEBlER钢带测量尺。三家公司的设计理念如出一辙：井道内设计绝对位置坐标，通过传感器读绝对位置坐标，满足轿厢平层的定位要求。必须指出，“井道内设计绝对位置坐标”代价不菲，阻碍APS向中/低速电梯速度控制的渗透。国标GB10058-2009《电梯技术条件》规定，轿厢平层精度±10mm；显然，“井道内设计绝对位置坐标”的精度至少mm级。例如，20层电梯井道长度＞20层×2.8m/层＝56m；设计生产56m、mm级编码精度的码带非易事；56m井道内安装、调试、维护码带的技术门槛和费用不低；高速运行轿厢传感器采集码带编码的技术难度也不小。

电梯的平层过程本质上是一个位置定位的控制过程。所谓平层就是电梯停靠楼层时使电梯轿厢地坎与楼层地坎平齐，平层精度是电梯安全性能和定位精度的重要指标。V＝1.75m/s的中速电梯平层系统由增量编码器，上/下平层开关和门区开关，以及安装在轿厢处的传感器组成。中速电梯通过增量编码器间接获取轿厢的位置，由于曳引轮与钢丝绳之间存在滑移、钢丝绳的温度和负荷延展等原因，所获轿厢的位置精度往往低于国标平层精度。因此，中速电梯为了实现平层达标，电梯减速至上或下平层开关时需要降速至爬行速度，最后零速抱闸。爬行低速易导致乘客产生漫长等待的不良体验；同时电机的低速性能通常较差，爬行时无法完全杜绝令人生厌的振动，乘客的不良体验再添一份。

针对电梯平层的精度问题，较有代表性的知识产权成果综述如下：

·发明专利“电梯平层控制方法及应用该方法进行平层控制的电梯”(ZL2017101390431)，提出读取轿厢所在位置的高度标记，高度标记为光栅标尺或条形码；读轿厢经过的高度标记，获取目标楼层平层标记时，停止轿厢运动。

·发明专利“电梯轿厢绝对位置检测系统及电梯系统”(ZL201710153306.4)，提出系统包括码带、光学读码装置；码带设于井道内沿井道长度方向延伸，沿延伸方向分布多个编码；光学读码装置设于电梯轿厢，读取编码信息进行解码。

不难发现，知识产权平层成果的核心与国外同行的APS相似--井道内设计绝对位置坐标。创新仅体现在“高度标记”的编码，码带的信号处理技术细节上。提高中速电梯平层精度，上述成果难觅切入点；因为“井道内设计绝对位置坐标”将大幅增加电梯TCO。审视中速电梯“增量编码器+上/下平层和门区开关”的平层解决方案；请注意，这是多年来行之有效的方案；方案的TCO适中，基本上能满足乘客对平层的要求，尽管存在广受垢病的爬行速度问题。存在即合理，瑕不掩瑜：引用APS否定之，既不科学，也不专业；工程实践表明，鲜见中速电梯APS的成功案例。分析中速电梯平层误差的成因，本申请立足现有的解决方案，提出基于楼层和双减速位移校正点编码的中速电梯长站平层系统和方法。

现有技术条件下，电梯抵达目的楼层前通过各门区开关时，利用门区开关已知的位置坐标校正理想速度曲线→消除轿厢位移误差；故平层误差可视为目的楼层前一楼层至目的楼层的行程误差，即平层精度10÷(2.8×10³)≈0.3571％(1)；“10”是GB10058-2009平层精度±10mm，“2.8×10³”是《国家住宅设计规范》层高2.8m。平层精度0.3571％过于严酷，不得不增设上/下平层和门区开关，使用爬行低速实现准确平层---本申请直接停靠平层的要点是降低0.3571％的精度要求。

“战斧”巡航导弹采用惯性+景象匹配复合制导，命中精度圆概率(CEP)9m。“战斧”的惯性制导精度甚至略逊二战德国的V1(有利降成本和批量生产)，但“战斧”的定位精度＞＞V1；诀窍就是“景象匹配”的位置误差校正：巡航导弹飞行途中“景象匹配”，多次校正航迹误差。本申请借鉴“景象匹配”的思想，提出基于双减速位移校正点提高平层精度的方法：式(1)分子保持10，若将分母的2.8×10³降至2.8×10³/n，n＞1；则平层达标的相对精度指标将降至0.3571％×n，不但提高了电梯快速性，而且能消除平层时的低速爬行，实现电梯直接停靠平层。理论分析得出影响平层位移精度的因素：电梯运行速度V，换速距离h，电梯载荷m，爬行速度Vc。本文剔除爬行速度Vc直接停靠；m是随机变量，可测不可控(仅过载报警)；本申请的双减速使电梯平层的V↓、h↓，→电梯的平层精度↑↑。此外，CEDES红外扫码存在安装精度要求过高、运维量大，受可见光干扰、误码率偏高等缺点，提出“二乘二取二”激光扫描枪的改进设计。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于楼层和双减速位移校正点编码的中速电梯长站平层系统和方法。

一种中速电梯长站平层系统，其特征在于系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带、“二乘二取二”扫描枪、增量编码器、主控制器、速度控制器、变频器、曳引机、桥厢组成，楼层和双减速位移校正点编码的码带包括第1码带、第2码带，“二乘二取二”扫描枪包括第1组扫描枪、第2组扫描枪；电梯的左导轨配置码带框、框槽内嵌入第1码带，电梯的右导轨与左导轨相同，码带朝向电梯轿厢的一侧、沿井道的垂直方向展开；“二乘二取二”扫描枪安装在桥厢的顶部，第1组扫描枪正对第1码带，第2组扫描枪与第1组扫描枪相同；

电梯运行时桥厢上下移动，带动“二乘二取二”扫描枪运动；“二乘二取二”扫描枪的第1组扫描枪读取第1码带、或第2组扫描枪读取第2码带的楼层和双减速位移校正点编码信息，扫描枪读取的信息输出至主控制器；主控制器借助楼层和双减速位移校正点编码实施二次位移误差校正，通过速度控制器进行二次减速、实现直接停靠的长站平层；扫描枪型号2877CCD、增量编码器型号ERN 1387、主控制器型号MB11MN、速度控制器型号VS11MN、变频器型号VS11MN、曳引机型号PM11、桥厢型号JX11。

所述的码带包括第1码带、第2码带，第1码带由第1码带的I区编码、II区编码组成，第1码带的I区编码与II区编码相同，并列布置、嵌入至电梯左导轨的码带框槽，第2码带与第1码带相同；第1码带的I区编码由功能码域和楼层码域组成，功能码域的功能码3bit、楼层码域的楼层码5bit，楼层码采用海明距离1的可靠性编码格雷码，I区编码的含义见下表；

码带沿井道垂直方向安装，具体步骤如下：

①电梯轿厢与1楼楼层平层，“二乘二取二”扫描枪指向码带的位置，定义为井道垂直方向参考坐标系的原点，亦称1楼门区开关线；其余楼门区开关线类推；

②X楼门区开关线沿井道垂直方向±10mm，定义为X楼上/下平层开关线；上平层开关线、下平层开关线与门区开关线集成构成矩形，集成构成矩形在井道垂直方向的長度为22mm，X≥1；其中，顶/底楼无上/下平层开关线；

③X楼门区开关线沿井道垂直方向±S值secondregulate_acceleration point，定义为X楼下/上行第二次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第二次减速位移校正点，S值secondregulate_acceleration point取决于减速参数；

④X楼门区开关线沿井道垂直方向±1楼层，定义为X楼下/上行第一次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第一次减速位移校正点；

⑤码带10的每组编码沿井道垂直方向的长度＝2mm，宽度符合“二乘二取二”扫描枪20规范要求；

⑥沿井道垂直方向精准定位门区开关线和第二次减速位移校正点的编码条，精准定位点的总数＝3×floor-2；码带框既可用功能码的无效码，也可用楼层码的无效码，或同时使用功能码的无效码+楼层码的无效码作底色，然后精准定位点的码条“3×floor-2”覆盖之。

所述的“二乘二取二”扫描枪包括第1组扫描枪、第2组扫描枪，第1组扫描枪由第1组扫描枪的I区扫描枪、II区扫描枪组成，第1组扫描枪的I区扫描枪与II区扫描枪相同；第1组扫描枪的I区扫描枪与II区扫描枪并列布置，分别正对第1码带的I区编码与II区编码，第2组扫描枪与第1组扫描枪相同；扫描枪的输出执行“二乘二取二”算法，这是一种组合双机热备和二取二的复合算法：

①切换变量赋初值

switch＝1

②

②-1switch＝1

第1组扫描枪的I区扫描枪扫描第1码带的I区编码

第1组扫描枪的II区扫描枪扫描第1码带的II区编码

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则switch＝2

第1组扫描枪故障报警，转②

②-2switch＝2

第2组扫描枪的I区扫描枪扫描第2码带的I区编码

第2组扫描枪的II区扫描枪扫描第2码带的II区编码

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则电梯停止运行

第2组扫描枪故障报警，转③

③结束。

所述中速电梯长站平层系统的基于双减速位移校正点的平层方法流程：

变量说明

t_o1、t_A1、t_B1、t_C1，t_o2、t_A2、t_B2、t_C2，分别是长站平层速度曲线的、第一/二次减速梯形加速度曲线的时间点

F₁、F₂、…、F₉、…、F_N，N≥1，楼层F₁、楼层F ₂、…、楼层F₉、…、楼层F_N，N≥1

S值secondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点至平层目标楼层的位移值

tsecondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点对应的、理论上的时间

V_sr，第二次减速位移校正点对应的、理论上的速度曲线工作点

算法说明

平层理想速度曲线，理论上运行时间、速度曲线上的工作点、位移三者一致，事实上曳引轮与钢丝绳存在滑移、轿厢溜车、钢丝绳的温度和负荷延展等原因三者不一致；所谓的“位移校正”是指以电梯己知的、实际位移为基准，校正理想速度曲线上电梯的工作点：“滑移”时理想速度曲线输出脉冲，但未产生位移，“溜车”时理想速度曲线未输出脉冲，却产生位移，校正“滑移”理想速度曲线超前、“溜车”理想速度曲线滞后的工作点；

理想速度曲线处在匀速时段时，位移校正无速度、加速度、加加速度突变，实现技术无难度，故第二次减速位移校正点设计了前&后程匀速位移，而第一次减速位移校正点仅需预留后程匀速位移；

基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层方法的流程

①初始化

1、读轿厢按键，获目标楼层floor_object、开始楼层floor_start

如果floor_object＞floor_start

电梯上行

如果floor_object＜floor_start

电梯下行

2、设置运行参数

电梯上行，第一次减速位移校正点＝floor_object-1

第二次减速位移校正点＝floor_object的上行第二次减速位点

电梯下行，第一次减速位移校正点＝floor_object+1

第二次减速位移校正点＝floor_object的下行第二次减校正点

②平层运行

“二乘二取二”扫描枪读码带

1、floor_start至第一次减速位移校正点前

经过门区开关线时，逐一进行位移校正

2、至第一次减速位移校正点

进行位移校正

1.75m/s匀速位移0.1m，第一次减速

0.25m/s匀速位移0.025m

3、至第二次减速位移校正点

进行位移校正

0.25m/s匀速位移0.075m

第二次减速、直接平层。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：借助双减速位移校正点，电梯平层时的运行速度V↓，换速距离h↓，→平层达标所需的相对精度指标↓，→电梯平层的绝对误差↓↓，实现直接停靠平层；电梯匀速运行时，利用双减速位移校正点已知的位置坐标校正理想速度曲线，用户体验佳；楼层采用可靠性编码格雷码，只有门区开关线和第2减速校正点的编码条需沿井道垂直方向精准定位，消除了APS井道内设计绝对位置坐标的技术经济难题；高可靠“二乘二取二”激光扫描枪克服了红外扫码存在的缺点；立足现有中速电梯长站平层解决方案，创新的技术连续性有助于工程实施。

附图说明

图1(a)是中速电梯长站平层系统的原理框图；

图1(b)是中速电梯长站平层系统的安装图；

图2是第1码带I区编码的组成和井道垂直方向的安装图；

图3是扫描枪的组成和“二乘二取二”采样的流程图；

图4(a)是理想七段S速度曲线图；

图4(b)是第一次减速的速度曲线图；

图4(c)是第二次减速的速度曲线图；

图4(d)是双减速位移校正点的位移曲线图。

具体实施方式

如图1(a)、图1(b)所示，中速电梯长站平层系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带10、“二乘二取二”扫描枪20、增量编码器30、主控制器40、速度控制器50、变频器60、曳引机70、桥厢80组成，楼层和双减速位移校正点编码的码带10包括第1码带100、第2码带200，“二乘二取二”扫描枪20包括第1组扫描枪1、第2组扫描枪2；电梯的左导轨配置码带框、框槽内嵌入第1码带100，电梯的右导轨与左导轨相同，码带朝向电梯轿厢的一侧、沿井道的垂直方向展开；“二乘二取二”扫描枪20安装在桥厢80的顶部，第1组扫描枪1正对第1码带100，第2组扫描枪2与第1组扫描枪1相同；

电梯运行时桥厢80上下移动，带动“二乘二取二”扫描枪20运动；“二乘二取二”扫描枪20的第1组扫描枪1读取第1码带100、或第2组扫描枪2读取第2码带200的楼层和双减速位移校正点编码信息，扫描枪读取的信息输出至主控制器40；主控制器40借助楼层和双减速位移校正点编码实施二次位移误差校正，通过速度控制器50进行二次减速、实现直接停靠的长站平层；扫描枪型号2877CCD、增量编码器型号ERN 1387、主控制器型号MB11MN、速度控制器型号VS11MN、变频器型号VS11MN、曳引机型号PM11、桥厢型号JX11。。

说明1：考虑表述的完整性，简述了电梯设备的组成，工作流程。鉴于表述简洁性，因主控制器40、速度控制器50、变频器60、曳引机70、桥厢80属公知知识范畴，文中仅提及不展开，图中用虚线框标注以示区别。

如图2所示，码带10包括第1码带100、第2码带200，第1码带100由第1码带的I区编码110、II区编码120组成，第1码带的I区编码110与II区编码120相同，并列布置、嵌入至电梯左导轨的码带框槽，第2码带200与第1码带100相同；第1码带的I区编码110由功能码域和楼层码域组成，功能码域的功能码3bit、楼层码域的楼层码5bit，楼层码采用海明距离1的可靠性编码格雷码，I区编码的含义见下表；

码带10沿井道垂直方向安装，具体步骤如下：

①电梯轿厢与1楼楼层平层，“二乘二取二”扫描枪20指向码带10的位置，定义为井道垂直方向参考坐标系的原点，亦称1楼门区开关线；其余楼门区开关线类推；

②X楼门区开关线沿井道垂直方向±10mm，定义为X楼上/下平层开关线；上平层开关线、下平层开关线与门区开关线集成构成矩形，集成构成矩形在井道垂直方向的長度为22mm，X≥1；其中，顶/底楼无上/下平层开关线；

③X楼门区开关线沿井道垂直方向±S值secondregulate_acceleration point，定义为X楼下/上行第二次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第二次减速位移校正点，S值secondregulate_acceleration point取决于减速参数；

④X楼门区开关线沿井道垂直方向±1楼层，定义为X楼下/上行第一次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第一次减速位移校正点；

⑤码带10的每组编码沿井道垂直方向的长度＝2mm，宽度符合“二乘二取二”扫描枪20规范要求；

⑥沿井道垂直方向精准定位门区开关线和第二次减速位移校正点的编码条，精准定位点的总数＝3×floor-2；码带框采用功能码的无效码+楼层码作底色，然后精准定位点的码条“3×floor-2”覆盖之。

说明2：本申请沿用电梯业的术语，避免生涩术语，但易产生歧义。请注意，扫描枪20对编码条的长度、宽度(沿井道垂直方向的长度)无严格要求。

X楼门区开关线与电梯业的X楼门区开关，两者功能相同，但井道方向的位置不同。

X楼上/下平层开关线与电梯业X楼上/下平层开关的参数、功能不同。前者，门区开关线沿井道垂直方向±10mm，用于核查直接停靠的平层精度是否达标；后者，门区开关沿井道垂直方向±100mm，用于转入爬行低速、是平层精度的技术保障条件。

X楼下/上行第一次减速位移校正点、X楼下/上行第二次减速位移校正点，与电梯业的减速点参数、功能不同。前者，是前置于电梯业减速点的减速位移校正点，进入减速前需进行位移校正；后者，字面意义理解，无位移校正功能。所谓的“位移校正”是指以位移校正点为基准，校正理想速度曲线上电梯的工作点。

如图3所示，“二乘二取二”扫描枪20包括第1组扫描枪1、第2组扫描枪2，第1组扫描枪1由第1组扫描枪的I区扫描枪21、II区扫描枪22组成，第1组扫描枪的I区扫描枪21与II区扫描枪22相同；第1组扫描枪的I区扫描枪21与II区扫描枪22并列布置，分别正对第1码带的I区编码110与II区编码120，第2组扫描枪2与第1组扫描枪1相同；扫描枪20的输出执行“二乘二取二”算法，这是一种组合双机热备和二取二的复合算法：

①切换变量赋初值

switch＝1

②

②-1switch＝1

第1组扫描枪的I区扫描枪21扫描第1码带的I区编码110

第1组扫描枪的II区扫描枪22扫描第1码带的II区编码120

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则switch＝2

第1组扫描枪故障报警，转②

②-2switch＝2

第2组扫描枪的I区扫描枪23扫描第2码带的I区编码210

第2组扫描枪的II区扫描枪24扫描第2码带的II区编码220

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则电梯停止运行

第2组扫描枪故障报警，转③

③结束。

说明3：商品条码推动下的扫描枪，性能优良、零售价以百作计数单位。

如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)所示，基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层方法的流程如下：

变量说明

t_o1、t_A1、t_B1、t_C1，t_o2、t_A2、t_B2、t_C2，分别是长站平层速度曲线的、第一/二次减速梯形加速度曲线的时间点

F₁、F₂、…、F₉、…、F_N，N≥1，楼层F₁、楼层F ₂、…、楼层F₉、…、楼层F_N，N≥1

S值secondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点至平层目标楼层的位移值

tsecondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点对应的、理论上的时间

V_sr，第二次减速位移校正点对应的、理论上的速度曲线工作点

算法说明

平层理想速度曲线，理论上运行时间、速度曲线上的工作点、位移三者一致，事实上曳引轮与钢丝绳存在滑移、轿厢溜车、钢丝绳的温度和负荷延展等原因三者不一致；所谓的“位移校正”是指以电梯己知的、实际位移为基准，校正理想速度曲线上电梯的工作点：“滑移”时理想速度曲线输出脉冲，但未产生位移，“溜车”时理想速度曲线未输出脉冲，却产生位移，校正“滑移”理想速度曲线超前、“溜车”理想速度曲线滞后的工作点；

理想速度曲线处在匀速时段时，位移校正无速度、加速度、加加速度突变，实现技术无难度，故第二次减速位移校正点设计了前&后程匀速位移，而第一次减速位移校正点仅需预留后程匀速位移；

基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层方法的流程

①初始化

1、读轿厢按键，获目标楼层floor_object、开始楼层floor_start

如果floor_object＞floor_start

电梯上行

如果floor_object＜floor_start

电梯下行

2、设置运行参数

电梯上行，第一次减速位移校正点＝floor_object-1

第二次减速位移校正点＝floor_object的上行第二次减速位点

电梯下行，第一次减速位移校正点＝floor_object+1

第二次减速位移校正点＝floor_object的下行第二次减校正点

②平层运行

“二乘二取二”扫描枪20读码带10

1、floor_start至第一次减速位移校正点前

经过门区开关线时，逐一进行位移校正

2、至第一次减速位移校正点

进行位移校正

1.75m/s匀速位移0.1m，第一次减速

0.25m/s匀速位移0.025m

3、至第二次减速位移校正点

进行位移校正

0.25m/s匀速位移0.075m

第二次减速、直接平层。

说明4：

基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层S曲线的运行参数汇总表

第二次减速S曲线的运行参数

t_A2-t_o2＝0.3s、t_B2-t_o2＝0.5s、-a₂＝-0.5m/s²

-K₂＝-a₂/(t_A2-t_o2)＝-0.5/0.3≈abs(-1.67m/s³⁾＜1.8m/s³，符合标准

第二次减速的数值ΔV₂＝a₂×(t_B2-t_o2)＝0.5×0.5＝0.25m/s＝V₂

第二次校正后程匀速和第二次减速的位移值

t_o2-t_C1＝0.4s，t_o2-tsecondregulate_acceleration point＝0.3s

第二次校正后程匀速的位移值＝0.25×0.3＝0.075m

第二次校正的后程匀速和第二次减速位移值＝0.075+0.1＝0.175m

S值secondregulate_acceleration point＝0.175m

第二次校正的后程匀速和第二次减速时间值＝0.3+(0.3+0.5)＝1.1s

第一次减速S曲线的运行参数

电梯速度V₁＝1.75m/s，t_A2-t_o2＝0.5s、t_B2-t_o2＝2s、-a₁＝-0.75m/s²

-K₁＝-a₁/(t_A1-t_o1)＝-0.75/0.5≈abs(-1.5m/s³⁾＜1.8m/s³，符合标准

第一次减速的数值ΔV₁＝a₁×(t_B2-t_o2)＝0.75×2＝1.5m/s

V₁-ΔV₁＝1.75-1.5＝0.25m/s＝V₂

第一次校正的后程匀速位移值＝0.1m

第一次减速位移值＝2.5m

第二次校正的前程匀速位移值＝0.025m

第一次校正的后程匀速+第一次减速+第二次校正的前程匀速位移值

＝0.1+2.5+0.025＝2.625m

第一次校正的后程匀速+第一次减速+第二次校正的前程匀速时间值

＝0.1÷1.75+2.5+0.1＝0.06+2.5+0.1＝2.66s

二次减速S曲线的时间和位移值

二次减速S曲线的时间值＝2.66+1.1＝3.76s

二次减速S曲线的位移值＝2.625+0.175＝2.8m

二次减速S曲线的允许相对平层误差

改进前，10/(2.8×10³)＝0.3571％

改进后，10/(0.175×10³)＝5.714％。

以电梯floor_start＝1至floor_object＝9为例，电梯上行误差分析

第一次减速位移校正点＝floor_object-1＝9-1＝8

第二次减速位移校正点＝F9-0.175m

㈠电梯经2、3、……、7楼门区开关线时位移校正，误差归0

㈡电梯经8楼门区开关线时进行位移校正，误差归0

㈢电梯经9楼上行第二次减速位移校正点时位移校正，误差归0

1.75m/s匀速0.1m--

--进入第一次减速

第一次减速至0.25m/s、位移2.5m---

0.25m/s匀速0.025m---

9楼上行第二次减速位移校正点进行位移校正，

归0

㈣直接平层

0.25m/s匀速0.075m---

第二次减速至0.00m/s、位移0.1m--

影响平层精度的是

㈤平层核查判据

㈤-1经9楼下平层开关线、未触发9楼上平层开关线，合格

㈤-2未触发9楼下平层开关线或触发9楼上平层开关线，超标。

㈥平层误差结论

现有技术条件下，电梯运行0.175m，位移误差≤0.01m是有保障的。

说明5：鉴于表述简洁性，图4(d)针对电梯上行，仅标注了上行第二次减速位移校正点。电梯平层应考虑外召现象：响应同向中间楼层的呼梯；考虑到外召属公知知识范畴，文中未展开讨论。

Claims (4)

1.一种中速电梯长站平层系统，其特征在于系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)、“二乘二取二”扫描枪(20)、增量编码器(30)、主控制器(40)、速度控制器(50)、变频器(60)、曳引机(70)、桥厢(80)组成，楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)包括第1码带(100)、第2码带(200)，“二乘二取二”扫描枪(20)包括第1组扫描枪(1)、第2组扫描枪(2)；电梯的左导轨配置码带框、框槽内嵌入第1码带(100)，电梯的右导轨与左导轨相同，码带朝向电梯轿厢的一侧、沿井道的垂直方向展开；“二乘二取二”扫描枪(20)安装在桥厢(80)的顶部，第1组扫描枪(1)正对第1码带(100)，第2组扫描枪(2)与第1组扫描枪(1)相同；

电梯运行时桥厢(80)上下移动，带动“二乘二取二”扫描枪(20)运动；“二乘二取二”扫描枪(20)的第1组扫描枪(1)读取第1码带(100)、或第2组扫描枪(2)读取第2码带(200)的楼层和双减速位移校正点编码信息，扫描枪读取的信息输出至主控制器(40)；主控制器(40)借助楼层和双减速位移校正点编码实施二次位移误差校正，通过速度控制器(50)进行二次减速、实现直接停靠的长站平层；扫描枪型号2877CCD、增量编码器型号ERN 1387、主控制器型号MB11MN、速度控制器型号VS11MN、变频器型号VS11MN、曳引机型号PM11、桥厢型号JX11。。

2.根据权利要求1所述的中速电梯长站平层系统，其特征在于所述的码带(10)包括第1码带(100)、第2码带(200)，第1码带(100)由第1码带的I区编码(110)、II区编码(120)组成，第1码带的I区编码(110)与II区编码(120)相同，并列布置、嵌入至电梯左导轨的码带框槽，第2码带(200)与第1码带(100)相同；第1码带的I区编码(110)由功能码域和楼层码域组成，功能码域的功能码3bit、楼层码域的楼层码5bit，楼层码采用海明距离1的可靠性编码格雷码，I区编码的含义见下表；

码带(10)沿井道垂直方向安装，具体步骤如下：

①电梯轿厢与1楼楼层平层，“二乘二取二”扫描枪(20)指向码带(10)的位置，定义为井道垂直方向参考坐标系的原点，亦称1楼门区开关线；其余楼门区开关线类推；

②X楼门区开关线沿井道垂直方向±10mm，定义为X楼上/下平层开关线；上平层开关线、下平层开关线与门区开关线集成构成矩形，集成构成矩形在井道垂直方向的長度为22mm，X≥1；其中，顶/底楼无上/下平层开关线；

③X楼门区开关线沿井道垂直方向±S值secondregulate_acceleration point，定义为X楼下/上行第二次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第二次减速位移校正点，S值secondregulate_acceleration point取决于减速参数；

④X楼门区开关线沿井道垂直方向±1楼层，定义为X楼下/上行第一次减速位移校正点；其中，顶/底楼无下/上行第一次减速位移校正点；

⑤码带10的每组编码沿井道垂直方向的长度＝2mm，宽度符合“二乘二取二”扫描枪20规范要求；

⑥沿井道垂直方向精准定位门区开关线和第二次减速位移校正点的编码条，精准定位点的总数＝3×floor-2；码带框既可用功能码的无效码，也可用楼层码的无效码，或同时使用功能码的无效码+楼层码的无效码作底色，然后精准定位点的码条“3×floor-2”覆盖之。

3.根据权利要求1所述的中速电梯长站平层系统，其特征在于所述的“二乘二取二”扫描枪(20)包括第1组扫描枪(1)、第2组扫描枪(2)，第1组扫描枪(1)由第1组扫描枪的I区扫描枪(21)、II区扫描枪(22)组成，第1组扫描枪的I区扫描枪(21)与II区扫描枪(22)相同；第1组扫描枪的I区扫描枪(21)与II区扫描枪(22)并列布置，分别正对第1码带的I区编码(110)与II区编码(120)，第2组扫描枪(2)与第1组扫描枪(1)相同；扫描枪(20)的输出执行“二乘二取二”算法，这是一种组合双机热备和二取二的复合算法：

①切换变量赋初值

switch＝1

②

②-1switch＝1

第1组扫描枪的I区扫描枪(21)扫描第1码带的I区编码(110)

第1组扫描枪的II区扫描枪(22)扫描第1码带的II区编码(120)

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则switch＝2

第1组扫描枪故障报警，转②

②-2switch＝2

第2组扫描枪的I区扫描枪(23)扫描第2码带的I区编码(210)

第2组扫描枪的II区扫描枪(24)扫描第2码带的II区编码(220)

如果DATA_I区扫描枪＝DATA_II区扫描枪

输出扫描值，转③

否则电梯停止运行

第2组扫描枪故障报警，转③

③结束。

4.一种使用如权利要求1所述中速电梯长站平层系统的基于双减速位移校正点的平层方法流程：

变量说明

t_o1、t_A1、t_B1、t_C1，t_o2、t_A2、t_B2、t_C2，分别是长站平层速度曲线的、第一/二次减速梯形加速度曲线的时间点

F₁、F₂、…、F₉、…、F_N，N≥1，楼层F₁、楼层F₂、…、楼层F₉、…、楼层F_N，N≥1

S值secondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点至平层目标楼层的位移值

tsecondregulate_acceleration point，第二次减速位移校正点对应的、理论上的时间

V_sr，第二次减速位移校正点对应的、理论上的速度曲线工作点

算法说明

平层理想速度曲线，理论上运行时间、速度曲线上的工作点、位移三者一致，事实上曳引轮与钢丝绳存在滑移、轿厢溜车、钢丝绳的温度和负荷延展等原因三者不一致；所谓的“位移校正”是指以电梯己知的、实际位移为基准，校正理想速度曲线上电梯的工作点：“滑移”时理想速度曲线输出脉冲，但未产生位移，“溜车”时理想速度曲线未输出脉冲，却产生位移，校正“滑移”理想速度曲线超前、“溜车”理想速度曲线滞后的工作点；

理想速度曲线处在匀速时段时，位移校正无速度、加速度、加加速度突变，实现技术无难度，故第二次减速位移校正点设计了前&后程匀速位移，而第一次减速位移校正点仅需预留后程匀速位移；

基于双减速位移校正点的中速电梯长站平层方法的流程

①初始化

1、读轿厢按键，获目标楼层floor_object、开始楼层floor_start

如果floor_object＞floor_start

电梯上行

如果floor_object＜floor_start

电梯下行

2、设置运行参数

电梯上行，第一次减速位移校正点＝floor_object-1

第二次减速位移校正点＝floor_object的上行第二次减速位点电梯下行，第一次减速位移校正点＝floor_object+1

第二次减速位移校正点＝floor_object的下行第二次减校正点

②平层运行

“二乘二取二”扫描枪(20)读码带(10)

1、floor_start至第一次减速位移校正点前

经过门区开关线时，逐一进行位移校正

2、至第一次减速位移校正点

进行位移校正

1.75m/s匀速位移0.1m，第一次减速

0.25m/s匀速位移0.025m

3、至第二次减速位移校正点

进行位移校正

0.25m/s匀速位移0.075m

第二次减速、直接平层。

Images