CN113734935A - 一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统，包括至少三个依次排开的电梯井，其中两个电梯井内设有竖直轨道和至少两个同时运行的轿厢，一个电梯井作为上升通道，另一个电梯井作为下降通道，第三个电梯井作为暂停通道，轿厢门前后两面墙上每一层轿厢暂停处设置横移轨道，每一轿厢上设有驱使该轿厢沿所述竖直轨道上升或下降的竖直运动动力机构，和转轨至所述横移轨道左移或右移的水平横移动力机构。本发明只需要至少三个电梯井就可以满足高层建筑高人流量对电梯的需求，避免电梯产能的过剩或者不足所导致的资源闲置和成本增加等问题。

Description

一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统

技术领域

本发明涉及建筑设计中电梯空间规划的领域，尤其涉及一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统。

背景技术

电梯作为现代高层建筑中一种不可缺少的垂直交通运输工具，随着高层建筑的快速增长，建筑中的电梯运营规划就成了建筑设计和施工阶段必需要考虑的关键问题之一。在建筑设计阶段，建筑的层数、电梯的最大载能和运行速度，以及未来该建筑的人流量，决定了该建筑对电梯的需求程度。如果建筑层数高、人流量大比如写字楼或者商场，那么对于电梯的需求程度就越大，建筑中用于电梯的规划空间就越多，占用的土地资源和经济成本就越多。

在人流量大的高层建筑中，传统的曳引式电梯在同一个电梯井中只能运行一个轿厢的模式，受到电梯最大载能和运行速度的限定，电梯的使用效率已经越来越不能满足人流量大的高层建筑对电梯的需求，只能通过增加电梯的数量来满足需求。但是，增加的电梯数量越多，相应的电梯井的个数也越多，占用的建筑空间就越多，造成土地浪费和经济成本越多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统，在尽少占用建筑空间的前提下满足高层建筑高人流量对于电梯的需求。

本发明提出的一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统，包括至少三个依次排开的电梯井，其中两个电梯井内设有竖直轨道和至少两个同时运行的轿厢，一个电梯井作为上升通道，另一个电梯井作为下降通道，第三个电梯井作为暂停通道，轿厢门前后两面墙上每一层轿厢暂停处设置横移轨道，每一轿厢上设有驱使该轿厢沿所述竖直轨道上升或下降的竖直运动动力机构，和转轨至所述横移轨道左移或右移的水平横移动力机构。

优选地，本发明提出的一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统包括四个依次排开的电梯井，所述竖直轨道包括轿厢门前后两面墙上安装的四条多段齿条轨道，所述竖直轨道与横移轨道相交处设有可由电机驱动旋转的交叉处轨道，所述交叉处轨道的一面加工成齿条状，并可旋转至与所述齿条轨道衔接形成不间断的轨道，所述交叉处轨道的另一面加工成横移轨道状，并可旋转至与所述横移轨道衔接形成不间断的轨道。

所述齿条轨道和横移轨道的端部呈凹圆弧型，所述交叉处轨道的两端呈凸圆弧型。

所述竖直运动动力机构包括设置于每个轿厢门及其相对侧壁上的齿轮，和驱动该齿轮沿所述竖直轨道移动的第一电机。

所述水平横移动力机构包括相对轿厢可垂直下降的底板，底板上设有轮子和驱动该轮子在所述横移轨道平移的第四电机，底板上还设有轮子相对轿厢门前后伸缩的伸缩机构。

优选地，所述底板上设有相互配合的丝杆滑块和丝杆，所述丝杆与设置于轿厢侧壁的第二电机的机轴相连。

优选地，所述伸缩机构包括设于底板上的第三电机、主动轮、从动轮、同步带、及设有所述轮子和第四电机的滑块，所述滑块连接在同步带上，第三电机驱动主动轮及同步带带动滑块及轮子伸缩。

优选地，所述轿厢的外门设置在第二电梯井和第三电梯井上，或第一电梯井和第四电梯井上。

所述的电梯运行系统可以按如方式下操作：

上升通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢上升到某个楼层需停止时水平移动到中间第二电梯井暂停通道，当该轿厢需要上升时该轿厢水平移动到上升通道后进行上升运动；

下降通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢下降到某个楼层需要停止时水平移动到中间第三电梯井暂停通道，当该轿厢需要下降时，该轿厢水平移动到下降通道后进行下降运动。

所述电梯运行系统还可以按如下方式操作：

上升通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢上升到某个楼层需停止时水平移动到中间第二电梯井暂停通道，当该轿厢需要下降时该轿厢从第二电梯井依次水平移动到第三电梯井和下降通道后进行下降运动；

下降通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢下降到某个楼层需要停止时水平移动到中间第三电梯井暂停通道，当该轿厢需要上升时，该轿厢依次水平移动到第二电梯井和下降通道后进行下降运动。

相对于现有技术，本发明的电梯运行系统及方法的技术效果是，将它用于建筑设计阶段对电梯的建筑空间规划，同一个电梯井允许多个轿厢同时运行，且每个轿厢的运行不受其他轿厢运行的影响；轿厢暂时不运行可停留在暂停通道内，需要至少三个电梯井就可以满足高层建筑高人流量对电梯的需求，避免电梯产能的过剩或者不足所导致的资源闲置和成本增加等问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱同时运行的电梯运行模式的电梯井分布示意图。

图2为本发明实施例提供的一种轿厢升降和横移机构的结构示意图。

图3为图2的局部放大图，表达了本发明的竖直轨道和横移轨道换轨的原理示意图。

图4为本发明实施例提供的一种轿厢升降变轨为横移运动的示意图。

图5为本发明的轿厢底部轮子的伸缩机构示意图。

图6为本发明实施例提供的一种轿厢横移变轨为升降运动的示意图。

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，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

本发明提出的一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统，包括至少三个依次排开的电梯井，其中两个电梯井内设有竖直轨道和至少两个同时运行的轿厢，一个电梯井作为上升通道，另一个电梯井作为下降通道，第三个电梯井作为暂停通道，轿厢门前后两面墙上每一层轿厢暂停处设置横移轨道，每一轿厢上设有驱使该轿厢沿所述竖直轨道上升或下降的竖直运动动力机构，和转轨至所述横移轨道左移或右移的水平横移动力机构。

以下结合四个电梯井的实施例详细说明如下。

请参看图1，本发明的电梯运行系统是通过以下技术方案实现的：本发明的电梯运行系统包括4个电梯井，第一电梯井I、第二电梯井II、第三电梯井III和第四电梯井IV，呈一字阵列分布，与传统曳引式吊绳电梯单个电梯井单个轿厢运行相比具有以下特点：

1）本发明有4个电梯井：即第一电梯井仅作为上升通道，中间第二、第三电梯井仅作为暂停通道，第四电梯井仅作为下降通道。

2）同一个电梯井允许多个轿厢同时运行，且每个轿厢的运行不受其他轿厢运行的影响。即第一电梯井作为上升通道允许多个电梯轿厢同时上升到不同楼层，且相互之间的运行不受其他轿厢的影响；第四电梯井作为下降通道允许多个电梯轿厢同时下降到不同楼层，且相互之间的运行不受其他轿厢的影响。

3）中间暂停通道的作用：（1）当上升通道中某一个轿厢上升到某个楼层停止后暂时不运行，即可水平移动到中间第二电梯井暂停通道，当附近某个楼层需要上升轿厢时，该楼层第二电梯井暂停通道的轿厢可横移到上升通道进而进行上升运动；当下降通道中某一个轿厢下降到某个楼层停止后暂时不运行，即可水平移动到中间第三电梯井暂停通道，当附近某个楼层需要下降轿厢时，该楼层第三电梯井暂停通道的轿厢可横移到下降通道进而进行下降运动。（2）第二电梯井和第三电梯井中间两个通道的轿厢可进行相互左右横移：即如果第4个电梯井下降通道需要轿厢进行下降，可由第二电梯井暂停通道的轿厢经过第三电梯井横移至第四电梯井下降通道，然后再下将到指定楼层。同样的，如果第一电梯井上升通道需要上升轿厢，第三电梯井暂停通道的轿厢也可经过第二电梯井横移到第一电梯井上升通道，然后上升到指定楼层。（3）第二、三电梯井中间暂停通道的另一个作用是，当某个轿厢电量不足时，可停在中间暂停通道进行充电，且不会影响其他轿厢的运行。

4）轿厢外门（安装在建筑墙体上的门）可选择放在第二、三电梯井中间两个暂停通道，也可放在第一电梯井上升通道和第四电梯井下降通道。轿厢外门放在第二、三电梯井中间两个暂停通道的优点：当轿厢上升到指定楼层，横移到第二电梯井暂停通道进行乘客进出，这样不会对第一电梯井上升通道中其他运行的轿厢造成影响。同样的，当轿厢下降到指定楼层，横移到第三电梯井暂停通道进行乘客进出，这样不会对第四电梯井下降通道中其他运行的轿厢造成影响。缺点是：轿厢到达指定楼层后需要横移到中间第二、三电梯井暂停通道，乘客乘坐电梯可能体验感不好。如果电梯外门放在第一电梯井上升通道和第四电梯井下降通道的优点：电梯到达指定楼层后乘客可直接进出，不用等待轿厢进行横移到中间暂停通道才能进出。缺点是：当某个轿厢到达某个楼层后，如果某个楼层的乘客进出轿厢占用的时间太长会对该通道中其他轿厢的运行造成影响。这两种开门方案各有优缺点，可根据需求选择。

基于以上轿厢运行特点，可得出一些关于电梯机械结构方案上的结论：

1）动力机构必须安装在轿厢上，实现轿厢能独立运行，不受其他轿厢运行的影响；所以传统曳引式电梯吊绳升降结构、螺杆式电梯升降结构、液压式电梯升降结构、丝杆升降机构、以及立体车库中的链条链轮升降机构等动力机构不在轿厢上的升降机构均不能用于本发明，否则当某一轿厢运行出现问题时，其他轿厢容易受到影响。

2）电梯升降机构和横移机构在空间上不能干涉。

3）第二、三电梯井中间两个暂停通道的轿厢具有相互左右横移的能力，才能实现4个电梯井所有轿厢流动起来任意移动到某个指定楼层。

请参看图2，本发明的轿厢升降机构为：

1）在电梯井轿厢门前后两面墙上安装4条由多段齿条组装的竖直轨道10，竖直轨道10两端呈凹圆弧型；

2）在轿厢门前后两面安装竖直运动动力机构：4个第一电机1和齿轮机构11。

结合图4和图5，本发明的轿厢横移机构为：

1）在轿厢底部安装水平横移动力机构：水平横移动力机构有三个动作：（a)水平横移机构整体的升降动作：由四个设置于轿厢侧壁的第二电机2带动丝杆201旋转，丝杆201与固定设置于底板202上的丝杆滑块（图中未示）配合，从而带动底板202实现相对轿厢在竖直方向上的升降；（b）轮子21在垂直于轿厢门的方向能进行前后伸缩动作：由四个设置于底板202上的第三电机3带动主动轮31旋转，该主动轮31位于同步皮带32的一端，一滑板33与同步皮带32连接，滑板33上设置第四电机4和轮子21， 滑板33、第四电机4和轮子21整体随同步皮带32实现垂直于轿厢门方向的伸缩动作；（c）轮子的滚动动作：由四个第四电机4带动轮子21进行旋转实现轮子在横移轨道20上的直线运动。

参看图2及图3，在竖直齿条轨道和横移轨道的交叉处安装一小段可由第五电机5控制旋转角度的轨道30（以下称交叉处轨道）：该轨道30有一面加工成齿条，当电机控制交叉处轨道旋转到竖直状态时，与电梯井墙上固定的齿条轨道衔接形成不间断的竖直轨道；有一面加工成横移轨道，当交叉处轨道由竖直状态旋转90°呈水平状态时与横移轨道衔接形成不间断的横移轨道。交叉轨道两端呈凸圆弧型，保证旋转后与竖直轨道、横移轨道不干涉。

当轿厢需要上升/下降运动时，交叉处轨道由第五电机5控制旋转到竖直方向，与电梯井墙上固定的齿条轨道衔接形成不间断的竖直轨道，由轿厢上的第一电机1带动齿轮，与电梯井墙上的4根齿条轨道啮合，实现轿厢沿着电梯井墙上的齿条轨道进行升降。

请参看图5，当轿厢需要从竖直运动转到水平横移运动时，交叉处轨道由第五电机5控制旋转到水平方向，与电梯井墙上每层楼固定的横移轨道衔接形成不间断的横移轨道。由轿厢底部的第三电机3带动轮子21在垂直于轿厢门的方向往外伸到横移轨道正上方，然后由轿厢底部的第二电机2带动轿厢底部的4个轮子21在竖直方向上进行下降运动，直到轮子与横移轨道接触。最后由轿厢底部的第四电机4带动轮子21进行旋转实现轿厢横移。

请参看图6，当轿厢需要从水平横移运动转到竖直升降运动时，交叉处轨道由第五电机5控制旋转到竖直方向，与电梯井墙上固定的齿条轨道衔接形成不间断的竖直轨道，轿厢横移到轿厢上的齿轮和竖直齿条轨道啮合的位置，然后轿厢底部的第二电机2带动4个轮子21垂直方向向上收，轮子21脱离与横轨20的接触后，再由轿厢底部的第三电机3带动轮子往轿厢中心方向收，使轮子模块在轿厢进行升降竖直运动时不会与其他楼层的横移轨道有干涉。

第1个电梯井上升通道和第4个电梯井下降通道上相邻两个轿厢之间的间隔距离需满足要求，才能允许多个轿厢同时运行。假设竖直方向上轿厢从第1楼层上升到第2楼层所需要的时间为t1，假设水平方向上轿厢从第1个电梯井横移到第2个电梯井所需要的时间为t2，只要通过程序设定t1>t2，在满足相邻轿厢之间的距离必须大于1个楼层的距离的前提条件下，在竖直方向上的上升通道就能允许多个轿厢同时运行。比如，上升通道第1楼层的1号轿厢需要上升到第10楼层，第3楼层的2号轿厢需要上升到第7楼层，则第1楼层的1号轿厢和第3楼层的2号轿厢可以同时运行：当第3楼层的2号轿厢上升到第7楼层时，原来在第1楼层的1号轿厢上升到第5楼层，当1号轿厢从第5楼层继续上升到第6楼层，停在第7楼层的2号轿厢已经横移到第2个电梯井暂停通道，不会与从第6楼层继续上升的1号轿厢相撞。同样的，第4个电梯井下降通道的相邻轿厢，在满足相邻轿厢之间的距离必须大于1个楼层的距离的前提条件下，在竖直方向上的下降通道就能允许多个轿厢同时运行。

需要说明的是，当采用3个电梯井时，需要通过传感器和软件控制，避免当电梯井暂停通道中已经停有桥箱时出现碰撞事故。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种一字阵列分布的单个电梯井多个轿箱的电梯运行系统，其特征是：包括至少三个依次排开的电梯井，其中两个电梯井内设有竖直轨道和至少两个同时运行的轿厢，一个电梯井作为上升通道，另一个电梯井作为下降通道，第三个电梯井作为暂停通道，轿厢门前后两面墙上每一层轿厢暂停处设置横移轨道，每一轿厢上设有驱使该轿厢沿所述竖直轨道上升或下降的竖直运动动力机构，和转轨至所述横移轨道左移或右移的水平横移动力机构。

2.如权利要求1所述的电梯运行系统，其特征是：包括四个依次排开的电梯井，所述竖直轨道包括轿厢门前后两面墙上安装的四条多段齿条轨道，所述竖直轨道与横移轨道相交处设有可由电机驱动旋转的交叉处轨道，所述交叉处轨道的一面加工成齿条状，并可旋转至与所述齿条轨道衔接形成不间断的轨道，所述交叉处轨道的另一面加工成横移轨道状，并可旋转至与所述横移轨道衔接形成不间断的轨道。

3.如权利要求2所述的电梯运行系统，其特征是：所述齿条轨道和横移轨道的端部呈凹圆弧型，所述交叉处轨道的两端呈凸圆弧型。

4.如权利要求2所述的电梯运行系统，其特征是：所述竖直运动动力机构包括设置于每个轿厢门及其相对侧壁上的齿轮，和驱动该齿轮沿所述竖直轨道移动的第一电机。

5.如权利要求2所述的电梯运行系统，其特征是：所述水平横移动力机构包括相对轿厢可垂直下降的底板，底板上设有轮子和驱动该轮子在所述横移轨道平移的第四电机，底板上还设有轮子相对轿厢门前后伸缩的伸缩机构。

6.如权利要求5所述的电梯运行系统，其特征是：所述底板上设有相互配合的丝杆滑块和丝杆，所述丝杆与设置于轿厢侧壁的第二电机的机轴相连。

7.如权利要求5所述的电梯运行系统，其特征是：所述伸缩机构包括设于底板上的第三电机、主动轮、从动轮、同步带、及设有所述轮子和第四电机的滑块，所述滑块连接在同步带上，第三电机驱动主动轮及同步带带动滑块及轮子伸缩。

8.如权利要求1所述的电梯运行系统，其特征是：所述轿厢的外门设置在第二电梯井和第三电梯井上，或第一电梯井和第四电梯井上。

9.如权利要求1所述的电梯运行系统，其特征是，

上升通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢上升到某个楼层需停止时水平移动到中间第二电梯井暂停通道，当该轿厢需要上升时该轿厢水平移动到上升通道后进行上升运动；

下降通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢下降到某个楼层需要停止时水平移动到中间第三电梯井暂停通道，当该轿厢需要下降时，该轿厢水平移动到下降通道后进行下降运动。

10.如权利要求1所述的电梯运行系统，其特征是，

上升通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢上升到某个楼层需停止时水平移动到中间第二电梯井暂停通道，当该轿厢需要下降时该轿厢从第二电梯井依次水平移动到第三电梯井和下降通道后进行下降运动；

下降通道中多个轿厢同时运行，当某一个轿厢下降到某个楼层需要停止时水平移动到中间第三电梯井暂停通道，当该轿厢需要上升时，该轿厢依次水平移动到第二电梯井和下降通道后进行下降运动。

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