CN114057066A - 带有为避免碰撞构造的自主轿厢移动器的多轿厢电梯系统 - Google Patents

带有为避免碰撞构造的自主轿厢移动器的多轿厢电梯系统 Download PDF

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CN114057066A CN202110800280.4A CN202110800280A CN114057066A CN 114057066 A CN114057066 A CN 114057066A CN 202110800280 A CN202110800280 A CN 202110800280A CN 114057066 A CN114057066 A CN 114057066A
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Abstract

本发明涉及带有为避免碰撞构造的自主轿厢移动器的多轿厢电梯系统，具体地公开一种无绳电梯系统，具有：可操作地连接于电梯轿厢的轿厢移动器，轿厢移动器构造成沿着井道通道移动电梯轿厢且自主地操作，轿厢移动器具有自主轿厢分离保证(ACSA)系统，其具有：构造成提供表示电梯轿厢的位置信息的传感器数据的传感器、构造成控制轿厢移动器的运动的运动控制系统，ACSA系统构造成通过经由状态观察滤波器处理表示井道通道内的轿厢移动器的速度的速度数据和传感器数据来估计电梯轿厢的操作状态，且其中ACSA系统构造成响应于估计电梯轿厢的操作状态控制轿厢移动器，以避免电梯轿厢与另一物体之间的碰撞。

Description

带有为避免碰撞构造的自主轿厢移动器的多轿厢电梯系统
技术领域
本文中描述的实施例涉及一种多轿厢电梯系统，并且更具体而言，涉及一种具有构造成用于避免碰撞的自主轿厢移动器的多轿厢电梯系统。
背景技术
自走式电梯轿厢可缺乏井道与电梯轿厢之间的物理连接(例如，没有随行缆线、限速器绳索等)。一个井道中的多个轿厢可由自走式电梯轿厢系统(具有或不具有物理连接)支承。避免碰撞(确保轿厢之间的距离)为用于在一个井道中灌输(instillation)多个轿厢的目标。这可与完全自主系统特别相关，其中所有控制在电梯轿厢本身上，与已知的多轿厢系统相比，其中所有轿厢由用于井道通道的中央控制器来控制。即，在其中轿厢相对于彼此和中央控制器为自主的系统中，存在这样的需要，即需要确保在局域的平层上避免碰撞。
发明内容
公开的是无绳电梯系统，其包括：可操作地连接于电梯轿厢的轿厢移动器，轿厢移动器构造成沿着井道通道移动电梯轿厢并且构造成自主地操作，其中轿厢移动器包括自主轿厢分离保证(ACSA)系统，该自主轿厢分离保证(ACSA)系统包括：构造成提供表示电梯轿厢的位置信息的传感器数据的传感器、构造成控制轿厢移动器的运动的运动控制系统，其中ACSA系统构造成通过经由状态观察滤波器处理传感器数据和速度数据(表示井道通道内的轿厢移动器的速度)来估计电梯轿厢的操作状态，并且其中ACSA系统构造成响应于估计电梯轿厢的操作状态来控制轿厢移动器，以避免电梯轿厢与另一物体之间的碰撞。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统包括控制轿厢移动器的控制器，控制器可操作地连接于传感器并构造成控制轿厢移动器的移动，其中传感器、控制器以及云服务中的一个或多个构造成至少部分地处理传感器数据，并且/或者估计电梯轿厢的操作状态。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，传感器直接地、经由个人区域网或局域网，或经由云服务与ACSA系统的控制器通信。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成响应于估计电梯轿厢的操作状态来控制轿厢移动器，以避免电梯轿厢与井道终端之间的碰撞。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成响应于估计电梯轿厢的操作状态来控制轿厢移动器和/或电梯轿厢，以执行紧急停止。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，状态观察滤波器包括递归卡尔曼滤波器估计器。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，传感器构造成用于感测电梯轿厢位置、速度、向前范围以及向后范围中的一个或多个。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，传感器包括摄像机、雷达以及LiDAR中的一个或多个，用于感测向前范围和向后范围中的一个或多个。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，传感器构造成经由超声波距离、激光距离、磁检测、非牺牲物理压缩/偏转检测(non-sacrificialphysical compression/deflection detection)以及牺牲物理压缩/偏转检测(sacrificial physical compression/deflection detection)来感测向前范围和向后范围中的一个或多个。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，无绳电梯系统为多轿厢无绳系统，并且轿厢移动器构造成相对于相邻的轿厢移动器自主地操作，该相邻的轿厢移动器在井道通道中移动相邻的电梯轿厢。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成响应于估计电梯轿厢的操作状态来控制电梯轿厢，以避免电梯轿厢与在井道通道中移动的相邻电梯轿厢之间的碰撞。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成在确定碰撞的可能性高于阈值时，经由一个或多个传输路径将信号传输至井道通道中的相邻轿厢或相邻轿厢移动器。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成在确定碰撞的可能性高于阈值时，经由一个或多个传输路径将作为信号的停止命令传输至井道通道中的相邻轿厢或相邻轿厢移动器。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成通过经由个人区域网、局域网以及云服务中的一个或多个的无线连接，与相邻的轿厢移动器通信。
除了系统的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，ACSA系统构造成将周期性测试信号传输至相邻的轿厢移动器，并且监测从相邻的轿厢移动器传输的周期性测试信号，以跟踪传输可靠性。
另外公开的是操作无绳电梯系统的方法，其包括：沿着井道通道移动电梯轿厢的轿厢移动器的自主轿厢分离保证(ACSA)系统的传感器提供表示针对电梯轿厢的位置信息的传感器数据；ACSA系统通过经由状态观察滤波器处理传感器数据和速度数据(表示井道通道内的轿厢移动器的速度)来估计电梯轿厢的操作状态；以及ACSA系统响应于估计电梯轿厢的操作状态来控制轿厢移动器，以避免电梯轿厢与另一物体之间的碰撞。
除了方法的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，在以第一速度行进至第一层站时，并且在检测电梯轿厢与另一物体之间的潜在碰撞时，ACSA系统将轿厢移动器控制成：保持以第一速度行进至第一层站；保持以从第一速度降低的第二速度行进至第一层站；行进至与第一层站不同的第二层站，或行进至那时确定的停靠点；停止在那时的当前地点处。
除了方法的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，方法包括：传感器、ACSA系统的控制器以及云服务中的一个或多个处理传感器数据，并且/或者估计电梯轿厢的操作状态。
除了方法的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，方法包括以下中的一个或多个：传感器直接地、经由个人区域网或局域网，或经由云服务与ACSA系统的控制器通信；以及轿厢移动器相对于相邻的轿厢移动器自主地操作，该相邻的轿厢移动器在井道通道中移动相邻的电梯轿厢。
除了方法的以上公开的方面中的一个或多个之外，或者作为备选，方法包括：ACSA系统经过一个或多个传输路径与相邻的轿厢移动器通信，该一个或多个传输路径包括经由个人区域网、局域网以及云服务中的一个或多个的无线网络。
附图说明
认作是本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并且明确要求权利。本发明的前述及其它特征和优点从连同附图进行的以下详细描述中显而易见，在其中：
图1为根据实施例的井道通道中的电梯轿厢和轿厢移动器的示意图；
图2示出根据实施例的轿厢移动器；
图3为井道通道中的电梯轿厢和轿厢移动器的示意图，示出与图1相比所公开的实施例的附加特征；
图4为装备有主要和次要通信装置的电梯轿厢和/或轿厢移动器的示意图；
图5为状态观察滤波器的功能图；
图6为电梯构件分离保证系统的框图，示出安全运动状态估计器、安全保证模块以及恢复管理器；以及
图7为示出根据实施例的操作电梯系统的方法的流程图。
具体实施方式
图1描绘示例性实施例中的自走式或无绳电梯系统(电梯系统)10，其可在具有多个平层或楼层30a,30b的结构或建筑物20中使用。电梯系统10包括由边界(由建筑物20承载)限定的井道40(或电梯竖井)，以及适于在井道通道60中沿任意数量的行进方向(例如，向上和向下)行进的多个轿厢50a-50c。轿厢50a-50c为大体上相同的，因此本文中将参考电梯轿厢50a。井道40还可包括顶部端部终端70a和底部端部终端70b。
对于轿厢50a-50c中的每个而言，电梯系统10包括多个轿厢移动器系统(轿厢移动器)80a-80c中的一个(出于以下阐明的原因，另外称为爬梁器系统，或爬梁器)。轿厢移动器80a-80c为大体上相同的，因此本文中将参考轿厢50a。轿厢移动器80a构造成沿着井道通道60移动电梯轿厢50a，并且构造成自主地操作。
图2为电梯系统10的透视图，电梯系统10包括电梯轿厢50a、轿厢移动器80a、控制器115，以及功率源120。尽管在图1中示出为与轿厢移动器80a分离，但是本文中描述的实施例可适用于包括在轿厢移动器80a中的控制器115(即，与轿厢移动器80a一起移动穿过井道40)，并且还可适用于位于轿厢移动器80a之外的控制器(即，远程地连接于轿厢移动器80a并且相对于轿厢移动器80a静止)。尽管在图1中示出为与轿厢移动器80a分离，但是本文中描述的实施例可适用于包括在轿厢移动器80a中的功率源120(即，与轿厢移动器80a一起移动穿过井道40)并且还可适用于位于轿厢移动器80a之外的功率源(即，远程地连接于轿厢移动器80a并且相对于轿厢移动器80a静止)。
轿厢移动器80a构造成使电梯轿厢50a在井道40内并沿着导轨109a,109b移动，导轨109a,109b竖直地延伸穿过井道40。在实施例中，导轨109a,109b为T形梁。轿厢移动器80a包括一个或多个电动马达132a,132b。电动马达132a,132b构造成通过使一个或多个轮134a,134b旋转来在井道40内移动轿厢移动器80a，一个或多个轮134a,134b按压抵靠引导梁111a,111b。在实施例中，引导梁111a,111b为I形梁。理解的是，虽然示出I形梁，但是任何梁或类似结构可与本文中描述的实施例一起利用。由电动马达132a,132b驱动的轮134a,134b,134c,134d之间的摩擦允许轮134a,134b,134c,134d向上21和向下22攀爬引导梁111a,111b。引导梁竖直地延伸穿过井道40。理解的是，虽然示出两个引导梁111a,111b，但是本文中公开的实施例可与一个或多个引导梁一起利用。还理解的是，虽然示出两个电动马达132a,132b，但是本文中公开的实施例可适用于具有一个或多个电动马达的轿厢移动器80a。例如，轿厢移动器80a可具有一个电动马达，用于四个轮134a,134b,134c,134d中的每个。电动马达132a,132b可为永磁电动马达、异步马达，或本领域技术人员已知的任何电动马达。在本文中未示出的其它实施例中，另一构造可在两个不同的竖直地点处(即，在电梯轿厢50a的底部和顶部处)具有带有动力装置的轮。
第一引导梁111a包括腹板部分113a和两个凸缘部分114a。第一引导梁111a的腹板部分113a包括第一表面112a和与第一表面112a相对的第二表面112b。第一轮134a与第一表面112a接触，并且第二轮134b与第二表面112b接触。第一轮134a可通过轮胎135与第一表面112a接触，并且第二轮134b可通过轮胎135与第二表面112b接触。第一轮134a由第一压缩机构150a压缩抵靠第一引导梁111a的第一表面112a，并且第二轮134b由第一压缩机构150a压缩抵靠第一引导梁111a的第二表面112b。第一压缩机构150a将第一轮134a和第二轮134b压缩在一起，以夹紧到第一引导梁111a的腹板部分113a上。
第一压缩机构150a可为金属或弹性弹簧机构、气动机构、液压机构、螺丝扣机构、机电促动器机构、弹簧系统、液压缸、机动弹簧装置，或任何其它已知的力促动方法。第一压缩机构150a可能够在电梯系统10的操作期间实时调节，以控制第一轮134a和第二轮134b在第一引导梁111a上的压缩。第一轮134a和第二轮134b可各自包括轮胎135，以增加关于第一引导梁111a的牵引力。
第一表面112a和第二表面112b竖直地延伸穿过井道40，因此创建供第一轮134a和第二轮134b在其上行驶的轨道。凸缘部分114a可用作护栏，以帮助沿着该轨道引导轮134a,134b，并且因此帮助防止轮134a,134b离开轨道。
第一电动马达132a构造成使第一轮134a旋转，以向上21或向下22攀爬第一引导梁111a。第一电动马达132a还可包括第一马达制动器137a，以使第一电动马达132a的旋转变慢和停止。第一马达制动器137a可机械地连接于第一电动马达132a。第一马达制动器137a可为离合器系统、盘式制动器系统、鼓式制动器系统、第一电动马达132a的转子上的制动器、电子制动器、涡流制动器、磁流变流体制动器或任何其它已知的制动系统。爬梁器系统130还可包括可操作地连接于第一导轨109a的第一导轨制动器138a。第一导轨制动器138a构造成通过夹紧到第一导轨109a上来使爬梁器系统130的移动变慢。第一导轨制动器138a可为作用在爬梁器系统130上的第一导轨109a上的夹钳式制动器，或者为作用在电梯轿厢50a近侧的第一导轨109上的夹钳式制动器。
第二引导梁111b包括腹板部分113b和两个凸缘部分114b。第二引导梁111b的腹板部分113b包括第一表面112c和与第一表面112c相对的第二表面112d。第三轮134c与第一表面112c接触，并且第四轮134d与第二表面112d接触。第三轮134c可通过轮胎135与第一表面112c接触，并且第四轮134d可通过轮胎135与第二表面112d接触。第三轮134c由第二压缩机构150b压缩抵靠第二引导梁111b的第一表面112c，并且第四轮134d由第二压缩机构150b压缩抵靠第二引导梁111b的第二表面112d。第二压缩机构150b将第三轮134c和第四轮134d压缩在一起，以夹紧到第二引导梁111b的腹板部分113b上。
第二压缩机构150b可为弹簧机构、螺丝扣机构、促动器机构、弹簧系统、液压缸，和/或机动弹簧装置。第二压缩机构150b可能够在电梯系统10的操作期间实时调节，以控制第三轮134c和第四轮134d在第二引导梁111b上的压缩。第三轮134c和第四轮134d可各自包括轮胎135，以增加关于第二引导梁111b的牵引力。
第一表面112c和第二表面112d竖直地延伸穿过竖井40，因此创建供第三轮134c和第四轮134d在其上行驶的轨道。凸缘部分114b可用作护栏，以帮助沿着该轨道引导轮134c,134d，并且因此帮助防止轮134c,134d离开轨道。
第二电动马达132b构造成使第三轮134c旋转，以向上21或向下22攀爬第二引导梁111b。第二电动马达132b还可包括第二马达制动器137b，以使第二马达132b的旋转变慢和停止。第二马达制动器137b可机械地连接于第二马达132b。第二马达制动器137b可为离合器系统、盘式制动器系统、鼓式制动器系统、第二电动马达132b的转子上的制动器、电子制动器、涡流制动器、磁流变流体制动器，或任何其它已知的制动系统。爬梁器系统130包括可操作地连接于第二导轨109b的第二导轨制动器138b。第二导轨制动器138b构造成通过夹紧到第二导轨109b上来使爬梁器系统130的移动变慢。第二导轨制动器138b可为作用在爬梁器系统130上的第一导轨109a上的夹钳式制动器，或者为作用在电梯轿厢50a近侧的第一导轨109a上的夹钳式制动器。
电梯系统10还可包括位置基准系统113。位置基准系统113可安装在井道40的顶部处的固定部件上，诸如在支承件或导轨109上，并且可构造成提供与井道40内的电梯轿厢50a的位置相关的位置信号。在其它实施例中，位置基准系统113可直接地安装至电梯系统的移动构件(例如，电梯轿厢50a或轿厢移动器80a)，或者可位于其它位置和/或构造中。
位置基准系统113可为用于监测电梯竖井117内的电梯轿厢的位置的任何装置或机构。例如，在没有限制的情况下，位置基准系统113可为编码器、传感器、加速度计、高度计、压力传感器、测距仪或其它系统，并且可包括位置感测，其包括速度感测、加速度感测、绝对和相对位置感测等，如将由本领域技术人员认识到的。
控制器115可为包括处理器116和相关联的存储器119的电子控制器，相关联的存储器119包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令在由处理器116执行时使处理器116执行各种操作。处理器116可为但不限于各种各样可能架构中的任何的单处理器或多处理器系统，其包括现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)，或图形处理单元(GPU)硬件(同构或异构布置)。存储器119可为但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，或者其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
控制器115构造成控制电梯轿厢50a和轿厢移动器80a的操作。例如，控制器115可将驱动信号提供至轿厢移动器80a，以控制电梯轿厢50a的加速、减速、平层、停止等。
控制器115还可构造成从位置基准系统113或任何其它期望的位置基准装置接收位置信号。
当在井道40内沿着导轨109a,109b向上21或向下22移动时，电梯轿厢50a可在由控制器115控制时停止在一个或多个楼层30a,30b处。在一个实施例中，控制器115可位于远程或者位于云中。在另一实施例中，控制器115可位于轿厢移动器80a上。
用于电梯系统10的功率供应装置120可为任何功率源(包括功率电网和/或电池功率)，其连同其它构件供应至轿厢移动器80a。在一个实施例中，功率源120可位于轿厢移动器80a上。在实施例中，功率供应装置120为包括在轿厢移动器80a中的电池。
电梯系统10还可包括加速度计107，加速度计107附接于电梯轿厢50a或轿厢移动器80a。加速度计107构造成检测电梯轿厢50a和轿厢移动器80a的加速度和/或速度。
转至图3，示出公开的实施例的附加特征。如指示的，轿厢移动器80a构造成沿着井道通道60移动电梯轿厢50a且构造成自主地操作,例如相对于用于井道40中的其它电梯轿厢50b,50c的其它轿厢移动器80b,80c自主地。
轿厢移动器80a包括自主轿厢分离保证(ACSA)系统200，自主轿厢分离保证(ACSA)系统200包括传感器210，传感器210可包括传感器107(图2)或者与传感器107分离，传感器107机载在轿厢移动器80a上并且构造成向ACSA系统200提供表示电梯轿厢50a的位置(包括位置、速度以及加速度中的任何和所有)信息的传感器数据。ACSA系统200可包括运动控制系统220，运动控制系统220构造成控制轿厢移动器80a的运动。作为备选，指令(或传感器输入)可供给至控制器115，控制器115接着经由轿厢移动器80a控制轿厢运动。
ACSA系统200可包括能够在一个或多个处理器上执行的软件，以通过经由状态观察滤波器225(图5)处理传感器位置数据(表示例如井道40内的轿厢移动器80a的速度、加速度以及位置)来估计电梯轿厢50a的操作状态。下面提供关于状态观察滤波器225的附加细节。
ACSA系统200构造成响应于估计电梯轿厢50a的操作状态来控制轿厢移动器80a，以避免电梯轿厢50a与另一物体(诸如另一电梯轿厢50b,50c或端部终端70a,70b)之间的碰撞。此类控制可为执行电梯轿厢50a的常规制动或紧急停止，这取决于所需的制动距离和发生碰撞的可能性，例如，相对于阈值。
运动控制系统220可包括控制器115(图2)，控制器115可机载在轿厢移动器80a上，但是包括另一控制器(其可机载或位于远程，用于控制轿厢移动器80a)是在本公开的范围内。因此，控制器115可以可操作地连接于传感器210，并且构造成控制轿厢移动器80a的移动。在一个实施例中，控制器115执行以上提及的估计软件。在一个实施例中，所有处理由控制器115单独地或与传感器210结合地执行，因此电梯轿厢和轿厢移动器组合实际上为自主且自力更生的。
根据实施例，传感器210、控制器115以及云服务230中的一个或多个构造成至少部分地处理传感器数据，并且/或者估计电梯轿厢50a的操作状态。在实施例中，传感器210直接地、经由网络240(其可为个人区域网或局域网)上的有线连接或无线连接，或经由云服务230与控制器115通信。
每个传感器与每个网关之间的连接可为无线的或有线的。无线连接可应用协议，该协议包括局域网(LAN，或用于无线LAN的WLAN)协议和/或个人区域网(PAN)协议。LAN协议包括基于来自电气和电子工程师协会(IEEE)的章节802.11标准的WiFi技术。PAN协议包括例如蓝牙低功耗(BTLE)，其为由蓝牙特别兴趣组(SIG)设计和市场化的无线技术标准，用于使用短波长无线电波在短距离内交换数据。PAN协议还包括Zigbee，基于来自IEEE的章节802.15.4协议的技术，其代表一套高级通信协议，该套高级通信协议用于针对低功率低带宽需求来创建具有小型、低功率数字无线电的个人区域网。此类协议还包括Z-Wave，该Z-Wave为由Z-Wave联盟支持的无线通信协议，该无线通信协议使用网状网络，应用低能量无线电波以在装置(诸如器具)之间通信，允许对所述装置的无线控制。其它可适用的协议包括低功率WAN(LPWAN)，其为设计成允许以低比特率进行远距离通信的无线广域网(WAN)，使端部装置能够使用电池功率操作达延长的时间段(数年)。远程WAN(LoRaWAN)为由LoRa联盟维护的一种LPWAN，并且为媒体访问控制(MAC)层协议，用于分别在网络服务器与应用程序服务器之间传递管理和应用程序消息。此类无线连接还可包括射频识别(RFID)技术，其用于与例如RFID智能卡上的集成芯片(IC)通信。此外，Sub 1Ghz RF设备在Sub 1Ghz以下的ISM(工业、科学以及医疗)谱带中操作，典型地在769-935MHz、315Mhz以及468Mhz频率范围中。在1Ghz以下的该谱带对于RF IOT(物联网)应用而言为特别有用的。其它LPWAN-IOT技术包括窄带物联网(NB-IOT)和M1类物联网(Cat M1-IOT)。用于公开的系统的无线通信包括蜂窝，例如，2G/3G/4G(等)。上述不旨在限制可适用的无线技术的范围。
有线连接可包括例如缆线/接口，该缆线/接口符合RS(推荐标准)-422(也被称为TIA/EIA-422)，由电信工业协会(TIA)和电子工业联盟(EIA)支持的技术标准，其规定数字信号电路的电气特性。有线连接还包括缆线/接口，该缆线/接口符合RS-232，用于数据串行通信传输的技术标准，其限定在诸如计算机终端的DTE(数据终端设备)与诸如调制解调器的DCE(数据电路终端设备或数据通信设备)之间的信号连接。有线连接还可包括缆线/接口，该缆线/接口符合由Modbus组织管理的Modbus串行通信协议，其为设计成用于与可编程逻辑控制器(PLC)一起使用的主/从协议且其用于连接工业电子装置。有线连接还可包括在由PROFIBUS & PROFINET International(PI)管理的PROFibus(过程现场总线)标准之下的缆线/接口，并且为在自动化技术中用于现场总线通信的标准，其作为IEC(国际电工委员会)61158的部分发表。有线通信还可包括控制器局域网(CAN)总线，其利用由国际标准组织(ISO)发布的CAN协议，其为允许微控制器和装置在没有主机的情况下在应用程序中相互交换消息的标准。上述不旨在限制可适用的有线技术的范围。
在一个实施例中，传感器210构造用于感测电梯轿厢位置、速度、向前范围250a以及向后范围250b中的一个或多个。在一个实施例中，传感器210包括摄像机、雷达以及LiDAR(光检测和测距)中的一个或多个，用于感测向前范围250a和向后范围250b中的一个或多个。在一个实施例中，电梯轿厢可物理地接触并且它应该避免的所有物体装备有通信装置，该通信装置构造成通过蓝牙低功耗或类似协议通信。在此类实施例中，至物体的距离可基于与物体的通信信号强度来确定。
摄像机可包括具有宽/窄视角镜头的RGB(红-绿-蓝)摄像机。在一个实施例中，传感器210构造成经由超声波距离、激光距离、磁检测、非牺牲物理压缩/偏转检测以及牺牲物理压缩/偏转检测来感测向前范围250a和向后范围250b中的一个或多个。
在一个实施例中，为了避免碰撞对轿厢移动器80a的控制可至少部分地基于通道中的所有轿厢移动器之间的通信(例如，如图4中示出并在下面更详细地论述的)，而不是完全自主地操作。在此类系统中，可利用图4中示出的操作，作为用以触发避免碰撞动作的主要手段。如果图4中示出的此类操作由于任何原因而失败，则图3的操作可作用为可靠的备份，以确保避免分离。
在图4的实施例中，为每个轿厢移动器80a-80c和电梯轿厢50a-50c提供多个传感器210a,210b(它们中的任一个可为传感器210)。例如，在轿厢移动器80a在电梯轿厢50a下方的情况下，则“上”传感器210a可在电梯轿厢50a的顶部上，并且“下”传感器210b可位于轿厢移动器80a下方。
在一个实施例中，轿厢移动器80a例如经由有线连接240a(其可为以上识别的有线类型的连接中的任何)，或无线网络240(如以上指示的，其可为个人区域网或局域网)，或经由云服务与其它轿厢移动器80b,80c通信。如图4中示出的，轿厢移动器80a-80c(或轿厢50a-50c)可包括主要和次要通信装置260a,260b或传输通路两者，以使有线和无线协议的组合可执行。在一个实施例中，主要传输通路260a和次要传输通路260b中的一个在轿厢移动器80a上，而另一个在电梯轿厢50a上。作为备选，主要传输通路260a和次要传输通路260b两者安装至轿厢移动器80a和电梯轿厢50a中的同一个。
当碰撞的可能性大于阈值限制时，轿厢移动器80a(或电梯轿厢50a)可将信号发送至其它轿厢移动器80b,80c(或其它轿厢50b,50c)。信号可为用以执行紧急停止的指令(例如，命令)。ACSA系统200还可监测来自相邻的轿厢移动器80a的传输，以基于从另一个轿厢移动器80a接收的类似信号来确定是移动还是停止移动。ACSA系统200构造成将周期性测试信号(诸如ping)传输至相邻的轿厢移动器80a，并且监测从相邻的轿厢移动器80a传输的周期性测试信号，以跟踪传输可靠性。
在一个实施例中，主要传输通路260a用于广播正常通信，而次要传输通路260b用于广播紧急通信。例如，系统可通过主要传输通路260a(例如经由井道中的行进通信缆线，或无线地)向井道中的其它轿厢广播正常停止命令或状态更新。电梯系统10可通过“紧急”次要传输通路260b向井道中的其它轿厢50b,50c广播紧急停止命令，例如，无线地引导至其它轿厢50b,50c和/或轿厢移动器80a,80b，在接触的情况下物理地/电气地，等。紧急(次要)传输通路可为与用于“正常”(主要)传输通路的装置不同的装置。
转至图5，示出ACSA系统200的状态观察滤波器225的附加特征。根据控制理论，状态观察滤波器225可包括线性二次估计(LQE)，其在一个实施例中为递归卡尔曼滤波器估计器226。这为这样的算法，即该算法使用随着时间的推移而观察的一系列测量值(包含统计噪声和其它不准确性)，并且通过估计关于针对每个时间范围的变量的联合概率分布来产生对未知变量的估计，其倾向于比仅基于单个测量值的那些估计更准确。公开的实施例中的状态观察滤波器225包括测量模型228a和过程模型228b，其可说明并滤除相关的信息或数据噪声。滤波器225接收输入270，诸如传感器数据、至相邻轿厢(或端部终端)的向前和向后范围(Rf、Rb)、速度Vcar和位置Pcar数据。滤波器225利用输入270来获得输出280，输出280为安全分离保证模块290(图6，在下面论述)所需的基本输入的估计值，该基本输入包括自身轿厢速度、相邻(前和后)轿厢速度(如果其为端部终端，则该相邻(前和后)轿厢速度可为零)，以及关于相邻(前和后)轿厢的范围。状态观察滤波器225有效地滤除传感器噪声，并且允许从轿厢移动器上的车载传感器对这些临界状态的清晰估计。
来自状态观察滤波器225的输出280可供给到安全分离保证模块290中，安全分离保证模块290包括在US20170088395和US20090194371中公开的切换和控制逻辑，US20170088395和US20090194371中的每个的公开内容通过引用以其整体并入。
例如，转至图6，ACSA系统200的安全分离保证模块290可包括安全运动状态估计器300、安全保证模块(SAM)310以及恢复管理器320。安全运动状态估计器300、SAM 310以及恢复管理器320可为大致上基于软件的，并且至少部分地编程到控制器115中。安全运动状态估计器300可构造成识别哪些电梯轿厢50b,50c在轿厢移动器80a周围为活动的(例如，移动)以及它们在电梯系统10中相对于彼此的位置。
SAM 310构造成基于物体(轿厢、井道终端)的传感器输入(例如，速度、位置以及状态)和预编程的分离图310a(大体上基于电梯系统10的物理布局)，做出关于是放下主要(正常)制动器还是次要(紧急)制动器的决定。通过SAM模块310的附加操作在下面识别(见图7)。
恢复管理器320构造成检测并提供轿厢分离保证引发事件的通知。该事件可为主要(正常)制动器的启动或次要(紧急)制动器的启动。通知可传输至相邻的轿厢50b,50c(或系统中的所有轿厢)，并且用于暂时地降低轿厢速度，以最小化针对所有轿厢与彼此的不充分分离的任何可能性。如果多个安全动作被检测，则恢复管理器320可构造成指示所有电梯轿厢50a-50b停止在最近的可到达楼层30a,30b(图1)处。进一步设想和理解的是，恢复管理器320可构造成确认：在分离保证引发事件之后其何时“安全运行”。进一步设想和理解的是，轿厢分离保证引发事件可不是正常或紧急停止。进一步理解的是，由恢复管理器320对(多个)事件的反应可包括其它动作，并且/或者不同数量的事件必须发生以为了待发起的某些动作。
转至图7，流程图示出操作电梯系统10的方法。如在框710中示出的，方法包括：沿着井道通道60移动电梯轿厢50a的轿厢移动器80a的自主轿厢分离保证(ACSA)系统200的传感器210提供表示针对电梯轿厢50a的位置信息的传感器数据。
如在框715中示出的，在以第一速度行进至第一层站时，并且在检测电梯轿厢50a与另一物体之间的潜在碰撞时，方法包括ACSA系统200将轿厢移动器80a控制成：保持以第一速度行进至第一层站：保持以从第一速度降低的第二速度行进至第一层站；行进至与第一层站不同的第二层站或行进至那时确定的停靠点；并停止在那时的当前地点处。停止可使用电梯安全制动器或主要制动器发生，这取决于停止要求。这些选项可经由SAM模块310来控制。
如在框720中示出的，方法包括传感器210、ACSA系统200的控制器115以及云服务230中的一个或多个处理传感器数据，并且/或者估计电梯轿厢50a的操作状态。
如指示的，在一个实施例中，所有处理由控制器115单独或与传感器210结合执行，因此电梯轿厢和轿厢移动器组合实际上为自主且自力更生的。然而，在一个实施例中，如在框730中示出的，方法包括传感器210直接地、经由无线网络240(其可为个人区域网或局域网)，或经由云服务230与控制器115通信。如在框740中示出的，方法包括ACSA系统通过经由状态观察滤波器225处理传感器数据和速度数据(表示井道通道60内的轿厢移动器80a的速度)来估计电梯轿厢50a的操作状态。
如在框750中示出的，方法包括ACSA系统200响应于估计电梯轿厢50a的操作状态来控制轿厢移动器80a，以避免电梯轿厢50a与另一物体(例如，相邻的电梯轿厢50b,50c或端部终端70a,70b)之间的碰撞。如在方框760中示出的，方法包括轿厢移动器80a相对于相邻的轿厢移动器80b,80c自主地操作，相邻的轿厢移动器80b,80c在井道通道60中移动相邻的电梯轿厢50b,50c。如在框770中示出的，方法包括ACSA系统200经过一个或多个传输路径(包括经由个人区域网、局域网以及云服务中的一个或多个的无线网络240)与相邻的轿厢移动器80b,80c通信。
因此，轿厢移动器电梯系统允许多个轿厢在单个井道(通道)中操作，并且在一些应用中，在再循环构造中，在一组上下通道(未示出)中具有水平转运站(未示出)。该轿厢移动器电梯系统与其它多轿厢无绳(MCRL)系统的不同之处在于，轿厢移动器80a包括在轿厢移动器80a或电梯轿厢50a上而不是在井道/通道中的控制系统。在这个意义上，轿厢移动器80a为具有车载避免碰撞系统(另外，被称为“分离保证”系统)的自主运载器，而不是访问来自多个轿厢的运动状态数据的通道控制系统。此外，以上识别的相邻轿厢和/或移动器之间的互相通信能力实现最后手段的“安全链”式碰撞避免。如果装置中的任何检测不安全情形，则该系统可将轿厢置于“停止”操作模式。
公开的实施例的益处包括针对自主运载器和邻近运载器速度和范围，使用车载传感器和状态观察滤波器来有效地测量和估计关键运动状态。这可接着供给到安全分离保证系统中，以避免多轿厢电梯系统中的碰撞。此外，不需要特定轿厢或井道中的轿厢中的任何的绝对位置，因为绝对位置可不一定由轿厢本身或附近的其它轿厢知道(例如，关于井道控制/调度器失效的通信等不再为必要的)。益处还包括提供一种系统和方法，以用于一个轿厢停止在井道中的其它轿厢，这有效地提供用于避免碰撞的冗余传感器组。具有用于使轿厢直接相互通信的辅助方法进一步降低轿厢碰撞的可能性。
如以上描述的，实施例可呈处理器实施的过程和用于实践那些过程的装置(诸如处理器)的形式。实施例还可呈计算机程序代码(例如，计算机程序产品)的形式，该计算机程序代码(例如，计算机程序产品)包含指令，该指令实施在有形介质(例如，非暂时性计算机可读介质)中，诸如软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其它非暂时性计算机可读介质，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由该计算机执行时，计算机成为用于实践实施例的装置。实施例还可呈计算机程序代码的形式，例如，无论是储存在存储介质中、加载到计算机中并且/或者由该计算机执行，还是经过一些传输介质传输、加载到计算机中并且/或者由该计算机执行，还是经过一些传输介质(诸如经过电线或缆线，通过光纤，或经由电磁辐射)传输，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由该计算机执行时，计算机成为用于实践示例性实施例的装置。当实施在通用微处理器上时，计算机程序代码段构造微处理器以创建特定的逻辑电路。
本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。用语"大约"旨在包括与基于提交申请时可用的设备的特定数量和/或制造公差的测量相关的误差程度。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。
本领域技术人员将认识到的是，各种示例性实施例在本文中示出和描述，各自在特定实施例中具有某些特征，但是本公开不因此被限制。相反，可修改本公开，以并入迄今未描述但与本公开的范围相称的任何数量的变型、更改、替换、组合、子组合或等同布置。此外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但将理解，本公开的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本公开不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种无绳电梯系统，其包括：
轿厢移动器，其可操作地连接于电梯轿厢，所述轿厢移动器构造成沿着井道通道移动所述电梯轿厢并且构造成自主地操作，
其中，所述轿厢移动器包括自主轿厢分离保证(ACSA)系统，所述自主轿厢分离保证(ACSA)系统包括：
传感器，其构造成提供表示所述电梯轿厢的位置信息的传感器数据，
运动控制系统，其构造成控制所述轿厢移动器的运动，
其中，所述ACSA系统构造成通过经由状态观察滤波器处理表示所述井道通道内的所述轿厢移动器的速度的速度数据和所述传感器数据来估计所述电梯轿厢的操作状态，并且
其中，所述ACSA系统构造成响应于估计所述电梯轿厢的所述操作状态来控制所述轿厢移动器，以避免所述电梯轿厢与另一物体之间的碰撞。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统包括控制所述轿厢移动器的控制器，所述控制器可操作地连接于所述传感器，并构造成控制所述轿厢移动器的移动，
其中，所述传感器、所述控制器以及云服务中的一个或多个构造成至少部分地处理所述传感器数据，并且/或者估计所述电梯轿厢的所述操作状态。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述传感器直接地、经由个人区域网或局域网，或经由云服务与所述ACSA系统的控制器通信。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成响应于估计所述电梯轿厢的所述操作状态来控制所述轿厢移动器，以避免所述电梯轿厢与井道终端之间的碰撞。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成响应于估计所述电梯轿厢的所述操作状态来控制所述轿厢移动器和/或所述电梯轿厢，以执行紧急停止。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述状态观察滤波器包括递归卡尔曼滤波器估计器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述传感器构造成用于感测电梯轿厢位置、速度、向前范围以及向后范围中的一个或多个。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述传感器包括摄像机、雷达以及LiDAR中的一个或多个，用于感测向前范围和向后范围中的一个或多个。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述传感器构造成经由超声波距离、激光距离、磁检测、非牺牲物理压缩/偏转检测以及牺牲物理压缩/偏转检测来感测向前范围和向后范围中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述无绳电梯系统为多轿厢无绳系统，并且所述轿厢移动器构造成相对于相邻的轿厢移动器自主地操作，所述相邻的轿厢移动器在所述井道通道中移动相邻的电梯轿厢。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成响应于估计所述电梯轿厢的所述操作状态来控制所述电梯轿厢，以避免所述电梯轿厢与在所述井道通道中移动的相邻电梯轿厢之间的碰撞。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成在确定碰撞的可能性高于阈值时，经由一个或多个传输路径将信号传输至所述井道通道中的相邻轿厢或相邻轿厢移动器。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成在确定所述碰撞的所述可能性高于所述阈值时，经由所述一个或多个传输路径将作为所述信号的停止命令传输至所述井道通道中的所述相邻轿厢或相邻轿厢移动器。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成通过经由个人区域网、局域网以及云服务中的一个或多个的无线连接，与所述相邻的轿厢移动器通信。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：
所述ACSA系统构造成将周期性测试信号传输至所述相邻的轿厢移动器，并且监测从所述相邻的轿厢移动器传输的周期性测试信号，以跟踪传输可靠性。
16.一种操作无绳电梯系统的方法，其包括：
沿着井道通道移动电梯轿厢的轿厢移动器的自主轿厢分离保证(ACSA)系统的传感器提供表示针对所述电梯轿厢的位置信息的传感器数据；
所述ACSA系统通过经由状态观察滤波器处理表示所述井道通道内的所述轿厢移动器的速度的速度数据和所述传感器数据来估计所述电梯轿厢的操作状态；以及
所述ACSA系统响应于估计所述电梯轿厢的所述操作状态来控制所述轿厢移动器，以避免所述电梯轿厢与另一物体之间的碰撞。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在以第一速度行进至第一层站时，并且在检测所述电梯轿厢与另一物体之间的潜在碰撞时，所述ACSA系统将所述轿厢移动器控制成：
保持以所述第一速度行进至所述第一层站；
保持以从所述第一速度降低的第二速度行进至所述第一层站；
行进至与所述第一层站不同的第二层站，或行进至那时确定的停靠点；
停止在那时的当前地点处。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述传感器、所述ACSA系统的控制器以及云服务中的一个或多个处理所述传感器数据，并且/或者估计所述电梯轿厢的所述操作状态。
19. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下中的一个或多个：
所述传感器直接地、经由个人区域网或局域网，或经由云服务与所述ACSA系统的控制器通信；以及
所述轿厢移动器相对于相邻的轿厢移动器自主地操作，所述相邻的轿厢移动器在所述井道通道中移动相邻的电梯轿厢。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述ACSA系统经过一个或多个传输路径与相邻的轿厢移动器通信，所述一个或多个传输路径包括经由个人区域网、局域网以及云服务中的一个或多个的无线网络。
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