CN116409694A - 用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法 - Google Patents

用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法 Download PDF

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CN116409694A CN202111664703.0A CN202111664703A CN116409694A CN 116409694 A CN116409694 A CN 116409694A CN 202111664703 A CN202111664703 A CN 202111664703A CN 116409694 A CN116409694 A CN 116409694A
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朱建伟
周立波
毛凯萍
刘翔
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Abstract

本发明公开了一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，述姿态调整装置设有检测结构和调节结构，轿厢和轿厢的悬架活动连接，检测结构与调节结构电连接，检测结构设有用于检测调节结构数据的数据单元及分析单元，轿厢通过调节结构的驱动以转动件为旋转中心相对悬架转动；数据单元用于检测调节结构的运行数据，并将数据信息传送至分析单元；分析单元根据对数据单元的数据信息进行分析并给调节结构发送指令。本发明还公开一种姿态调整方法，姿态调整方法根据轿厢的运行轨迹，设计理论运行曲线S，理论运行曲线S包括预摆响应阶段和过摆响应阶段。本发明的轿厢姿态调整装置及调整方法，使轿厢保持竖直状态，无晃动现象，提升乘客的乘坐舒适性。

Description

用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法
技术领域
本发明涉及电梯状态控制技术领域，具体涉及一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法。
背景技术
目前，电梯轿厢广泛采用钢丝绳曳引驱动的方式运行，电梯在一个井道内仅能设置一个轿厢，单轿厢运行模式的电梯在低层建筑、人流量低的场合尚能满足使用需求，但在高人口密度的高层建筑或超高层建筑中其候梯时间长、运送效率低的缺点被显著放大。若是增加电梯井道及对应轿厢又会大幅的占用建筑空间，其成本也会显著提高，并且电梯运送效率低的问题仍然存在。
本申请人研究的多轿厢智能并行电梯为自驱电梯，不设置曳引结构，多轿厢智能并行电梯需要通过切换机构从一个井道的主轨道切换到另一个井道的主轨道运行，该切换机构设有与两个主轨道连接的切换轨道，切换轨道并不是完全的直线轨道，并且切换轨道相对主队到有一定的斜角，轿厢在切换动作过程中处于非竖直的状态，这种非竖直状态会导致乘客的乘坐舒适感和安全感降低，这是多轿厢电梯在应用过程中有待解决的重要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法，轿厢保持竖直状态，无晃动现象，提升乘客的乘坐舒适性。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，所述姿态调整装置设有检测结构和调节结构，轿厢和轿厢的悬架活动连接，所述检测结构与调节结构电连接，所述检测结构设有用于检测调节结构数据的数据单元及分析单元，所述轿厢通过调节结构的驱动相对悬架转动；
所述数据单元用于检测调节结构的运行数据，并将数据信息传送至分析单元；
所述分析单元对数据单元的数据信息进行分析并给调节结构发送指令。
作为上述技术方案的进一步改进为：
上述技术方案优选地，所述调节结构包括安装元件和可伸缩的执行元件，所述安装元件设有两部分，分别安装于轿厢和悬架上，所述执行元件连接安装元件的两部分，且所述执行元件与安装元件的两部分不全是固定连接。
上述技术方案优选地，所述安装元件包括轿厢安装座和悬架连接座，所述轿厢安装座固定安装在轿厢上，所述悬架连接座固定安装在悬架上，所述执行元件的两端分别铰接轿厢安装座和悬架连接座。
上述技术方案优选地，所述执行元件的一端通过销轴与轿厢安装座铰接，所述执行元件的另一端和悬架连接座球铰接，所述销轴和转动件平行设置，执行元件可驱动轿厢绕着销轴转动，或者驱动轿厢相对悬架在三维空间转动。
上述技术方案优选地，所述姿态调整装置还包括稳定结构，稳定结构包括至少一个稳定组件，所述稳定组件位于轿箱底部处，所述稳定组件可伸缩，所述轿厢的轿底通过稳定组件调节。
上述技术方案优选地，所述数据单元设有多个传感器，所述传感器用于检测出轿厢的姿态信息。
本发明还提供一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，采用上述的姿态调整装置，所述电梯系统设有主轨道和切换轨道，所述轿厢通过切换轨道切换主轨道，所述切换轨道与主轨道的衔接处为弧形，所述姿态调整方法根据轿厢的运行轨迹，设计理论运行曲线S，所述理论运行曲线S包括预摆响应阶段和过摆响应阶段；
所述预摆响应阶段，在驶入电梯系统的弧形轨道时先进行调节结构的预动作，使轿厢预先摆动角度θ预；
所述过摆响应阶段，在驶出电梯系统的的弧形轨道时进行调节结构的过动作，使轿厢继续摆动角度θ过。
上述技术方案中，优选地，所述姿态调整方法具体包括以下步骤：
(1)设定运行曲线：根据电梯系统切换轨道与主轨道的夹角θ、轿厢的速度v以及调整时轿厢要运行的路程L确定调节结构的理论运行曲线S，根据路程L和速度v确定理论运行曲线S所需的时间t；再根据时间t和轿厢的加速度确定轿厢需调整的速度和角度；
(2)检测实时运行曲线：通过数据单元检测调节结构实时的运行曲线S1，将实时检测到的数据信息与理论运行曲线S进行对比，得到运行偏差Δ；
(3)对比偏差值：如果运行偏差Δ大于允许偏差Δp，根据运行偏差Δ与允许偏差Δp的差值确定是否调整调节结构的运行。
上述技术方案中，优选地，所述姿态调整时的运行曲线S包含有多个速度变化阶段，速度变化阶段包括：加加速阶段AB—匀加速阶段BC—减加速阶段CD—匀速阶段DE—加减速阶段EF—匀减速阶段FG—减减速阶段GH。
上述技术方案中，优选地，所述运行曲线S中运行方向上的加速度a最大值不超过1.5m/s2，其中水平方向的加速度ax≤0.1gn；加加速度ρ不超过每秒0.1～0.13gn，ax＝a*cosθ，其中gn为竖直方向的加速度；a为轿厢运行方向的加速度。
上述技术方案中，优选地，调节结构的角加速度为α，α的最大值
Figure BDA0003451447030000031
α为轿厢调整时人体重心的线加速度，R为人体重心相对悬架和轿厢铰接点的转动半径。
本发明提供的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法，与现有技术相比有以下优点：
(1)本发明的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法，在轿厢与悬架之间增设姿态调整装置和调整稳定机构，通过姿态调整方法使轿厢处于竖直状态，且调整时无轿厢晃动现象，能够提升乘客的乘坐舒适感和安全感。
(2)本发明的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法，调整装置不影响轿厢的运行，便于操控和安装。
(3)本发明的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法，通过轿厢的运行情况计算执行元件应调节的数据信息，再通过调节执行元件的动作来调整；检测和调节执行元件比直接调整轿厢更精确。
附图说明
图1是本发明实施例中的姿态调整装置的结构示意图。
图2是图1的I处放大示意图。
图3是图1的II处放大示意图。
图4是本发明实施例中的上轿底转动角度示意图。
图5是本发明应用实施时轨道的结构示意图。
图6是本发明调整方法的流程示意图。
图7是本发明实施例中运行曲线的示意图。
图8是本发明实施例1中轿厢姿态调整过程示意图。
图9是本发明实施例1中速度变化阶段示意图。
图10是本发明实施例2中轿厢姿态调整过程示意图。
图11是本发明实施例2中速度变化阶段示意图。
图12是本发明实施例3中轿厢姿态调整过程示意图。
图13是本发明实施例3中速度变化阶段示意图。
图中标号说明：
1、轿厢；11、壁板；12、上轿底；13、下轿底；2、主轨道；21、固定导轨；22、活动导轨；3、悬架；31、转轴；4、切换轨道；41、固定切轨；42、活动切轨；5、安装元件；51、轿厢安装座；52、悬架连接座；6、执行元件；7、缓冲元件；8、稳定组件；81、安装件；82、缓冲件；83、执行件。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
图1至图9示出了本发明用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法的一种实施方式，电梯包括多个轿厢1、至少两个主轨道2和多个切换轨道4，切换轨道4设有多个，每个切轨装置包括切换轨道4和两个轨道移动组件，两个主轨道2之间布设多个切换轨道4，轿厢通过平移式移动的切换轨道4切换不同的主轨道2，主轨道2和切换轨道4分段设置。两个不同的主轨道2相对应的间隔处设为换轨工位，两个主轨道2之间设置多个换轨工位，每个换轨工位设有一个切轨装置3。主轨道2间隔处设置轨道移动组件，活动导轨22和活动切轨42通过轨道移动组件不同时与固定切轨41连接，切换轨道4通过轨道移动组件衔接两个主轨道2或者断开与两个主轨道2的连接。主轨道2包括多段的固定导轨21和活动导轨22；主轨道2由多段固定导轨21和多段活动导轨22首尾拼接而成，轨体首尾端设置有对中配合的榫槽，保证整体安装对中性。同一主轨道2的固定导轨21间断布设，切换轨道4包括固定切轨41和活动切轨42，相邻固定导轨21的间断处布设活动导轨22和活动切轨42，活动切轨42的两端轨道段均为弧形(为了方便说明，后面的弧轨、弧形轨道都是指的活动切轨两端的弧形轨道段部分)。因为要进行轨道的切换，电梯系统不能设置曳引装置，轿厢通过驱动装置进行驱动，驱动装置的驱动轮通过对应的施力机构施加压力压紧于主轨道或切换轨道的轨道运行面，固定切轨41是相对于主轨道倾斜布设的轨道段，活动切轨42在与固定导轨21衔接处设置为弧形轨道。
本实施例中，轿厢1包括轿顶、轿底和多块壁板11，轿顶为轿厢1的顶部，轿底为轿厢1的底部，多块壁板11围合成轿厢1的侧壁，壁板11的上端和下端分别连接轿顶和轿底。轿底包括上轿底12和下轿底13，上轿底12位于下轿底13的上方，上轿底12和下轿底13间隔设置，下轿底13和壁板11固定连接，上轿底12为乘客站立的面，轿厢内人员踩在上轿底12上，即轿厢内人员支撑在上轿底12上，上轿底12可相对下轿底13或壁板11转动，如此可通过上轿底12的转动实现上轿底12的角度调节，使其保持水平或微小的倾斜角度，轿厢内人员能稳定站立。
本实施例中，电梯系统设有悬架3，悬架3为架体，轿厢设于悬架3的内腔，驱动装置安装在悬架3上。姿态调整装置设有检测结构和调节结构。轿厢1和悬架3通过转动件铰接，转动件采用转轴31，轿厢通过调节结构的驱动绕着转轴31可相对悬架3转动。
本实施例中，调节结构包括安装元件5、缓冲元件7和可伸缩的执行元件6，安装元件5包括轿厢安装座51和悬架连接座52，轿厢安装座51固定安装在轿厢上，悬架连接座52固定安装在悬架上，执行元件6的两端分别铰接轿厢安装座51和悬架连接座52。执行元件6的一端通过销轴铰接轿厢安装座51，另一端和悬架连接座52球铰接，销轴和转轴平行设置，执行元件6可驱动轿厢绕着销轴转动，或相对悬架在三维空间转动。
本实施例中，执行元件6采用电缸，安装元件5用于安装缓冲元件7和执行元件6。安装元件5还包括缓冲座，缓冲座的一端通过缓冲元件7和轿厢安装座51连接，缓冲座的另一端和电缸一端连接。缓冲元件7具有弹性或阻尼性质，可以起到减振和稳定轿厢作用。缓冲元件7可为弹簧、橡胶、液压或气压阻尼器等。优选地，缓冲元件7采用缓冲橡胶。悬架连接座52与电缸的推杆铰接，缓冲座与电缸的缸体铰接。执行元件6带动轿厢1整体相对悬架3转动，使轿厢1保持竖直状态。
本实施例中，姿态调整装置还包括稳定结构，稳定结构包括至少一个稳定组件8，稳定组件8位于上轿底12和下轿底13之间，稳定组件8可伸缩，稳定组件8的一端连接下轿底13、另一端铰接上轿底12。
本实施例中，稳定组件8可带动上轿底12转动，对上轿底12的角度进行精确调整，使上轿底12保持水平或微小的角度，所述微小的角度是指上轿底12与水平面的夹角在设定范围内。下轿底13同时为支撑上轿底12的承载部件。
稳定组件8包括安装件81、缓冲件82和执行件83，执行件83可伸缩，安装件81固定在下轿底13上，执行件83的一端铰接安装件81、另一端铰接上轿底12。缓冲件82位于安装件81和执行件83之间。具体的，执行件83的一端和一安装座铰接，安装座连接缓冲件82的一端，缓冲件82的另一端连接安装件81，如此实现安装件81和执行件83的铰接。
本实施例中，稳定组件8的结构可以和调节结构的结构相同。
稳定组件8和上轿底12的连接可采用多种形式，以下实施例只说明一个最优的方式。本实施例中，稳定组件8设有四组，四组稳定组件8分别位于上轿底12的四个角上。执行件83的伸缩方向垂直于下轿底13，即执行件83的一端连接安装件81、另一端竖直向上连接上轿底12。
本实施例中，调节结构对轿厢1的整体角度进行调节，稳定组件8对上轿底12的角度进行精确调节，稳定组件8和调节结构配合使用，构成轿厢的双重稳定结构，可以更精确、平稳地对上轿底12的角度进行调节。
本实施例中，检测结构设有用于检测调节结构数据的数据单元及分析单元，所述轿厢通过调节结构的驱动以转动件为旋转中心相对悬架转动；数据单元用于检测调节结构的运行数据，并将数据信息传送至分析单元；分析单元根据数据单元的数据信息给调节结构或者电梯系统的稳定结构发送指令。
本实施例中，数据单元设有检测的传感器，传感器可以检测出轿厢的姿态，主要检测转动角度、角速度、角加速度、角加加速度，角加加速度为角加速度的加速度，反应角加速度的变化快慢的量。传感器设置于悬架或轿厢上，或者轿厢与悬架的铰接处，传感器采用加速度传感器、角速度传感器、角加速度传感器中一个或多个。根据电梯的安装环境确定传感器类别。
本实施例中，姿态调整方法如下：
(1)设定运行曲线
如图8和图9所示，轿厢在主轨道上一般不需要进行姿态调整，主要是在切换运行主轨道时，在切换轨道以及前后衔接轨道段需要进行姿态调整。所以轿厢姿态调整完整路径的运行曲线包含有预摆响应阶段——回正阶段——回正弧轨运行阶段——过摆响应阶段——回正阶段——回正斜轨运行阶段(仅当有斜轨时存在)——预摆响应阶段——回正阶段——回正弧轨运行阶段——过摆响应阶段——回正主轨运行阶段。
预摆响应阶段是在轿厢还没有开始进入切换轨道的弧形轨道时先进行执行元件6的预动作，即预摆开始点在进入弧轨点P之前开始，使轿厢预先反向(即向弧形外侧)摆动一个较小的角度θ预，产生入弯时超前的向心力，能实现更加平稳的轨道切换运行，舒适感更佳。其中摆动角度小于15°为佳。
回正阶段是电梯从预摆阶段结束后回到竖直状态的过程，即角度从θ预回正到竖直0°；
过摆响应阶段是电梯在驶出切换轨道的弧形轨道之后还进行调节结构的过动作，即过摆结束点应该在出弧轨点Q之后结束，使轿厢再反向(即向弧形外侧)摆动一个较小的角度θ过，产生出弯时滞后的向心力，能实现更加平稳的轨道切换运行，舒适感更佳。其中摆动角度小于15°。
根据切换轨道与主轨道的夹角θ、轿厢即时的速度v以及调整时轿厢要运行的路程L(即调整的起始点到终止点)来确定执行元件6的运行曲线S，根据L和v可以确定S曲线所需的时间t；再根据时间和加速度的要求可以确定调整的速度和角度。姿态调整时的曲线S包含多个速度变化阶段：
加加速阶段AB—匀加速阶段BC—减加速阶段CD—匀速阶段DE—加减速阶段EF—匀减速阶段FG—减减速阶段GH。
预摆响应和过摆响应增加了调整装置的响应时间，能实现更加平稳的轨道切换运行，舒适感更佳。
轿厢在运行时，预摆响应阶段和回正阶段、过摆响应阶段和回正阶段的速度变化形成“S”路径，轿厢在经过同一活动切轨的两个弧形轨道时“S”路径相反。
为保证人体较佳的舒适感以及人体在轿内的平衡稳定及安全，运行曲线S中需要满足运行方向上的加速度a最大值不超过1.5m/s2，其中水平方向的加速度ax≤0.1gn；加加速度ρ不超过每秒0.1～0.13gn，ax＝a*cosθ，其中gn为竖直方向的加速度；a为轿厢运行方向的加速度。
本实施例中，调节结构的角加速度为α，α的最大值
Figure BDA0003451447030000071
α为轿厢调整时人体重心的线加速度，R为人体重心相对悬架和轿厢铰接点的转动半径。
(2)检测实时运行曲线
通过姿态检测结构的传感器检测执行元件6实时的运行曲线S1，检测运行曲线S1中的转动角度、角速度、角加速度、角加加速度，将实时检测到的数据与设定的运行曲线S进行对比，得到运行偏差Δ。
(3)对比偏差值
如果运行偏差Δ大于允许偏差Δp，将运行偏差Δ与允许偏差Δp的差值反馈给调整机构，用于调节执行元件6的运行，使得运行偏差Δ小于或者等于允许偏差Δp，达到运行曲线S1与设定曲线S基本拟合。如果运行偏差Δ小于等于允许偏差Δp，则无需修正。允许偏差Δp是根据轿厢的的实际情况决定，在每个电梯系统完成之后都需要对轿厢进行安全测试，确定允许偏差Δp。
稳定组件的调节方法与调节结构相同。
本发明的工作过程如下：轿厢在主轨道上运行或在不同井道的不同主轨道之间切换轨道运行时，轿厢由于重力作用会相对悬架转动，此时电缸的推杆伸出或回缩，电缸相对轿厢和悬架转动，从而带动轿厢相对悬架转动，实现偏差补偿，通过主动推力达到外界不平衡载荷相互平衡，使轿厢在转弯、竖直或倾斜运行时处于竖直状态，不发生晃动，实现了稳定运行。
实施例2
图10和图11示出了本发明用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法的第二种实施方式，本实施例与实施例1不同的是：回正阶段没有进行姿态调整，即预摆响应阶段和过摆响应阶段有速度变化阶段，回正阶段没有速度变化阶段。
实施例3
图12和图13示出了本发明用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置及调整方法的第三种实施方式，本实施例与实施例2不同的是：回正阶段(弯道保持阶段)有姿态调整，但是调整幅度不大，是将角度、角速度和角加速度调整进行微调，并且调整强度为逐渐增大或者逐渐变小。因此在过摆响应阶段的起点并非为非姿态调整状态是的值，使轿厢的姿态与固定切轨的形状尽量一致。
本发明中涉及到的其他结构在本申请人已申请专利中有记载，结合本领域技术人员的常规技术手段，完全可以理解。在此不过过多的重复描述。
上述实施案例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，其特征在于，所述姿态调整装置设有检测结构和调节结构，轿厢和轿厢的悬架活动连接，所述检测结构与调节结构电连接，所述检测结构设有用于检测调节结构数据的数据单元及分析单元，所述轿厢通过调节结构的驱动相对悬架转动；
所述数据单元用于检测调节结构的运行数据，并将数据信息传送至分析单元；
所述分析单元对数据单元的数据信息进行分析并给调节结构发送指令。
2.根据权利要求1所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，其特征在于，所述调节结构包括安装元件和可伸缩的执行元件，所述安装元件设有两部分，分别安装于轿厢和悬架上，所述执行元件连接安装元件的两部分，且所述执行元件与安装元件的两部分不全是固定连接。
3.根据权利要求2所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，其特征在于，所述安装元件包括轿厢安装座和悬架连接座，所述轿厢安装座固定安装在轿厢上，所述悬架连接座固定安装在悬架上，所述执行元件的两端分别铰接轿厢安装座和悬架连接座。
4.根据权利要求3所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，其特征在于，所述姿态调整装置还包括稳定结构，稳定结构包括至少一个稳定组件，所述稳定组件位于轿箱底部处，所述稳定组件可伸缩，所述轿厢的轿底通过稳定组件调节。
5.根据权利要求2所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整装置，其特征在于，所述数据单元设有多个传感器，所述传感器用于检测出轿厢的姿态信息。
6.一种用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的姿态调整装置，所述电梯系统设有主轨道和切换轨道，所述轿厢通过切换轨道切换主轨道，所述切换轨道与主轨道的衔接处为弧形，所述姿态调整方法根据轿厢的运行轨迹，设计理论运行曲线S，所述理论运行曲线S包括预摆响应阶段和过摆响应阶段；
所述预摆响应阶段，在驶入电梯系统的弧形轨道时先进行调节结构的预动作，使轿厢预先摆动角度θ预；
所述过摆响应阶段，在驶出电梯系统的的弧形轨道时进行调节结构的过动作，使轿厢继续摆动角度θ过。
7.根据权利要求6所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，其特征在于，所述姿态调整方法具体包括以下步骤：
(1)设定运行曲线：根据电梯系统切换轨道与主轨道的夹角θ、轿厢的速度v以及调整时轿厢要运行的路程L确定调节结构的理论运行曲线S，根据路程L和速度v确定理论运行曲线S所需的时间t；再根据时间t和轿厢的加速度确定轿厢需调整的速度和角度；
(2)检测实时运行曲线：通过数据单元检测调节结构实时的运行曲线S1，将实时检测到的数据信息与理论运行曲线S进行对比，得到运行偏差Δ；
(3)对比偏差值：如果运行偏差Δ大于允许偏差Δp，根据运行偏差Δ与允许偏差Δp的差值确定是否调整调节结构的运行。
8.根据权利要求7所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，其特征在于，所述姿态调整时的运行曲线S包含有多个速度变化阶段，速度变化阶段包括：加加速阶段AB—匀加速阶段BC—减加速阶段CD—匀速阶段DE—加减速阶段EF—匀减速阶段FG—减减速阶段GH。
9.根据权利要求8所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，其特征在于，所述运行曲线S中运行方向上的加速度a最大值不超过1.5m/s2，其中水平方向的加速度ax≤0.1gn；加加速度ρ不超过每秒0.1～0.13gn，ax＝a*cosθ，其中gn为竖直方向的加速度；a为轿厢运行方向的加速度。
10.根据权利要求7所述的用于智能并行电梯系统的轿厢姿态调整方法，其特征在于，调节结构的角加速度为α，α的最大值
Figure FDA0003451447020000021
α为轿厢调整时人体重心的线加速度，R为人体重心相对悬架和轿厢铰接点的转动半径。
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