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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein genetisches Verfahren für die Steuerung
einer Aufzugsgruppe gemäß den ersten
vier Zeilen des Anspruchs 1.
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Wenn
ein Passagier mit dem Aufzug fahren möchte, ruft er eine Aufzugskabine,
indem er einen Rufknopf an dem fraglichen Stockwerk drückt. Die Aufzugssteuerung
empfängt
den Ruf und versucht herauszufinden, welcher der Aufzüge in der
Aufzugsgruppe den Ruf am besten bedienen kann. Diese Aktivität wird Rufzuweisung
genannt. Das Problem, welches durch die Rufzuweisung gelöst werden
soll, ist, festzustellen, welcher der Aufzüge den Ruf bedienen soll, um
eine vorbestimmte Kostenfunktion zu minimieren.
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Üblicherweise
wird diese Ermittlung, welcher der Aufzüge am besten geeignet ist,
den Ruf zu bedienen, fallweise individuell gemacht unter Verwendung
komplexer Bedingungsstrukturen. Weil die Aufzugsgruppe eine komplexe
Vielfalt möglicher
Zustände
hat, sind die Bedingungsstrukturen ebenfalls komplex und umfassen
oft Entscheidungslücken.
Dies führt
zu Situationen, in denen das Steuerungssystem nicht in der bestmöglichen
Weise funktioniert. Weiterhin ist es schwierig, die Aufzugsgruppe
in ihrer Gesamtheit zu berücksichtigen.
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Die
Patentanmeldung WO-A 96/33123 zeigt ein Verfahren für die Zuteilung
von Stockwerkrufen in einer Aufzugsgruppe, in welcher einige der
oben beschriebenen Probleme beseitigt wurden. Dieses Verfahren basiert
auf der Bildung einer Vielzahl von Zuweisungsoptionen, von denen
jede einen Rufdatensatz und einen Aufzugsdatensatz für jeden
aktiven Stockwerkruf enthält
und diese Daten zusammen den Aufzug definieren, der den Ruf bedienen
soll. Danach wird eine Kostenfunktion für jede Zuweisungsoption errechnet
und eine oder mehrere der Optionen werden wiederholt geändert, mit
Bezug zu wenigstens einem der Datensätze, die darin enthalten sind,
woraufhin die Werte der Kostenfunktionen der neuen so erhaltenen
Zuweisungsoption errechnet werden. Basierend auf den Werten der
Kostenfunktionen wird die beste Zuweisungsoption ausgewählt und
die aktiven Aufzugsrufe werden entsprechend den Aufzügen in der
Aufzugsgruppe zugeteilt.
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Die
in der obigen Anmeldung präsentierte Lösung reduziert
die erforderliche Rechenarbeit beträchtlich, verglichen mit der
Errechnung aller möglichen
Routenalternativen. In diesem Verfahren, welches auf einem genetischen
Algorithmus basiert, wird die Aufzugsgruppe in ihrer Gesamtheit
behandelt, so dass die Kostenfunktion auf Gruppenlevel optimiert
ist. Das Optimierungsverfahren muss nicht individuelle Situationen
behandeln und Wege finden, damit fertig zu werden. Durch Modifizierung
der Kostenfunktion kann der gewünschte
Betrieb erzielt werden. Es ist möglich,
z.B. die Wartezeit der Passagiere, die Rufzeit, die Anzahl der Starts,
die Fahrzeit, den Energieverbrauch, die Seilabnutzung und den Betrieb
eines einzelnen Aufzugs zu optimieren, wenn die Verwendung eines
gegebenen Aufzugs teuer ist, gleichmäßige Verwendung der Aufzüge etc.
oder eine gewünschte
Kombination dieser Parameter.
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Um
weiterhin die Effizienz und Kapazität von Aufzugsgruppen zu erhöhen, sind
Aufzugssysteme entwickelt worden, in welchen zwei oder auch drei Kabinen,
die aufeinander angeordnet sind, in dem selben Aufzugsschacht fahren.
Derartige Aufzüge werden
Doppeldeck oder Dreifachdeckaufzüge
genannt.
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Beim
Stand der Technik war es, wenn Rufe nur durch Doppeldeckaufzüge bedient
wurden, nach der Entscheidung über
die Auswahl eines Aufzugs notwendig, eine zweite Entscheidung darüber zu treffen,
welche der beiden Decks den Stockwerkruf bedienen soll. Für die letzte
Entscheidung ist es notwendig, Regeln zu haben, welche die gesamte
Aufzugsgruppe berücksichtigen
muss, und welche umfassend sein müssen, wenn das Steuerungssystem eine
optimale Lösung
mit Hinblick auf eine gewünschte
veränderbare
Kostenfunktion finden muss. Zusätzlich
müssen
die Auswahlregeln anwendbar sein für die Verwendung direkt in
jeder Aufzugsgruppenkonfiguration und in jeder Verkehrssituation.
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Die
US-A-4,993,518 offenbart ein Verfahren für die Zuteilung von Rufen,
die über
Stockwerkrufeinrichtungen an Aufzüge in einer Multideckaufzugsgruppe
abgegeben wurden. In diesem Verfahren wird das Modell eines Multideckaufzugs
gebildet, in welchem die Begrenzungen und Betriebsregeln für jeden
Aufzug in der Multideckaufzugsgruppe und für jede Kabine jedes Aufzugs
definiert werden. Eine Gesamtheit all dieser potentiellen Zuweisungsoptionen wird
aufgestellt, welche geeignet zu sein scheinen, wobei jede derartige
Option Daten umfasst, die eine mögliche
Zuweisung für
jeden aktiven Stockwerkruf definieren, welche mögliche Zuweisung einen Kabinendatensatz
und einen Aufzugsrichtungsdatensatz enthält, so dass eine Kabine, die
in die geeignete Richtung fährt,
jedem Stockwerkruf zugeordnet wird. Ein Tauglichkeitsfunkti onswert
wird festgelegt für jede
potentielle Zuweisungsoption, und die Zuweisung, die den höchsten Wert
der Tauglichkeitsfunktion hervorbringt, wird aus der Gesamtheit
der potentiellen Zuweisungsoptionen für die Rufzuweisung ausgewählt.
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Die
EP 709 332 A zeigt
einen genetischen Zuweisungsalgorithmus, der Mutationstechniken
verwendet, wobei jede mögliche
geeignete individuelle Zuweisung als ein individuelles Gen repräsentiert
ist und ein Satz an Genen, die gemeinsam eine komplette Zuweisungsoption
bestimmen, ein Chromosom bilden. Eine begrenzte Anzahl an Chromosomen
wird der Selektion und Mutation über
eine ausreichende Anzahl von Generationen unterworfen, um einen
erwünschten
Grad an Optimierung sicherzustellen.
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Es
ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Nachteile
zu eliminieren. Ein besonderes Ziel der Erfindung besteht in der
Schaffung eines neuen Verfahrenstyps, der die Zuweisung von Stockwerkrufeinrichtungen
an Aufzüge
in einer Multideckaufzugsgruppe ermöglicht. In diesem Kontext bedeutet
Multideckaufzugsgruppe eine Aufzugsgruppe, die wenigstens einen
Multideckaufzug umfasst, möglicherweise
mehrere Einzeldeck-, Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzüge in der
gleichen Aufzugsbank bzw. Aufzugsgruppe.
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Hinsichtlich
der charakteristischen Merkmale der Erfindung wird auf Anspruch
1 Bezug genommen. Die abhängigen
Ansprüche
2–10 betreffen
bestimmte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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Das
erfindungsgemäße genetische
Verfahren für
die Steuerung einer Multideckaufzugsgruppe basiert auf der Einsicht,
dass, obwohl der Aufzug mehrere Kabinen haben kann, diese anfangs
als separate Kabinen betrachtet werden können, und eine geeignete Kabine
wird zugewiesen, um jeden Stockwerkruf zu bedienen. Dies macht es
möglich,
Entscheidungsfindung auf zwei Ebenen zu vermeiden, wie es oben zum
Ausdruck gebracht wurde. Jedoch, weil die Kabinen des gleichen Aufzugs
nicht unabhängig
voneinander sind, wird die Wechselwirkung zwischen diesen berücksichtigt,
wenn eine Kabinenauswahlalternative in ein Multideckaufzugsmodell eingegeben
wird, in welchem die Kabinen verknüpft sind mit den Aufzügen, zu
welcher sie gehören.
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In
dem genetischen Verfahren der Erfindung wird ein Multideckaufzugsmodell
gebildet, bei welchem die Begrenzungen und Verhaltensregeln für jeden
Aufzug in der Multideckaufzugs gruppe und jeder Kabine jedes Aufzugs
definiert werden. Hiernach wird eine Anzahl von Zuweisungsoptionen,
d.h. Chromosomen gebildet, von denen jede einen Kabinendatensatz
und einen Aufzugsrichtungsdatensatz für jeden aktiven Stockwerkruf
umfasst, und diese Daten, d.h. Gene definieren zusammen eine Kabine, die
den Stockwerkruf bedient, als auch die kollektive Steuerrichtung
für den
Aufzug. Für
die so erzeugten Chromosomen werden Tauglichkeitsfunktionswerte bestimmt
und ein oder mehrere der Chromosomen werden ausgewählt, welche
dann in Hinsicht auf wenigstens ein Gen geändert werden. Für die so
erhaltenen neuen Chromosomen werden wiederum Tauglichkeitsfunktionswerte
bestimmt und der Prozess der Bildung von Chromosommutationen und
Auswahlchromosomen und Bestimmung der Tauglichkeitsfunktionen wird
durchgeführt
bis ein Abbruchkriterium erfüllt
wird. Danach wird, basierend auf den Tauglichkeitsfunktionswerten,
das passendste Chromosom ausgewählt
und die Rufe werden den Aufzügen
und Kabinen in der Aufzugsgruppe in Übereinstimmung mit dieser Lösung zugewiesen.
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Somit
basiert in einer Multideckgruppensteuerung gemäß der Erfindung die Entscheidungsfindung
auf einer Wegoptimierung unter Verwendung eines genetischen Algorithmus.
In der Wegoptimierung wird jeder Stockwerkruf bedient. Ein Problem bei
der Wegoptimierung ist der exponentielle Anstieg der Anzahl an alternativen
Lösungen
entsprechend der Anzahl der Stockwerkrufe. Das Multidecksystem erhöht weiterhin
die Anzahl der alternativen Lösungen,
wenn die Aufzüge
als separate Kabinen behandelt werden. Aus diesem Grund wird die
Anzahl der Alternativen und die benötigte Rechenkapazität schnell
zu groß,
selbst bei kleinen Multideckaufzugsgruppen. Ein genetischer Algorithmus
verringert die benötigte
Rechenzeit beträchtlich,
weil er eine Lösung
auswählen
kann, ohne systematisch alle alternativen Lösungen durchzuarbeiten. Zusätzlich ist
es naturgemäß ein parallel
arbeitendes Verfahren, so dass die Rechenarbeit auf mehrere Prozessoren
aufgeteilt werden kann.
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Der
genetische Algorithmus der Erfindung arbeitet mit einem Satz an
alternativen Lösungen,
deren Fähigkeit
das Problem zu lösen
entwickelt wird, bis ein Abbruchkriterium für die Optimierung erfüllt wird.
Die Tauglichkeit jeder alternativen Lösung, zur Steuerungsentscheidung
zu werden, hängt
ab von dem Wert, welchem dieser zugeordnet wird, nachdem sie in
einem Aufzugsmodell verarbeitet worden ist und ihre Kosten unter
Verwendung einer gewünschten
Kostenfunktion errechnet worden sind. Das Abbruchkriterium kann
z.B. aus einem vorbestimmten Tauglichkeitsfunktionswert bestehen,
der erreicht wird, einer Anzahl von Generatio nen, aus einem bestimmten
Rechenzeitaufwand oder einer hinreichenden Homogenität der Population.
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Somit
ist bei dem Optimierungsverfahren der Erfindung die erste Aufgabe,
einen Suchbereich zu definieren, in welchem das Ausmaß des Problems beschrieben
ist und die Begrenzungen für
die Optimierung gesetzt werden. Die Ressourcen, die Begrenzungen
und die vorherrschende Verkehrssituation formen zusammen ein Aufzugsmodell
oder eine Betriebsumgebung, in welcher die Gruppensteuerung ihre
Funktion auf die bestmögliche
Weise erfüllen
muss, in Übereinstimmung
mit der ihr zugewiesenen Aufgabe. Zu jedem gegebenen Zeitpunkt kann die
Betriebsumgebung somit umfassen, z.B. die Anzahl an Aufzügen zusammen
mit den Kabinenabmessungen und Belegungsdichten, Faktoren, betreffend
die Antriebe, wie z.B. die Fahrtzeiten zwischen den Stockwerken,
Türöffnungszeiten
und Verkehrsflüsse
von und zu unterschiedlichen Stockwerken, aktive Stockwerk- und
Kabinenrufe und die Begrenzungen, die durch spezielle aktive Gruppensteuerungsfunktionen
auferlegt werden. Eine vorbestimmte oder gewünschte Steuerstrategie oder
Steuermethode kann auch als ein Begrenzungsfaktor für die genetische
Gruppensteuerung betrachtet werden.
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In
einer Multidecksteuerung werden die Arbeitsprinzipien in der Steuerungslogik
vorab aufgestellt, z.B. durch Entwickeln von Regeln, hinsichtlich welcher
eine der Aufzugskabinen einen festgestellten Stockwerkruf bedienen
soll oder durch Entwickeln von Steuerstrategien, wie z.B. dass die
unteren Kabinen von Doppeldeckaufzügen die Stockwerke mit einer
ungeraden Nummer und die oberen Kabinen die Stockwerke mit einer
gerade Nummer bedienen. Ein gemeinsames Merkmal dieser Steuerverfahren
besteht darin, dass sie eine Entscheidung beinhalten, hinsichtlich
welcher die Kabinen der Multideckaufzüge die von einem gegebenen
Stockwerk abgegebenen Stockwerkrufe bedienen können, um somit in Richtung
auf eine erhöhte
Flexibilität
der Steuerung und Optimierung der Steuerungsentscheidungen hinzuwirken.
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Nach
der Bestimmung eines Suchfeldes wird ein erster Satz von alternativen
Lösungen
oder Zuweisungsoptionen, d.h. eine erste Population gebildet. Dieser
Satz kann sowohl frühere
Lösungen
als auch Lösungen
enthalten, die durch andere Verfahren erzeugt wurden. Weil die ersten
Zuweisungsoptionen, d.h. Chromosomen das Resultat völlig zufälliger Selektionen
sein können,
sind sie üblicherweise sehr
unterschiedlich im Bezug auf ihre Tauglichkeitswerte. Der erste
Satz wird also eine erste Population genannt. Die erste Population
wird über
genetische Operationen verbessert, welche z.B. unterschiedliche
Selektionen, Hybridisationen und Mutati onstechniken umfassen, als
auch Elitebildungsstrategien. Durch diese Techniken werden neue
Generationen, d.h. Sets von alternativen Lösungen erzeugt. Für jede neue
alternative Lösung
wird ein Tauglichkeitsfunktionswert errechnet, woraufhin eine neue
Runde einer Selektion und Populationsbildung gestartet wird.
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Weil
die Selektion auf den Tauglichkeitsfunktionswerten basiert, resultiert
diese Aktivität
in der Eliminierung von schlechten Lösungen von Generation zu Generation.
Gleichzeitig werden die Merkmale in den besseren Lösungen verstärkt und
propagieren zu dem Level der gesamten Population, wodurch immer
bessere Steuerentscheidungen erzeugt werden. Dieses Verfahren der
Verbesserung alternativer Lösungen
wird durchgeführt,
bis ein Abbruchkriterium der Optimierung erfüllt ist. Aus den besten alternativen
Lösungen,
d.h. Chromosomen, die in der letzten erzeugten Generation gebildet
wurden, erzeugt die genetische Multideckgruppensteuerung dann eine Steuerentscheidung
für die
vorherrschende Verkehrssituation.
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Die
alternativen Steuerentscheidungen werden in Modellen angeordnet,
die die Chromosomen in dem genetischen Steueralgorithmus bilden,
sogenannte Multidecksteuerchromosomen. Ein Steuerchromosom repräsentiert
die Weise, in welcher die Aufzugsgruppe insgesamt den Verkehr in
dem Gebäude
zu einem gegebenen Zeitpunkt innerhalb des Rahmens der unterschiedlichen
Begrenzungen und Ressourcen bedient. Die Steuerchromosomen bestehen
aus Genen, von welchen es zwei Stück gibt: Kabinengene und Richtungsgene.
Diese zusammen legen diejenige Kabine in der Aufzugsgruppe fest,
die jeden Stockwerkruf bedienen soll und die Richtung, in welche
stationäre
Aufzüge
ohne gewählte
Richtung starten müssen,
um Stockwerkrufe zu bedienen, die ihnen oder ihren individuellen
Kabinen zugewiesen worden sind.
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Der
Wert eines Kabinengens zeigt an, welche der Kabinen in der Multideckaufzugsgruppe
den Stockwerkruf korrespondierend zu dem Gen bedienen soll. In dem
Entscheidungsfindungsprozess basieren die alternativen Werte, d.h.
Allele und der Wertebereich der Gene darauf, welche der individuellen Kabinen
des Aufzugs in der Aufzugsgruppe in der Lage sind, den fraglichen
Stockwerkruf innerhalb der Rahmenbedingungen der unterschiedlichen
vorherrschenden Limitationen z.B. gesperrte Stockwerke, zu bedienen.
Die Anzahl der Kabinengene in einem Chromosom variiert von einem
Augenblick zum anderen, in Abhängigkeit
von der Anzahl der abgegebenen aktiven Stockwerkrufe. Zusätzlich kann
die Anzahl der Gene auch beeinflusst werden durch erwartete Stockwerkrufe,
die höchstwahrscheinlich
in der nahen Zukunft abgegeben werden.
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Wenn
keine kollektive Steuerungsrichtung für den Aufzug definiert worden
ist, ist es notwendig zu entscheiden, ob der Aufzug in die Aufwärts- oder Abwärtsrichtung
starten soll, um die ihm zugewiesenen Stockwerkrufe zu bedienen.
Die Entscheidung über
die Richtung hat eine Auswirkung auf die Servicekapazität der Gruppensteuerung
und die Entscheidung muss zumindest abhängen von der aktuellen Verkehrssituation.
Ein Richtungsgen für
einen Aufzug ist in dem Chromosom enthalten, wenn es notwendig ist, über die
Richtung zu entscheiden, in welche ein unbesetzter Aufzug starten
soll, um die ihm zugewiesenen Rufe zu bedienen. Wenn diese Entscheidung
gleichzeitig mit der Entscheidung über die Kabine getroffen wird,
hat die Steuerung mehr Freiheit und ist daher in der Lage, bessere
Steuerungsentscheidungen zu machen, verglichen mit der Entscheidungsbildung über die
Richtung vor der Anwendung der unterschiedlichen Regeln. Darüber hinaus
ist automatisch die gesamte Aufzugsgruppe in ihrer Gesamtheit berücksichtigt.
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Ein
Steuerchromosom, d.h. eine Entscheidungsalternative besteht aus
Kabinen und Richtungsgenen. In einer Verkehrssituation ist es notwendig,
die Nummer jedes Gentyps in dem Chromosom zu bestimmen, als auch
die Allele, d.h. Alternativwerte der Gene. Gleichzeitig werden ihre
Wertebereiche erhalten. Die Position eines Gens in dem Chromosom
entspricht einem aktiven Stockwerkruf oder einem Stockwerkruf, der
in der nahen Zukunft auftreten wird oder einem aufzugspezifischen
Richtungsgen. In Abhängigkeit
von dem Typus des Gens bestimmt sein Gehalt, welcher der Kabinen
des Multideckaufzugs den fraglichen Stockwerkruf bedienen soll und in
welche Richtung der Aufzug starten soll, um die Stockwerkrufe zu
bedienen. Der Gehalt, d.h. Wert der Gene in einem Chromosom bestimmt,
wie gut das Chromosom das aktuelle Steuerungsproblem lösen kann.
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Das
Multideckaufzugsmodell, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird,
enthält die
Begrenzungen und Verhaltensregeln eines Doppeldeckaufzugsmodells,
welches die Begrenzungen und Verhaltensregeln für Doppeldeckaufzüge definiert
und ein Dreifachdeckaufzugsmodell, welches die Begrenzungen und
Regeln des Verhaltens von Dreifachdeckaufzügen enthält. In Doppel- und Dreifachdeckaufzugsmodellen
wird generell angenommen, dass die Kabinen des Aufzugs fest miteinander verbunden
sind, d.h. dass sie immer gleichzeitig und in die gleiche Richtung
in dem Aufzugsschacht fahren.
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Das
genetische Verfahren der Erfindung ist eine flexible Lösung als
Steuerungssystem für
Aufzugsgruppen, weil
- – dem Steuerungssystem komplette
Freiheit gegeben werden kann, die Kabinen in der Aufzugsgruppe in
der bestmöglichen
Weise bei jeder Verkehrssituation verwenden zu können, weil die Steuerung nicht
an die Befolgung irgendeiner vorbestimmten Steuerungsstrategie gebunden
ist,
- – auf
der anderen Hand das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist,
alle bekannten Prinzipien, die bei Doppeldeckgruppensteuerung angewendet
werden, zu implementieren indem die Benutzung der Kabinen durch
die Steuerung beim Bedienen von Stockwerkrufen in Übereinstimmung
mit einer gewünschten
Strategie begrenzt wird,
- – das
Verhalten der Aufzugsgruppe leicht beeinflusst werden kann, indem
ein gewünschtes
Optimierungskriterium, wie z.B. die Wartezeit, der Energieverbrauch
oder eine Kombination dieser Kriterien gewählt wird,
- – das
Verfahren in der Lage ist, Verkehrsinformationen zu verwenden, die
von Verkehrsvorhersagen erzeugt werden,
- – die
Wahl zwischen unterschiedlichen Steuerprinzipien und Optimierungskriterien
leicht für
den Anwender verfügbar
gemacht werden kann,
- – das
Verfahren benutzt werden kann, um auch Aufzugsgruppen zu steuern,
die eine beliebige Anzahl von Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzügen enthalten.
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Nachfolgend
wird die Erfindung detailliert unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In diesen zeigen:
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1 Ein
Ablaufdiagramm eines Multidecksteuerungssystems gemäß der Erfindung,
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2 die
Bildung der Genstruktur eines Chromosoms in einem bestimmten Typ
einer Verkehrssituation
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3 eine
Population unterschiedlicher Steuerchromosomen für die Verkehrssituation gemäß 2,
und
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4 eine
Servicekonfiguration im Fall eines bestimmten Typs einer Doppeldeckaufzugsgruppe.
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Die
Hauptblöcke
eines genetischen Multidecksteuerungssystems, wie es in 1 dargestellt ist,
sind ein vorläufiges
Datenverarbeitungssystem und ein genetischer Entscheidungsfindungsmechanismus,
der aus einem genetischen Algorithmus, einem Aufzugsmodell und einer
oder mehreren Kostenfunktionen besteht. Die Pfeile zwischen den
Komponenten stellen den Informationsfluss dar.
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Das
genetische Verfahren der Erfindung zielt darauf ab, die beste Steuerungsentscheidung
zu finden, die optimiert ist für
die aktuell vorherrschende Verkehrssituation. Die Optimierung wird
durchgeführt unter
einem Satz möglicher
alternativer Lösungen, die
unterschiedliche Rahmenbedingungen berücksichtigen. Der Satz alternativer
Lösungen
wird auch Suchfeld genannt. In der Praxis zeigt das Suchfeld, welche
Kombinationen von Steuerentscheidungen geeignet sind, d.h. in einer
genetischen Multidecksteuerung zeigt es z.B., welcher der Aufzüge verwendet
werden kann, um Passagiere an jedem Stockwerk zu bedienen, wenn
Stockwerkrufe aktiv sind. Wenn z.B. ein Stockwerkruf vorliegt und
drei Doppeldeckaufzüge,
d.h. sechs Kabinen, um diesen zu bedienen, dann umfasst die Größe des Suchfeldes,
d.h. die Anzahl der Kombinationen von Steuerentscheidungen sechs
unterschiedliche Alternativen.
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Die
Größe des Suchfeldes
hängt ab
von den unterschiedlichen Typen an Rahmenbedingungen oder Begrenzungen,
wie z.B. Einstellungen, die bestimmte Stockwerke aussparen, welche
verwendet werden, um die Fähigkeit
der Aufzüge
zu ändern,
die unterschiedlichen Stockwerke in dem Gebäude zu bedienen, zu unterschiedlichen
Zeiten des Tages. In diesem Fall reduzieren die fraglichen Aufzüge die Größe des Suchraumes,
d.h. die Anzahl von alternativen Lösungen. Die Größe des Suchraumes
wird auch begrenzt durch unterschiedliche Arten einer Multideckstrategie,
die der Anwender benutzen kann, um die Art und Weise zu definieren,
auf welche die Multideckaufzüge
betrieben werden sollen. Einige der Multideckaufzüge können z.B.
als Shuttle-Aufzüge,
d.h. Zubringer-Aufzüge
verwendet werden und einige als Art Untergruppen, um unterschiedliche
Teile oder Zonen des Gebäudes
zu bedienen.
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Somit
wird der Suchraum verwendet, um den entscheidungstreffenden Mechanismus über die
Servicemöglichkeiten
des Aufzugs zu informieren. Die Optimierung des Suchraumes wird
durchgeführt
mittels eines genetischen Algorithmus, durch Entwickeln eines Satzes
von Steuerentscheidungen in Richtung auf eine optimale Lösung. Jede
alternative Lösung, die
durch den genetischen Algorithmus erzeugt wird, wird einem Aufzugsmodell
eingegeben, welches Singledeck-, Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzugsmodelle
enthalten kann, entsprechend der Ver fügbarkeit in der Aufzugsgruppe.
Aus dem Aufzugsmodell werden dem genetischen Algorithmus die Tauglichkeit der
alternativen Lösungen
als Kostenwerte über
Kostenfunktionen zurückgeführt. Der
Kostenwert oder Tauglichkeitswert wird verwendet in der Optimierung, um
die alternativen Lösungen
nach der Tauglichkeit zu ordnen, wenn die für die Generation der nächsten Population
zu verwendenden alternativen Lösungen ausgewählt werden.
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Das
Aufzugsmodell enthält
generelle Betriebsregeln der Aufzugsgruppe und der dazugehörigen Aufzüge in der
Form von Mustern, die beschreiben z.B. wie Passagiere generell erwarten,
dass die Aufzüge
bei der Bedienung von Stockwerk- und Kabinenrufen funktionieren
sollen. Z.B. muss der Aufzug alle Kabinenrufe bedienen, bevor er
seine Richtung umkehrt. Zusätzlich
zu den generellen Regeln des Betriebs enthält das Aufzugsmodell auch Muster von
Interaktionen zwischen den Multideckkabinen, die von Steueraktionen
herrühren,
wie z.B. Stoppen, Öffnen
der Kabinentüren,
Abfahrt von einem Stockwerk, etc.
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Das
Aufzugsmodell stellt die benötigten
Informationen mittels Kostenfunktionen bereit, welche Informationen
als eine Basis dienen, auf der schließlich die Tauglichkeit jeder
alternativen Lösung
bestimmt wird, indem annäherungsweise
unterschiedliche Kostenfaktoren gewichtet werden. Die am gängigsten
verwendeten Kostenfaktoren oder Optimierungskriterien enthalten
z.B. Ruf- und Wartezeiten, welche minimiert werden sollen. Der Benutzer
kann die Optimierungskriterien über
eine Benutzerschnittstelle ändern.
Sobald eine Zuweisungsentscheidung, die bestimmte Kriterien erfüllt, erreicht
worden ist, werden die Aufzüge
in der Aufzugsgruppe in Übereinstimmung
mit dieser Entscheidung gesteuert.
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2 zeigt
das Prinzip der Bildung eines Chromosoms für die vorherrschende Verkehrssituation.
Dieses Beispiel berücksichtigt
nicht irgendwelche vorweggenommenen Stockwerkrufe, die höchstwahrscheinlich
aktiv werden. Die Startsituation in dem Gebäude besteht darin, dass zwei
Stockwerkrufe in Aufwärtsrichtung
und drei Stockwerkrufe in Abwärtsrichtung
vorliegen. Alle Aufzüge
stehen still ohne eine Richtungszuweisung.
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Die
erste Aufgabe besteht darin, die Chromosomenstruktur und den Suchraum
zu definieren. Weil die Anzahl der Kabinengene gleich der Anzahl der
Stockwerkrufe ist, hat das Chromosom fünf Kabinengene. Jeder Aufzug
ist ohne Richtungszuweisung, so dass das Chromosom drei Richtungsgene hat.
Hier muss angemerkt werden, dass, weil der Zweck eines Gens durch
seine Position identifiziert wird, die Gene in einer optionalen
Reihenfolge angeordnet werden kön nen.
In der Figur besteht die logische Gensequenz beginnend von oben
in stockwerkspezifischen Stockwerkrufen in Aufwärtsrichtung, Stockwerkrufen
in Abwärtsrichtung,
gefolgt von aufzugsspezifischen Richtungsgenen. Benachbart zu jedem
Gen zeigt die Figur ihre Allele oder Alternativwerte, die jedes
Gen in diesem Fall haben kann.
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Hinsichtlich
der Kabinengene, wenn jede einzelne Kabine in der Lage ist, den
Stockwerkruf zu bedienen, der durch das Gen angezeigt wird, ist
die Nummer der Allele gleich der Gesamtzahl der Kabinen. Somit haben
die Kabinengene in der in der Figur gezeigten Aufzugsgruppe sechs
Alternativwerte, d.h. Kabinen, die in der Lage sind, die Rufe zu
bedienen. Beschränkungen
des Service, wie z.B. Sperreinstellungen werden berücksichtigt,
so dass, wenn eine der Kabinen aus irgendwelchen Gründen nicht
in der Lage ist, einen Stockwerkruf zu bedienen, diese nicht in
den Alternativen enthalten ist. Im Falle von Richtungsgenen ist
die Nummer der Allele zwei, nämlich auf
und ab, mit Ausnahme der Endstockwerke für die Aufzüge, die entweder physikalische
oder logische Endstockwerke sein können, in Abhängigkeit
von der Konfiguration der Aufzugsgruppe mit Bezug zu Service- und
Sperreinstellungen.
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3 beleuchtet
die Chromosomenstruktur in dem Beispiel der 2 mit ein
paar Ausführungen von
Steuerchromosomen, in welchen ein Chromosom jeweils einer Steuerentscheidungsalternative korrespondiert.
Die Gene werden in der gleichen Reihenfolge in dem Chromosom wie
in 2 angeordnet, beginnend von den Stockwerkrufen
nach oben. Der Inhalt der Kabinengene in dem Chromosom zeigt an,
welche der Kabinen den Stockwerkruf entsprechend der Genposition
bedienen soll, während
die Richtungsgene die Richtung anzeigen, in welcher der Aufzug starten
wird, um die 5tockwerkrufe zu bedienen.
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Beispielsweise
soll ein genauer Blick auf die Daten in dem ersten Chromosom geworfen
werden. Gemäß diesem
Chromosom soll der erste Aufzug beide nach oben gerichteten Stockwerkrufe
bedienen, unter Verwendung seiner oberen Kabine, d.h. Kabine 2.
Das Richtungsgen für
den Aufzug zeigt auch die Aufwärtsrichtung.
Der zweite Aufzug soll zwei der nach unten gerichteten Stockwerkrufe
von den oberen Stockwerken aus bedienen, unter Verwendung seiner
unteren Kabine 3 und sein Richtungsgen zeigt auch in die Abwärtsrichtung.
Der dritte Aufzug in der Gruppe soll den am weitest unten liegenden
Abwärtsstockwerkruf
bedienen. Ein Kostenwert, der die Tauglichkeit dieser Steueraktion
beschreibt, wird unter Verwendung eines Doppeldeckaufzugsmodells
unter einer Kostenfunktion errechnet. Obwohl die hier als Beispiel
präsentierte
Steuerungsentscheidungsalternative auf den ersten Blick eine gute
zu sein scheint, kann die Evolution dieses Sets an Chromosomen trotzdem
zu einer besseren Lösung
führen.
Man erinnere sich daran, dass das beste Steuerchromosom, das nach
der Evolution erhalten wird, die finale Entscheidung für die Aufzugsgruppe
bereitstellen wird.
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Die
genetische Multideckgruppensteuerung differiert von der traditionellen
Doppeldeckgruppensteuerung z.B. darin, dass das Prinzip ausdrücklich darin
besteht, dass das System adaptierbar ist und eine optimale Lösung unter
den vorherrschenden Umständen
anstrebt, unter Verwendung der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Über eine
vorprogrammierte Benutzerschnittstelle kann die Möglichkeit
des Setzens von Rahmenbedingungen verfügbar für den Benutzer gemacht werden.
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4 zeigt
die Flexibilität
der Steuerung hinsichtlich Serviceoptimierung der Aufzugsgruppe,
bei welcher der Kunde oder die Person, die für die Reibungslosigkeit des
Verkehrs in dem Gebäude
verantwortlich ist, völlig
frei unterschiedliche Wege und Strategien zum Bedienen der Passiere
z.B. über
ein grafisches Benutzerinterface entwickeln kann. Somit besteht
die Funktion, die der Gruppensteuerung überlassen wird, darin, die
beste Steuerentscheidung für
die momentane Verkehrssituation innerhalb des Rahmens dieser Umstände zu finden.
Dieses Prinzip ermöglicht
es der Gruppensteuerung auch, sofort auf Änderungen bei der Verwendung
des Gebäudes
entsprechend einer neuen Servicekonfiguration zu reagieren.
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4 zeigt
eine Aufzugsgruppe bestehend aus vier Doppeldeckaufzügen. Wie
von links nach rechts in der Figur zu sehen ist, kann der erste
Aufzug alle Stockwerke unter Verwendung seiner beiden Kabinen, ausgenommen
der Endstockwerke, bedienen. Der zweite Aufzug kann ungerade Stockwerke unter
Verwendung seiner unteren Kabine und gerade Stockwerke, unter Verwendung
seiner oberen Kabine bedienen. Der dritte Aufzug bedient den unteren Teil
des Gebäudes
unter Verwendung seiner beiden Kabinen mit der Ausnahme des untersten
und obersten von ihm bedienten Stockwerks. Die Servicekonfiguration
des vierten Doppeldeckeraufzugs in der Gruppe ist ein Beispiel einer
shuttleartigen Realisierung, mit anderen Worten der Aufzug bedient
Passagiere, die zu oder von Stockwerken in der Mitte und den oberen
Teilen des Gebäudes
fahren. Alle Aufzüge
arbeiten unter der gleichen Gruppensteuerung.
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Oben
wurde die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben,
wohingegen unterschiedliche Ausführungsformen
der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich sind,
wie er durch die Ansprüche
definiert ist.