JP2007520403A - エレベータカー群を稼働する際の純エネルギー消費を低減するホール呼び出し割り当て方法及びエレベータ制御システム - Google Patents

Abstract

複数のエレベータシャフトで動作する複数のエレベータカーを有するエレベータシステムのエネルギー節減方法及び装置が開示される。本発明は、経時にわたるエレベータシステムの純消費エネルギーを低減するために、複数のエレベータカーの中からいずれに新規のホール呼び出しを割り当てるべきかを判断する方法及び装置を提供する。

Description

本願は、２００３年７月７日出願の米国特許出願第１０／６１５，４２９号の利益を主張するものである。

［発明の分野］
本発明は、複数のエレベータシャフトで動作する複数のエレベータカー（かご）を有するエレベータシステムのエネルギー節減方法及び装置に関する。

［発明の背景］
既存のホール呼び出し割り振りシステムでは、新規のホール呼び出しをエレベータカー群に割り当てる最適解を見つけようとする。通常、既存のシステム及び方法は、神経回路網、遺伝的アルゴリズム、及び／又はファジィ理論を用いて、待ち時間、行き先までの時間、及びエレベータ使用率等の基準に基づいてホール呼び出し割り振りを最適化する。こういったシステムは通常、待ち時間を最短に抑えようとする。新しいシステムによっては、平均移動時間を最短に抑えようとするものもある。移動時間は、ホール呼び出しが入力されてから（又は前の乗客がホール呼び出しを入力していた場合には並んで順番を待ち始めてから）行き先に到着するまでの時間である。

いくつかのエネルギー最小化システムが提案されている。米国特許第４，４０２，３８７号は、３つのエレベータ速度を評価し、エネルギー消費が最小のエレベータ速度を選択する。米国特許第３，８９１，０６４号及び同第６，１９９，６６７号は、目標がエネルギー消費であるか、それとも輸送処理であるかに応じて３つの速度態様の中から１つを選択する能力を有する。これら特許はすべて、エレベータカーの次の走行について判断する。これら３つの特許はいずれも、エネルギーを最小化する総合的な割り当てシステムに対応していない。

上記を鑑みて、エネルギー消費が輸送処理よりも重要な場合に待ち時間又は移動時間を最短に抑えることに代えて総エネルギー消費を最小に抑えるシステムが必要である。

［発明の概要］
本発明は、エレベータカー群を稼働する際の純エネルギー消費を低減するホール呼び出し割り当て方法を提供する。本方法は、乗客を迎えるホール呼び出しに応答して、群内のエレベータカーから選択される複数のエレベータカーのそれぞれについて、呼び出しに応えて乗客を予想行き先及び予め選択される行き先からなる群から選択される行き先に送るためのエネルギー消費を計算する工程と、計算されるエネルギー消費が最低であるエレベータカーを、ホール呼び出しに応えるために割り当てる工程と、を含む。

本発明は、エレベータカー群を稼働する際の純エネルギー消費を低減するホール呼び出し割り当て方法も提供し、本方法は、時間増分当たりのエネルギー節減の比率閾値を割り当てる工程と、乗客を迎えるホール呼び出しに応答して、群内のエレベータカーから選択される複数のエレベータカーのそれぞれについて、呼び出しに応えて乗客を行き先に送るためのエネルギー消費を計算する工程であって、行き先は予想行き先及び予め選択される行き先からなる群から選択されて計算する工程と、利用可能なエレベータカーのそれぞれについて、（ｉ）そのカーに呼び出しを割り当てることと行き先までの時間が最短のカーを呼び出しに割り当てることにより節減されるエネルギーと（ｉｉ）そのカーを呼び出しに割り当てることと行き先までの時間が最短のカーを割り当てることにより発生する行き先までの追加時間との比を計算する工程と、計算されるエネルギー消費が最低であり、且つ（ｉ）と（ｉｉ）の比が比率閾値以上であるエレベータカーを、ホール呼び出しに応えるために割り当てる工程と、を含む。

本発明は概して、本発明の方法を実行する電子回路、並びにコンピュータシステム及びコンピュータ可読メモリに記憶される、本発明の方法を実行するためのコンピュータ命令も提供する。有利なことに、本発明の方法を実施する装置は、外部入力等のコマンドに応答して、プログラムされたスケジュールに従って、及び／又は時間費用・エネルギー節減便益解析基準に従ってのエネルギー節減方法の実施のオン／オフ切り替えを提供することができる。装置は、たとえば、日時スケジュールに従って、プログラム可能な様式で費用便益パラメータ／閾値を変更することもできる。

［詳細な説明］
本発明の一実施形態によれば、乗客が、ホール呼び出しに応えることができる複数のエレベータカーを有するエレベータシステムにおいて新規ホール呼び出しを行うと、予想行き先が新規ホール呼び出しに割り当てられる。

利用可能なエレベータカーのそれぞれについて、エレベータシステムは、既存のホール呼び出し及びカー呼び出しに応えるために必要になるエネルギーであるＪ＿ｅｘｉｓｔｉｎｇ_ｅを推定する。次いで、エレベータシステムは、既存の呼び出しに加えて新規ホール呼び出し及び予想行き先に応えるために必要なエネルギーであるＪ＿ｎｅｗ_ｅを推定する。差ΔＪ_ｅは、エレベータｅが新規ホール呼び出し及びその予想行き先に応える場合にエレベータシステムが必要とする追加エネルギーである。

Ｊ＿ｎｅｗ_ｅ及びＪ＿ｅｘｉｓｔｉｎｇ_ｅは、すべての呼び出しに応えるまでエレベータが行う必要のあるあらゆる走行を考えることにより計算される。モータモデルを使用して、各走行のエネルギー消費を求める。たとえば、すべての呼び出しに応えるまでにｍ回の走行が行われる場合、

である。式中、Ｅ_ｉは、加速、最高速度での走行（到達する場合）、及び減速を含む、ｉ番目の走行を完了するために消費されるエネルギーである。

モータモデルは各走行（ｉ＝１〜ｍ）毎のエレベータの負荷を考え、これは、
１．標準負荷感知装置により測定される現在負荷、
２．ホール呼び出し及びカー呼び出し、及び／又は
３．経時にわたりシステムが「学習」する履歴輸送データ（これにより、各呼び出しに関連する人数及び重量の推定値が提供される）
から予想される。

エレベータが現在移動中である場合、Ｅ_１の計算は特殊なケースであり、現在の走行を完了するために必要なエネルギーを求める。

新規ホール呼び出しが、最低のΔＪ_ｅを有するエレベータに割り当てられる。最低値は負であり得る。

本発明の一実施形態は、通常は上下ボタンを備える標準的なホール呼び出し入力装置を採用する。本発明の別の実施形態は外部行き先入力装置を採用する。外部行き先入力装置は当分野において既知の多くの形態をとることができ、プログラム可能であることがあり得る。たとえば、外部行き先入力装置は、プロセッサ、視覚表示装置、コンピュータ可読メモリに記憶され、プロセッサ（複数可）及び視覚表示装置に指示するためのコンピュータ命令、及び乗客が１つ又は複数の提供される行く先を選択できるようにするための入力装置を備えることができる。コンピュータ命令はソフトウェアベース及び／又はハードウェアベースであってよい。コンピュータの命令は、行き先として提供される階数のみを表示するようにプロセッサをプログラムすることができる。当分野において既知の電子ロジック及び制御回路をこの目的で使用することができる。

エレベータの停止階を特定の階に制限することが有利な場合がある。入力装置を、提供される行き先のみの入力を許すようにプログラムすることも可能である。コンピュータタッチスクリーンが、視覚表示装置及び入力装置の両方としての用途に特に適している。

実際の所望の行く先が、たとえば外部行き先入力装置を採用しているシステムにおいて分かる状況では、ホール呼び出しを割り当てる上記方法を、
１．新規呼び出しの行き先が分かるため、もはや予想する必要がなく、
２．乗客は乗場時に行く先を入力することから各停止階で乗降する人数が分かるため、各走行の予想負荷をより正確に求めることができる、ようにさらに変更することができる。

本発明によれば、ホール呼び出しの裏にいる人数についての情報が予想されるが、実際には正しくない場合（実際の乗客がより多い、又は少ない）、又は行き先入力呼び出しが２人以上に対応する場合、乗客がカーに入る際に負荷秤量装置がエラーを検出し、次回からのカー割り当てのための次回からの計算がより正確になるように予想情報に対して修正が行われる。

エレベータ走行の速度態様は消費されるエネルギーＥ_ｉに影響するため、あらゆる走行の速度、加速度、及びジャークを調整することが望ましい場合がある。従来技術は、限られた数の速度及び速度態様を評価した。最新のマイクロプロセッサ能力を利用して、はるかに広い範囲の速度及び態様をリアルタイムで評価することができる。さらに、同時係属中の米国特許出願第１０／１１３，５１７号には、その全体が参照により本明細書に援用され、評価することができるより広い範囲の速度について記載されている。

この割り当てシステムは独立したシステムとして使用することも、又は改良として既存の割り当て式に組み込むこともできる。全体を参照により本明細書に援用する米国特許第６，４３９，３４９号に記載のもの等の高度な割り当てシステムにこれを組み込むことの一例は以下のとおりである。

新規の乗客が到着し、呼び出しを登録する。ＥＴＤ_ｅは、新規の乗客がエレベータｅを使用する場合のその新規の乗客の行き先までの推定時間（秒単位）である。これは、エレベータｅが、新規の乗客が待っている乗場に到着する推定時間を求め、次いで、エレベータの移動中のすべての中間停止を考慮して、乗客が行き先に到着するまでエレベータの走行を時間の前方向に向けて引き続きマッピングすることにより計算される。

このシステムは、システムの他のあらゆる乗客についての割り振りのシステムデグラデーション係数（ＳＤＦ）も計算する。ＳＤＦ_ｅ，ｋは、新規の乗客にエレベータｅが割り振られる場合、その新規の乗客が乗客ｋにもたらすことになる遅れ（秒単位）である。ＳＤＦ_ｅ，ｋは、新規の乗客がシステムに入る前後の乗客ｋの移動を入念に計画することにより計算される。ＳＤＦ_ｅ，ｋは、本発明による割り振りに関して査定中の乗客／呼び出しを除き、現在待っている、又は移動中のすべての乗客（ｎ）に計算される。本発明による割り振りに関して査定中の乗客／呼び出しの他に誰も待っていない、又は移動中ではない場合、ｎはゼロに等しい。

すると、新規の乗客をエレベータｅに割り振る総費用は、エレベータｅのその他のすべての使用者に対するシステムデグラデーションに、新規の乗客の行き先までの推定時間を足したものである。これは以下のように書くことができる。

このシステムは、総費用が最低のエレベータに新規の乗客を割り振る。このシステムが行き先入力装置の代わりに従来のホール呼び出しボタンを使用する場合、各ホール呼び出し及び対応するカー呼び出しの裏にいる人数が予想される。

エネルギー節減成分をこの式に組み込むために、総費用式は、

に変更される。式中、ｘは、乗客の移動時間と消費エネルギーとの相対的な重要性を定義する費用便益パラメータである。ｘの値は、固定であっても、外部入力により制御されても、又はプログラム可能であってもよい。たとえば、エネルギー節減式をオフにするために、ｘをゼロに設定することができる。負荷低減が必要な場合、ｘを高い値に設定することができる。

本発明が、エレベータ群の総数のエレベータカーから選択される任意の複数のエレベータカーに適用することを理解されたい。したがって、たとえば、本発明の方法を採用して、群内のあらゆるエレベータカー又は群内のエレベータカーの部分集合のみに基づいて計算及び割り当てを行うことができる。関連する実施形態では、本発明の方法は、群内の利用可能なエレベータカーに対してのみ行われる。ここで、たとえば動作不能カーは除外される。本発明の別の実施形態では、本発明の方法を行うコンピュータシステム又は電子回路は、本発明の方法を採用すべきエレベータカーを選択するようにプログラム可能である。

上記例は、本発明の範囲を制限するものとしてではなく、本発明の例示として理解すべきである。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその等価物と併せて判断されるべきである。

Claims (8)

1. 時間遅延当たりのエネルギー節減の比率閾値を割り当て、
   乗客を迎えるホール呼び出しに応答して、前記群内のエレベータカーから選択される複数のエレベータカーのそれぞれについて、前記呼び出しに応えて前記乗客を予想行き先及び予め選択される行き先からなる群から選択される行き先に送るためのエネルギー消費を計算し、
   前記複数のエレベータカーのそれぞれについて、（ｉ）そのカーに前記呼び出しを割り当てることと行き先までの時間が最短のカーを前記呼び出しに割り当てることにより節減されるエネルギーと（ｉｉ）そのカーを前記呼び出しに割り当てることと行き先までの時間が最短のカーを割り当てることにより発生する行き先までの追加時間との比を計算し、
   計算されるエネルギー消費が最低であり、且つ前記（ｉ）と（ｉｉ）の比が前記比率閾値以上である前記エレベータカーを、前記ホール呼び出しに応えるために割り当てることを特徴とするエレベータカー群を稼働する際の純エネルギー消費を低減するホール呼び出し割り当て方法。
2. 新規の乗客を迎えるホール呼び出しに応答して、前記群内のエレベータカーから選択される複数のエレベータカーのそれぞれについて、前記呼び出しに応えて前記乗客を予想行き先及び予め選択される行き先からなる群から選択された行き先まで送るための総費用（ＴＣ_ｅ）を計算し、前記総費用（ＴＣ_ｅ）は、式
   

   

   に従って計算され、式中、ＳＤＦ_ｅ，ｋは、前記新規の乗客が前記エレベータｅに割り振られる場合、前記新規の乗客が乗客ｋにもたらすことになる遅延であり、
   ＥＴＤ_ｅは、前記新規の乗客がエレベータｅを使用する場合に、前記新規の乗客の行き先までの推定時間であり、
   ΔＪ_ｅは、エレベータｅが前記新規の乗客の前記ホール呼び出しに応え、前記新規の乗客を前記行き先に送る場合、該システムが必要とする追加エネルギーであり、
   ｘは、乗客の移動時間とエネルギー消費との間の相対的な重要性を定義する、予め選択される相対重要値であり、
   前記新規の乗客の割り振りが査定されているときに、先行のホール呼び出しに応答してカー内で移動中又はカーを待っているｎ人の乗客が、割り振りを査定している前記新規の乗客を除いて査定され、
   前記総費用（ＴＣ_ｅ）が最低の前記エレベータカーを前記ホール呼び出しに応えるために割り当てることを特徴とするエレベータカー群を稼働する際の純エネルギー消費を低減するホール呼び出し割り当て方法。
3. 前記ｘに値を割り当てることをさらに含むことを特徴とする、請求項２記載のホール呼び出し割り当て方法。
4. 請求項２記載のホール呼び出し割り当て方法を実行するように少なくとも１つのコンピュータプロセッサに指示するコンピュータ命令を含むことを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
5. 少なくとも１つのコンピュータプロセッサと、
   請求項２記載のホール呼び出し割り当て方法を実行するように前記コンピュータプロセッサに指示するコンピュータ命令を含むコンピュータ可読メモリと、
   を備えることを特徴とするコンピュータ駆動のエレベータ制御システム。
6. 前記ｘの値はプログラム可能又は選択可能である、請求項５記載のコンピュータ駆動のエレベータ制御システム。
7. 請求項２記載のホール呼び出し割り当て方法を実行するように構成されることを特徴とする電子論理回路。
8. 請求項７記載のホール呼び出し割り当て方法を実行するように構成される電子論理回路を備え、前記ｘの値はプログラム可能又は選択可能であることを特徴とする電子エレベータ制御システム。