JP2014094820A - エレベータ群管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】釣合い重りとかごの重量がバランスする状態に近い状態で走行するかごに割当てやすくすると、釣合い重りとかごの重量がバランスする状態に近くても、エネルギーのロスが増えるかごに割当ててしまい、その場合省エネルギー効果が小さい。
【解決手段】複数台のエレベータから乗場呼びに応答するエレベータを割当てるエレベータ群管理システムにおいて、力行運転と回生運転が変わる境界となる前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内人数または所定のかご内荷重量に対して、前記乗場呼びの乗客が乗車後のかご内の予測乗車率、予測人数または予測荷重値が前記所定乗車率、所定のかご内人数または所定荷重量よりも小さくかつその値が前記所定値に近い状態で走行するエレベータを割当て易くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータ群管理システムに係り、特に、エレベータ乗場でエレベータの呼出しが発生した場合に、複数のエレベータかごから乗場呼びに対する割当てを行うエレベータ群管理システムに係る。

エレベータ群管理システムは、複数のエレベータかごを一つのグループとして扱うことで、利用者に対してより効率的な運行サービスを提供できるシステムとなっている。具体的には、複数のエレベータかご（例えば、３台から８台）を一つのグループとして管理し、ある階床に乗場呼び（エレベータ乗場におけるエレベータの呼出し）が発生した場合に、このグループの中から適切なエレベータかごを一つ選択して、そのエレベータかごに前記の乗場呼びを割当てる制御を実施するものである。

本技術分野の従来技術として、特開平９−２２７０３３号公報（特許文献１）がある。この公報には、新規に発生した乗場呼び（エレベータ乗場におけるエレベータの呼出し）に対して、エレベータかご負荷から評価される消費電力を低減するように、割当てるエレベータかごを決定する方法が記載されている。例えば、かごの上昇時には釣合い重りとバランスするかごに割当てやすくしている。

また、ＷＯ１０／０４７２０１号公報（特許文献２）には、走行時力行仕事量に走行時力行損失量を加算し、電力値に変換した非負の値となる力行電力値と、走行時の回生仕事量の絶対値から走行時回生損失量の絶対値を減算し、電力値に変換した非負の値となる回生電力値をかごの割当て総合評価指標として用いる方法が記載されている。

特開平９−２２７０３３号公報 ＷＯ１０／０４７２０１号公報

特許文献１や特許文献２に記載のエレベータ群管理システムにおいては、乗場呼びに対応したエレベータかごの割当て方法として、釣合い重りとかごの重量がバランスする状態に近くなるかごが割当てられやすくなっている。しかし、エレベータの力行走行時と回生走行時では、インバータ及びモータによるエネルギーのロスの変化が異なるため、釣合い重りとかごの重量がバランスする状態に近くても、エネルギーのロスが増えるかごに割当ててしまい、その場合省エネルギー効果が小さいという問題があった。

本発明の目的は、消費電力量の削減を効果的に行うエレベータ群管理システムを提供することである。

本発明を複数の観点から把握することができるが、一つの観点から捉えた本発明のエレベータ群管理システムは、以下の通りである。また、その他の観点から捉えた本発明のエレベータ群管理システムは、以下に述べる発明を実施する形態の説明等で明らかになる。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、複数台のエレベータから乗場呼びに応答するエレベータを割当てるエレベータ群管理システムにおいて、力行運転と回生運転が変わる境界となる前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内人数または所定のかご内荷重量に対して、前記乗場呼びの乗客が乗車後のかご内の予測乗車率、予測人数または予測荷重値が前記所定乗車率、所定のかご内人数または所定荷重量よりも小さくかつその値が前記所定値に近い状態で走行するエレベータを割当て易くすることを特徴とする。

本発明のエレベータ群管理システムによれば、乗客がかごに乗車することによるエネルギーのロスが小さくなるかご、且つエネルギーのロスが小さい状態で走行するかごに割当てやすくなるため、エレベータかご全体でのエネルギーのロスを低減するような割当てが可能となり、省エネルギー効果が高くなる。

本発明の第一の実施例によるエレベータ群管理システム全体の制御ブロック図の例である。 予測ルート作成部の内部ブロック図の例である。 呼び探索部の説明図である。 端階推定部の説明図である。 予測ルート修正部の動作の説明図である。 ロス最小化関数設定部の内部ブロック図の例である。 エネルギー特性演算部の処理フローの例を示す説明図である。 エネルギーのロスの説明図である。 ロス最小化関数の説明図である。 省エネ評価指標演算部の説明図である。 省エネ評価指標演算部の説明図である。

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について実施例を用いて説明する。以下の実施例は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略することがある。

本実施例では、消費電力量の低減を行うエレベータ群管理システムの一例を説明する。
最初に、図８を用いてエレベータかご（またはかごとも称す）走行時の乗車率と、消費電力量及びエネルギーのロスの関係について説明する。図８において、破線はモータ及びインバータの効率が１００％となるときの消費電力量、実線は実際の消費電力量を示す。また、図中の塗りつぶした部分が実際の消費電力量と効率１００％のときの消費電力量の差分であり、これがインバータ及びモータによって生じるエネルギーのロスに相当する。このエネルギーのロスは図に示すように、図８（ａ）（ｂ）どちらにおいても、後述する乗車率優先閾値に近い乗車率（力行時及び回生時の消費電力量が小さくなる）ほど小さく、乗車率優先閾値から離れた乗車率（力行時及び回生時の消費電力量が大きくなる）ほど大きくなる。また、かごに乗場呼びを割当てる、すなわち、かごの乗車率の増加に対するエネルギーのロスの変化に着目すると、乗車率が乗車率優先閾値以下の場合は割当てによりロスが減少し、乗車率優先閾値より大きな場合は割当てによりロスが増大する。

以降、図１について説明する。
図１は、本実施例のエレベータ群管理システム全体の制御ブロック図である。Ｋ台のかご２２Ａ〜２２Ｃの運転を、各エレベータの号機制御装置２１Ａ〜２１Ｃが制御しており、これら各号機制御装置に対して群管理制御部１が統括して制御を行っている。

また、ビルの各階床にある乗場呼び（ホール呼び）登録装置３Ａ、３Ｂで入力された乗場呼び信号も群管理制御部１へ伝送される。ここで、乗場呼び登録装置３Ａ、３Ｂは、例えば上下方向のボタンによりエレベータを呼び寄せる装置である。

各かご２２Ａ〜２２Ｃには、かご内での行先階登録装置２３Ａ〜２３Ｃ、かご内の荷重センサ２４Ａ〜２４Ｃがある。また、行先階の情報、かご内の乗車人数に対応する荷重状況や乗降人数に対応する荷重変化の情報を検知して、各号機制御装置２１Ａ〜２１Ｃを経由して、これらの情報が群管理制御部１へ伝送される。この他、号機制御装置２１Ａ〜２１Ｃは、各かごの位置や方向などの運行状態の情報を群管理制御部１に伝送している。

以下、群管理制御部１について説明する。群管理制御部１の動作は、得られた多くの情報の下で、新規に発生した乗場呼びに対して、Ｋ台あるかごのそれぞれを、割当て評価関数によって評価し、最も適切なかごを選定して、そのかごに乗場呼びを割当てるという流れである。

まず、かご及び各階ホール情報収集部１００では、各号機制御装置２１Ａ〜２１Ｃや乗場呼び登録装置３Ａ、３Ｂから入力された各かご状態、各階のエレベータホール状態や各階の利用者の乗降人数情報などを収集する。各階のエレベータホール状態や各階の利用者の乗降人数情報には、乗場呼び登録装置３Ａ、３Ｂから入力された呼出しの有無に加えて、車いす利用者用の乗場呼び登録装置（図示せず）から入力された車いす利用者による呼出しの有無や、監視カメラ等によるかご内の混雑度の判定情報等を含めても良い。また、各階の利用者の乗降人数情報は、予め調査または実績平均値として得られている各階の平均乗降人数を利用しても良い。

かご及びビル仕様データ記憶部（または仕様データ記憶部とも称す）１０１では、かごの定格速度や定格加速度、かごの重量、定格積載重量、釣合い重りの重量、ビルの階床数、階床ピッチなど、走行時のトルク算出に必要なパラメータをメモリなどの記憶装置に記憶する。これらの各種パラメータは、エレベータの設置時に初期設定され、その後のパラメータ変更時に変更の設定が行われる。

到着予測時間演算部１０２では、かご及び各階ホール情報収集部１００で収集した各かご状態、各階のエレベータホール状態、各階の乗降人数情報と、かご及びビル仕様データ記憶部１０１で記憶されたかご速度やビルの階床数、階床ピッチなどから、各かごについて、各階の各方向をサービスするのに当該のかごが到着するまでの時間を推定演算する。

予測ルート作成部１０３では、かご及び各階ホール情報収集部１００で収集した各かご状態、各階のエレベータホール状態、各階の乗降人数情報から、各かごの予測ルートとして、方向反転階及び最終停止位置を推定演算する。予測ルート作成部１０３の詳細は後述する。

予測かご内人数演算部１０４は、かご及び各階ホール情報収集部１００により収集された各かごのかご内操作ボタンで操作されたかご呼び情報、各かごの現在のかご内人数、各階の乗場呼びの情報、到着予測時間演算部１０２で演算された各かごの到着予測時間、予測ルート作成部１０３で推定演算した各かごの予測ルートに基づいて、各かごの予測ルート上の各階出発時における各かごのかご内人数を演算する。予測かご内人数演算部１０４の詳細は後述する。

予測乗車率算出部１０５では、予測かご内人数演算部１０４にて演算された、予測ルート上の各階出発時における各かごの予測かご内人数と、かご及びビル仕様データ記憶部１０１にて記憶されたかご定員から、新規に発生した乗場呼び（以降新規乗場呼びとする）階出発時の予測乗車率を演算する。具体的には、予測かご内人数をかご定員で除したものを予測乗車率とする。

ロス最小化関数設定部１０６では、予め演算し設定された乗車率優先閾値に基づいて図８で説明したエネルギーのロスを最小化するための、ロス最小化関数を設定する。なお、乗車率優先閾値の演算方法を含めたロス最小化関数設定部１０６の詳細は後述する。

省エネ評価指標演算部１０７では、ロス最小化関数設定部１０６にて設定されたロス最小化関数に基づいて、予測乗車率演算部１０５にて演算された各かごの予測ルート上の各階の予測乗車率における省エネ評価指標を演算する。省エネ評価指標の具体的な演算方法は後述する。

そして、この省エネ評価指標が最小となるかごに対して、新規乗場呼びに対応するかごを割当てる。これにより、乗車率が乗車率優先閾値以下かつ乗車率優先閾値に近い状態で走行するかごに対して優先的に乗場呼びを割当てる、または割当て易くなり、割当てによるエネルギーのロスが減少するかごが優先的に割当てられるようになることで、かご全体でのエネルギーのロスを低減することができ、高い省エネルギー効果が得られる。

一方、図１に示す様に、省エネ評価指標に加えて、他の評価指標も考慮して新規乗場呼びに応答するかごの割当てを行う様にしても良い。例えば、以下に示す様に、待ち時間評価指標を演算する待ち時間評価指標演算部１０８や、その他の評価指標を演算するその他の評価指標演算部１０９を設けて、かごの割当てに際しての総合評価を行う総合評価指標演算部１１０で、割当ての総合指標を決定しても良い。

かご及び各階ホール情報収集部１００にて収集された各かごのかご内人数やかご呼び情報、各階の乗場呼び情報と、到着予測時間演算部１０２にて演算された各階への到着予測時間から、各かごの待ち時間評価指標を演算する待ち時間評価指標演算部１０８を設けることができる。例えば、各かごの待ち時間に応じて、１〜１００までの指標をあてはめるようにすれば良い。また、各かごの待ち時間が短いほど、各かごの待ち時間評価指標は小さくする。例えば、５台のかごを統括管理する場合、単純化して、待ち時間の早い順に、２０、４０、６０、８０、１００の指標を付与することなどでも良い。

かご及び各階ホール情報収集部にて収集された情報などから、かごの混雑度評価指標（混雑するほど指標を大きくする）などの待ち時間及び省エネ以外の評価指標について演算するその他の評価指標演算部１０９を設けることができる。例えば、各かごのその他の評価基準に応じて、１〜１００までの指標をあてはめるようにすれば良い。
総合評価指標演算部１１０では、省エネ評価指標演算部１０７に加えて、待ち時間評価指標演算部１０８及びその他の評価指標演算部１０９が設けられた場合、各演算部で演算された各評価指標に基づいて、次式（１）に示す総合評価指標を演算する。
Φ_T（ｋ）＝Φ_W（ｋ）＋ｗ_EΦ_E（ｋ）＋ｗ_OΦ_O（ｋ） ・・・（１）
ここで、Φ_T（ｋ）はｋ号機の総合評価指標、Φ_W（ｋ）はｋ号機の待ち時間評価指標、Φ_E（ｋ）はｋ号機の省エネ評価指標、Φ_O（ｋ）はｋ号機のその他の評価指標、ｗ_Eは省エネ評価指標に対する重み係数、ｗ_Oはその他の評価指標に対する重み係数である。この重み係数の値の決め方は、例えば交通量が所定量を超えた場合はｗ_Eを小さくすることにより待ち時間短縮効果を重視し、交通量が所定量以下の場合はｗ_Eを大きくすることにより、省エネルギー効果を重視した割当て制御を行う。他には、出勤時や退勤時、平常時など、ビルの交通流の特徴に応じて決定しても良いし、時間帯に応じて決定しても良い。

割当てかご決定部１１１では、総合評価指標演算部１１０にて演算された各かごの総合評価指標から、次式（２）により割当てかごＣを決定する。
Ｃ＝ｍｉｎ（Φ_T（ｋ）） ・・・（２）
なお、新規の乗場呼びに対して割当てかごを決定した後についても、総合評価指標を用いていずれかのかごに割当て済みの乗場呼びに対する割当て変更の可否の演算を行ってもよい。

以降、図１の制御ブロックの詳細について説明する。
予測ルート作成部１０３の詳細について説明する。図２に予測ルート作成部１０３の内部ブロックを示す。予測ルート作成部は、呼び探索部１０３１、端階推定部１０３２、予測ルート修正部１０３３からなる。

呼び探索部１０３１では、図３に示すように、かごの一周の走行について、走行区間を走行方向に応じて３つの区間に分割し、各区間において当該のかごが受け持つ乗場呼び及びかご呼びを探索する。なお、呼びを探索するかごが仮割当て号機の場合は、新規に発生した乗場呼びを当該号機に割当てられていると仮定する。すなわち、仮割当て号機が新規乗場呼びを受け持つとする。

端階推定部１０３２では、図４に示すように、探索した乗場呼び及びホール呼びから、かごが方向反転する階床及び最終的に停止する階床を推定演算する。例えば、図４（１）の場合、区間１におけるかご呼びが、区間２における最初の乗場呼びの階床よりも端の階床にあるため、区間１から区間２における方向反転階１は、区間１における最終のかご呼び階となる。区間２には乗場呼びが存在する。乗場呼びから乗車した乗客がどの階へ行くかは正確には分からない。このため、区間２における最終の階床まで行くと見なす。従って、区間２から区間３における方向反転階２は、区間２における最終の階床となる。区間３にも乗場呼びが存在する。従って、最終停止位置は、区間３における最終の階床となる。

ここで、乗場呼びが存在する場合は、当該区間の最終の階床が方向反転階または最終停止位置となるとしたが、過去の実際の方向反転階及び最終停止位置の頻度から推定しても良いし、区間内の最終の階床ではなく、乗場呼び階から区間内の最終の階床までの半分となる階床としても良い。また、方向別に考え方を変えても良い。

なお、最終停止位置は必ずしも区間３に存在するとは限らず、区間２や区間３における呼びの有無によっては区間１や区間２に最終停止位置が存在する。

予測ルート修正部１０３３では、端階推定部で推定演算した各かごの最終停止位置に基づいて、将来時点における電力の消費が大きくなるリスクのある乗場呼び（以降リスク呼びとする）に応答するかごを選定し、この応答するかごが最終停止位置からリスク呼びに応答するように、当該のかごの予測ルートを追加して修正する。

図５の具体例を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、端階推定部１０３２にて推定したかごの最終位置が、Ａ号機が８階、Ｂ号機が６階、Ｃ号機が７階であるとする。このとき、１階にリスク呼びが発生すると仮定すると、何れかのかごが、この呼びに応答する必要がある。例えば図のように最終位置が１階に最も近いＢ号機が応答する。このとき、Ｂ号機は空かごの状態で６階から１階まで走行することになる。

図８に示したように、下降走行では、空かごとなる乗車率０％のときが最もエネルギーのロスが大きくなる。このため、最下階となる１階にリスク呼びが発生すると、リスク呼びに応答するための走行距離が長くなり、エネルギーのロスが最大の状態で長距離走行することになる。このような状況は、消費電力量の増大の要因となり好ましくないため、事前に評価することが重要となる。

そこで、予測ルート修正部１０３３では、図５（ｂ）に示すように、リスク呼びに応答するかごを選定し（図５の場合Ｂ号機）、リスク呼びが発生することを想定してリスク呼びに応答するように予測ルートを追加して修正する。この修正した予測ルートに基づいてかご内人数を予測し、予測乗車率とロス最小化関数から省エネ評価指標を算出することにより、リスク呼びに応答時のエネルギーのロスが大きくなる、すなわちいずれのかごがリスク呼びに応答したとしても、長距離走行での応答になってしまうようなかごは割当てにくくなるため、ロスを低減でき、高い省エネ効果が得られる。

なお、上記では、リスク呼びは最下階となる１階で発生するとしたが、ロビー階と別に地下階がある場合などにおいて、ロビー階で発生するとしても良い。すなわち、下方の階で、乗込む利用者の最も多い階としても良い。

予測かご内人数演算部１０４の詳細について説明する。予測かご内人数演算部１０４では、各かごの予測ルート、すなわちかごの現在位置から方向反転階１までの区間１、方向反転階１から方向反転階２までの区間２、及び方向反転階２から最終停止位置までの区間３の各階出発時における各かごの予測かご内人数を演算する。

各区間において、ｉ階における予測かご内人数Ｐ（ｉ）は、次式（３）により演算する。
Ｐ（ｉ）＝Ｐ´（ｉ）−Ｐ_C-OUT（ｉ）−Ｐ_H-OUT（ｉ）＋Ｐ_H-IN（ｉ）
・・・（３）
ただし、Ｐ_C-OUT（ｉ）はｉ階におけるかご呼びによる予測降り人数、Ｐ_H-OUT（ｉ）はｉ階における乗場呼びによる予測降り人数、Ｐ_H-IN（ｉ）はｉ階における乗場呼びによる予測乗り人数である。また、Ｐ´(i)は同一区間におけるｉ階の前の階における予測かご内人数である。なお、区間１において、Ｐ（かごの現在位置）＝現在のかご内人数となる。また、区間２において、Ｐ（方向反転階１）＝０となる。さらに、区間３において、Ｐ（方向反転階２）＝０となる。

Ｐ_C-OUT（ｉ）は、現在のかご内人数を当該のかごが受け持つかご呼びの数で除した値としても良いし、各階での降り人数を学習し、現在のかご内人数を、当該のかごが受け持つ階について、学習した降り人数の比率で配分した値としても良い。

Ｐ_H-OUT（ｉ）は、ｉ階より前の階における乗場呼びによる予測乗り人数の合計値を算出し、ｉ階以降の階の数で除した値としても良いし、ｉ階より前の階における乗場呼びによる予測乗り人数の合計値を、ｉ階以降の階について、学習した降り人数の比率で配分した値としても良い。また、ｉ階より前の階における乗場呼びによる予測乗り人数の合計値の代わりに、ｉ階より前の階における乗場呼びの数としても良い。

Ｐ_H-IN（ｉ）は、各階一律の人数（例えば１人）としても良いし、ロビー階のみ異なる人数（例えば２人）としても良い。また、各階での乗り人数を学習し、学習したi階での乗り人数から、時間の経過に応じた人数としても良い。

なお、各区間について予測かご内人数を演算するとしているが、最終停止位置が存在する区間までの演算を意味する。すなわち、最終停止位置が区間１や区間２に存在する場合は、対応する区間までの演算を行えば良い。ただし、予測ルート修正部１０３３にてリスク呼びに応答するかごとして選定されたかごについては、修正前の予測ルートにおける最終停止位置から、修正後の予測ルートにおける最終停止位置までは、空かごの状態で走行すると見なし、予測かご内人数は０人とすれば良い。

ロス最小化関数設定部１０６の詳細について説明する。図６にロス最小化関数設定部１０３の内部ブロックを示す。ロス最小化関数設定部は、エネルギー特性演算部１０６１と、ロス最小化関数設定部１０６２からなる。

エネルギー特性演算部１０６１は、かご及びビル仕様データ記憶部１０１で記憶された、走行時のトルク算出に必要なパラメータから、乗車率優先閾値を演算する。乗車率優先閾値は、上昇方向運転及び下降方向運転で、力行運転と回生運転が変わる境界となる閾値であり、前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内乗車人数または所定のかご内荷重量をパラメータとして表わす。以下の説明では、所定のかご内乗車率を用いて説明するため、乗車率優先閾値と称するが、前記のように力行運転と回生運転が変わる境界となる閾値であるので、以下の説明または特許請求の範囲において、単に閾値と称することもある。

エネルギー特性演算部１０６１は、パラメータ設定部１０６１ａ、消費電力量演算部１０６１ｂ、乗車率優先閾値決定部１０６１ｃからなる。
パラメータ設定部１０６１ａでは、乗車率優先閾値を演算するのに必要な乗車率を乗車率パラメータとして設定する。
消費電力量演算部１０６１ｂでは、かご及びビル仕様データ記憶部１０１で記憶された走行時のトルク算出に必要なパラメータ（かごの定格速度やかごの重量、ビル階床数等）と、パラメータ設定部１０６１ａで設定された乗車率パラメータとにより消費電力量を演算する。

乗車率優先閾値決定部１０６１ｃでは、消費電力量演算部１０６１ｂで演算される消費電力量について、パラメータ設定部１０６１ａにより設定された複数の乗車率パラメータのうち、最も評価のよい乗車率パラメータを乗車率優先閾値として決定する。

エネルギー特性演算部１０６１について、処理の流れを図７に示す。
ＦＣ１００からＦＣ１０７までは、上昇方向乗車率優先閾値ρ_E(ＵＰ)を演算する処理である。

ＦＣ１００では、消費電力量最小値を示すＥ_minを初期化する。このとき、想定される消費電力量の値よりも十分大きな値を初期値として与えればよい。
ＦＣ１０１では、パラメータ設定部１０６１ａにより、乗車率パラメータρを０として初期化する。
ＦＣ１０２では、乗車率がρ（０〜１００％）となるときの上昇走行時の消費電力量Ｅ(ρ)を算出する。ここで、Ｅ(ρ)は次式（４）で概算できる。例えば、乗車率ρの１％刻みの各Ｅ(ρ)を概算して保存しておけばよい。
Ｅ(ρ)＝Ｐ_acc(ρ)×Ｔ_acc／２＋Ｐ_const(ρ)×Ｔ_const
＋Ｐ_dcc(ρ)×Ｔ_dcc／２ ・・・(４)
ただし、Ｐ_acc(ρ)は加速走行時の消費電力、Ｔ_accは加速走行時間、Ｐ_const(ρ)は定速走行時の消費電力、Ｔ_constは定速走行時間、Ｐ_dcc(ρ)は減速走行時の消費電力、Ｔ_dccは減速走行時間を示す。

また、Ｐ_acc(ρ)、Ｐ_const(ρ)、Ｐ_dcc(ρ)の乗車率ρのときの消費電力Ｐ(ρ)は次式（５）で概算できる。
Ｐ(ρ)＝｛(Ｊ×２×Ｋ_R×α)／Ｄ_S
＋(Ｍ_ca＋Ｍ_RL×ρ／１００−Ｍ_CW＋Ｍ_loss)×Ｄ_S×ｇ／(２×Ｋ_R)｝
×Ｖ×Ｋ_R×２／(６０×Ｄ_S)×η ・・・（５）
ただし、Ｊは慣性モーメント、αは加速度、Ｍ_caはかご重量、Ｍ_RLは定格積載重量、Ｍ_CWは釣り合い重り重量、Ｍ_lossは走行損失、Ｄ_Sはシーブ径、Ｖは走行速度である。加速度αは、定速時は０、加速時は＋の加速度、減速時は−の加速度である。また、ＫＲは、ローピング（エレベータの乗りかごと釣合いおもりとのワイヤーロープのかけ方）に依存する係数であり、例えばＫＲ＝２の場合は２：１ローピングとなり、ロープに加わる荷重は１：１ローピングの場合と比較して１／２となる。

Ｊは次式（６）で概算できる。
Ｊ＝Ｍ×Ｄ_S ²／(４×Ｋ_R)＋Ｊ_R ・・・（６）
ここで、Ｊ_Rは回転系の慣性モーメントであり、Ｍは次式（７）で概算できる。
Ｍ＝(Ｍ_ca＋Ｍ_RL×ρ／１００＋Ｍ_CW)／Ｋ_R＋(Ｍ_rp＋Ｍ_tal)×Ｈ／(２×Ｋ_R)
・・・（７）
ここで、Ｍ_rpはロープの単位長さ当たりの重量、Ｍ_talはテールコードの単位長さ当たりの重量、Ｈは走行距離を示す。

また、式（５）において、ηは効率を示し、力行走行時はη＝１／（η_m×η_inv）、回生走行時はη＝η_m×η_invとする。η_m及びη_invはそれぞれモータ効率、インバータ効率を示す。
かご及びビル仕様データ記憶部１０１に記憶されたデータに基づき、（４）から（７）の式を用いることにより、乗車率ρの時の上昇走行時の消費電力量Ｅ(ρ)が概算される。走行距離Ｈは、エレベータが定格速度に十分達する距離とする。

ＦＣ１０３では、消費電力量最小値Ｅｍｉｎと、Ｅ(ρ)の絶対値を示す|Ｅ(ρ)|を比較し、|Ｅ(ρ)|の方が小さければＦＣ１０４にてＥｍｉｎを更新してＦＣ１０５へ進み、|Ｅ(ρ)|が同値以上であればそのままＦＣ１０５へ進む。

ＦＣ１０５では、ρが１００未満であればＦＣ１０６へ進み、ρに1を加算してＦＣ１０２へ戻り、新たなρでの消費電力量Ｅ(ρ)の計算を行う。１００以上の場合はＦＣ１０７へ進む。

ＦＣ１０７では、上昇方向乗車率優先閾値ρ_E(ＵＰ)として、ＦＣ１０４にて最終更新されたＥ_minを選択する。

ＦＣ１０８からＦＣ１１５までは、下降方向乗車率優先閾値ρ_E(ＤＯＷＮ)を演算する処理である。基本的に上昇方向乗車率優先閾値ρ_E(ＵＰ)の演算と同様であるため、ここではＦＣ１１０における乗車率がρとなるときの下降走行時の消費電力量Ｅ(ρ)の概算方法についてのみ説明する。下降走行時について、Ｅ(ρ)は次式（８）で概算できる。
Ｅ(ρ)＝Ｐ_acc(ρ)×Ｔ_acc／２＋Ｐ_const(ρ)×Ｔ_const
＋Ｐ_dcc(ρ)×Ｔ_dcc／２ ・・・(８)
また、乗車率ρのときの消費電力Ｐ(ρ)は次式（９）で概算できる。
Ｐ(ρ)＝｛(Ｊ×２×Ｋ_R×α)／Ｄ_S
−(Ｍ_ca＋Ｍ_RL×ρ／１００−Ｍ_CW−Ｍ_loss)×Ｄ_S×ｇ／(２×Ｋ_R)｝
×Ｖ×Ｋ_R×２／(６０×Ｄ_S)×η ・・・（９）
ここで、Ｊは（６）式と同一となる。

かご及びビル仕様データ記憶部１０１に記憶されたデータに基づき、（６）から（９）の式を用いることにより、乗車率ρの時の下降走行時の消費電力量Ｅ(ρ)が概算される。
以上により、上昇方向乗車率優先閾値ρ_E(ＵＰ)及び下降方向乗車率優先閾値ρ_E(ＤＯＷＮ)が演算される。上記では（４）から（９）の式により演算したが、ロープやテールコードの重量を０と見なす、かご重量を定格積載重量の定数倍と見なす、釣り合い重りの重量を定格積載重量の定数倍と見なすなどとし、より簡易に消費電力量の演算を行うこともできる。また、ＦＣ１０１及びＦＣ１０９と、ＦＣ１０５及びＦＣ１１３によって上昇方向及び下降方向の乗車率優先閾値の探索範囲を乗車率０％から１００％までとしているが、これらの乗車率優先閾値は、上昇方向時は３０％から５０％、下降方向時は５０％から７０％の間の値をとるため、予めこの範囲のみを探索するようにしても良い。

また、探索範囲内において、探索開始となる乗車率から乗車率優先閾値となる乗車率までの間は、ρの増加に従って｜Ｅ（ρ）｜の値は小さくなり、乗車率優先閾値となる乗車率から探索終了となる乗車率までの間は、ρの増加に従って｜Ｅ（ρ）｜の値は大きくなる。このため、消費電力量最小値Ｅ_minが更新されなくなった時点で探索を終了しても良い。
なお、先に示した図８において、効率１００％の場合の消費電力量は、式（５）及び式（９）において、η＝１．０としたときのものである。

ロス最小化関数設定部１０６２では、エネルギー特性演算部１０６１で演算した乗車率優先閾値に基づいて、図８に示すエネルギーのロスを最小化できるような割当てを行うための評価関数を設定する。図９に上昇方向の新規乗場呼びに対するロス最小化関数と下降方向の新規乗場呼びに対するロス最小化関数を示す。ここで、図中のロス最小化指標とは、新規乗場呼びに対する割当てかごを決定する際の省エネに関する指標であり、例えば、１から１００の値として良い。ロス最小化指標は値が小さいほど省エネ性能が高く、かごを割当て易くするものとする。

図９に示すように、上昇方向、下降方向ともに、乗車率が乗車率優先閾値以下の時の方が、乗車率優先閾値より大きい時よりもロス最小化指標が小さくなるようにしている。これは、図８に示したように、乗車率優先閾値より大きな乗車率となるかごに乗場呼びを割当てるとエネルギーのロスが増大するのに対して、乗車率優先閾値以下の乗車率となるかごに乗場呼びを割当てると、エネルギーのロスは減少するためである。従って、乗車率優先閾値以下の乗車率となるかごに優先して割当てることにより、かご全体でのエネルギーのロスを低減することができ、高い省エネルギー効果が得られる。

また、図９において、乗車率が乗車率優先閾値以下となる領域では、乗車率が乗車率優先閾値に近づくほど、ロス最小化指標は小さくなるようにしている。これは、乗車率が乗車率優先閾値以下となる複数のかごの中から、より乗車率の高いかごを優先して割当てることにより、エネルギーのロスを小さくするためである。

また、図９において、乗車率が乗車率優先閾値より大きくなる領域では、乗車率が乗車率優先閾値から離れるほど、ロス最小化指標が大きくなるようにしている。これは、乗車率が乗車率優先閾値より大きくなる複数のかごの中から、より乗車率の低いかごを優先して割当てることにより、割当てられたかごのエネルギーのロスを小さくするためである。

以上のようにして、予めかご及びビル仕様データ記憶部１０１に記憶された各種のパラメータから、エネルギー特性演算部１０６１において乗車率優先閾値が演算され、ロス最小化関数設定部１０６２においてロス最小化関数を設定することにより、かご全体でのエネルギーのロスを最小化するような割当てが行われ、高い省エネルギー効果が得られる。

なお、予めかご及びビル仕様データ記憶部１０１に記憶された各種のパラメータは、エレベータの設置時に記憶され、エネルギー特性演算部１０６１における乗車率優先閾値の演算、およびロス最小化関数設定部１０６２におけるロス最小化関数の設定も、エレベータ設置時に演算、設定されて各部のメモリなどの記憶装置に保持される。また、その後に、かご及びビル仕様データ記憶部１０１に記憶された各種のパラメータが変更される場合には、エネルギー特性演算部１０６１における乗車率優先閾値の演算、およびロス最小化関数設定部１０６２におけるロス最小化関数の設定も再度、演算、設定される。

省エネ評価指標演算部１０７の詳細について図１０及び図１１に示す具体例を用いて説明する。図１０に示すように、Ａ号機とＢ号機の２台があり、Ａ号機は３階を上昇走行中で、Ｂ号機は２階を下降走行中である。ある階で発生した新規乗場呼びをＡ号機に仮割当てしたときに、Ａ号機の方向反転階１が５階、方向反転階２が１階、最終停止位置が５階、Ｂ号機の方向反転階１が１階、方向反転階２が５階、最終停止位置が１階であるとする。また、予測乗車率算出部１０５にて算出した予測ルート上の各階出発時の予測乗車率は図１１に示す値であるとする。

このとき、Ａ号機の省エネ評価指標φ_E（Ａ）は、Ａ号機へ新規乗場呼びを仮割当て時のＡ号機の予測ルート上におけるロス最小化指標の合計値であるＳｕｍ_A（Ａ）と、Ａ号機へ新規乗場呼びを仮割当て時のＢ号機の予測ルート上におけるロス最小化指標の合計値であるＳｕｍ_A（Ｂ）の和となる。すなわち、次式（１０）にて演算する。
φ_E（Ａ）＝Ｓｕｍ_A（Ａ）＋Ｓｕｍ_A（Ｂ）・・・（１０）
ここで、図１１の場合のＳｕｍ_A（Ａ）は乗車率ρのときの上昇走行時のロス最小化関数ｆ_UP（ρ）及び乗車率ρのときの下降走行時のロス最小化関数ｆ_DOWN（ρ）を用いて次式（１１）により演算する。
Ｓｕｍ_A（Ａ）＝ｆ_UP（１５）＋ｆ_UP（１５）＋ｆ_DOWN（５０）＋ｆ_UP（５５）
＋ｆ_DOWN（５０）＋ｆ_DOWN（６０）＋ｆ_UP（２０）
＋ｆ_UP（１０）＋ｆ_UP（１０）＋ｆ_UP（５）・・・（１１）
なお、Ｓｕｍ_A（Ｂ）についても式（１１）と同様にして演算すれば良い。

上記を一般化すると、あるｋ号機に仮割当てした場合の省エネ評価指標φ_E（ｋ）は次式（１２）で演算することができる。
φ_E（ｋ）＝Ｓｕｍ_k（ｋ）＋Σ_l≠kＳｕｍ_k（ｌ）・・・（１２）
また、このときのＳｕｍ_k（ｌ）は次式（１３）で演算することができる。
Ｓｕｍ_k（ｌ）＝Σ_n:全区間Σ_{i:区間nの階}ｆ_dir(k。l,n)（ρ_k（ｌ、ｎ，ｉ））
・・・（１３）
ここで、ｄｉｒ（ｋ，ｌ，ｎ）はｋ号機に新規乗場呼びを仮割当てした場合のｌ号機の区間ｎにおける走行方向、ρ_k（ｌ、ｎ，ｉ）はｋ号機に新規乗場呼びを仮割当てした場合のｌ号機の区間ｎにおけるｉ階の予測乗車率である。

なお、式（１３）において、予測ルート上の各階におけるロス最小化指標を加算しているが、階床ピッチが階床間毎に異なる場合においては、ピッチの差を反映するようにしても良い。例えば、ある階床間において、ビルの平均階床ピッチの１．５倍である場合、当該階間に対応する階床のロス最小化指標を１．５倍するようにしても良い。

以上によりあるかごｋに仮割当てした場合の省エネ評価指標φ_E（ｋ）得られる。この省エネ評価指標は、あるかごｋに割当てた場合の、全かごのロス最少化指標の合計値となるため、省エネ評価指標φ_Eは、かご全体でのロスを最小化するものである。

このような実施例１のエレベータ群管理システムは、走行時の消費電力量がゼロとなる時の乗車率を乗車率優先閾値として、乗車率が乗車率優先閾値以下、かつ乗車率が乗車率優先閾値に近い状態で走行するかごに新規乗場呼びを割当てる、または割当て易くすることで、割当てによるエネルギーのロスが減少するかごが優先的に割当てられるようになることで、高い省エネルギー効果が得られる。

また、このような実施例１のエレベータ群管理システムは、各かごが現在受け持つ呼びだけでなく、将来発生するリスク呼びに対してもロスが減少するような割当てを行うため、現在から将来にわたってロスを低減でき、高い省エネルギー効果が得られる。

さらに、このような実施例１のエレベータ群管理システムは、あるかごに割当てた場合における全かごのロスについて考慮しているため、全台のかご全体としてロスを低減できるようなかごに割当てることができ、高い省エネルギー効果が得られる。

さらに、このような実施例１のエレベータ群管理システムは、待ち時間評価指標、省エネ評価指標に基づいて総合評価指標を構成しているため、待ち時間を大きく悪化させることなく高い省エネ効果が得られる。

なお、本実施例では、走行時の消費電力量がゼロとなる時の乗車率（センサで検知した積載荷重を定格積載重量で割った率）を乗車率優先閾値として、かごに対しての優先的割当てを決める一つの要件としているが、乗車率を用いることに限定されず、かごの乗車重量（センサで検知した積載荷重）または乗車人数（積載荷重を標準体重で割った人数、または監視カメラでの認識人数等）を、優先閾値として用いても良い。本実施例において、乗車率、乗車重量、乗車人数のいずれかをパラメータとして演算された走行時の消費電力量がゼロとなる時の閾値を、乗車率優先閾値とする。また、乗車率と言った場合でも、乗車率、乗車重量、乗車人数を総称しているものとする。

１ 群管理制御部
１００ かご及び各階ホール情報収集部
１０１ かご及びビル仕様データ記憶部
１０２ 到着予測時間演算部
１０３ 予測ルート作成部
１０４ 予測かご内人数演算部
１０５ 予測乗車率演算部
１０６ ロス最小化関数設定部
１０７ 省エネ評価指標演算部
１０８ 待ち時間評価指標演算部
１０９ その他の評価指標演算部
１１０ 総合評価指標演算部
１１１ 割当てかご決定部
２１Ａ〜Ｃ 号機制御装置
２２Ａ〜Ｃ かご
２３Ａ〜Ｃ かご内操作ボタン
２４Ａ〜Ｃ 荷重センサ
３Ａ〜Ｂ 乗場操作ボタン

Claims (12)

1. かご内操作ボタンとかご利用者の重量または人数を検出するセンサが設けられた複数台のエレベータかごと、乗場に設けられた乗場操作ボタンからのエレベータかごの乗場呼びを受けるとともに、前記複数台のエレベータかごに対して前記乗場呼びに対応するエレベータかごを割当てるエレベータ群管理制御部を有するエレベータ群管理システムにおいて、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記複数台のエレベータかごの上昇方向運転及び下降方向運転で、
   力行運転と回生運転が変わる境界となる閾値を、
   前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内乗車人数、所定のかご内荷重量のうちのいずれかで表される閾値として演算する閾値演算部と、
   前記複数台のエレベータかごそれぞれについて、
   かごの予測停止階におけるかご内の予測乗車率、予測乗車人数、予測荷重値のうちのいずれかで表される予測値と前記閾値との比較に基づき、
   前記予測値が前記閾値よりも小さくかつ前記閾値に近いエレベータかごを割当て易くする割当てかご決定部とを有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
2. かご内操作ボタンとかご利用者の重量または人数を検出するセンサが設けられた複数台のエレベータかごと、乗場に設けられた乗場操作ボタンからのエレベータかごの乗場呼びを受けるとともに、前記複数台のエレベータかごに対して前記乗場呼びに対応するエレベータかごを割当てるエレベータ群管理制御部を有するエレベータ群管理システムにおいて、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記複数台のエレベータかごの上昇方向運転及び下降方向運転で、
   力行運転と回生運転が変わる境界となる閾値を、
   前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内乗車人数、所定のかご内荷重量のうちのいずれかで表される閾値として演算する閾値演算部と、
   前記複数台のエレベータかごそれぞれについて、
   エレベータかごが受け持つ乗場呼び及びかご呼びから時間軸上の予測走行軌跡を作成する予測走行軌跡作成部と、
   前記時間軸上の予測走行軌跡における各階のかご内の予測乗車率、予測乗車人数、予測荷重値のうちのいずれかで表される予測値と前記閾値との比較に基づき、
   前記予測値が前記閾値よりも小さくかつ前記閾値に近いエレベータかごを割当て易くする割当てかご決定部とを有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
3. 請求項１または２において、
   前記閾値演算部は、
   各エレベータかごの走行時のトルク算出に必要なかごの定格速度、かごの重量を含む
   仕様データを記憶する仕様データ記憶部と、
   当該仕様データに基づき、かご内乗車率、所定のかご内乗車人数、所定のかご内荷重量のうちのいずれかに応じた消費電力量を演算するエネルギー演算部と、
   当該消費電力量に基づき評価指標を設定する評価指標関数設定部と
   を有し、
   当該評価指標に基づいて前記予測値が前記閾値よりも小さくかつ前記閾値に近いエレベータかごを割当て易く設定されていることを特徴とするエレベータ群管理システム。
4. 請求項１または２において、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   各エレベータかごについて、各階の各方向をサービスするのに当該のエレベータかごが到着するまでの時間を推定演算する到着予測時間演算部を有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
5. 請求項４において、
   前記予測走行軌跡作成部は、
   新規に発生した乗場呼びを、前記複数台のエレベータかごの何れかに仮割当てしたときの、全エレベータかごの時間軸上の予測走行軌跡を作成することを特徴とするエレベータ群管理システム。
6. 請求項４及び５において、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記予測走行軌跡作成部により作成された前記全エレベータかごの予測走行軌跡から、
   将来発生する呼びに応答するエレベータかごを将来呼び応答かごとして選定し、
   前記将来呼び応答かごの前記予測走行軌跡が、前記将来発生する呼びに応答するように前記予測走行軌跡を追加して修正する予測走行軌跡修正部を有することを特徴とするエレベータ群管理システム
7. 請求項４から６において、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記到着予測時間演算部で推定演算された各エレベータかごの到着予測時間に基づいて、
   前記予測走行軌跡の各階において、
   前記乗場呼びのあった乗場呼び階を出発時の各エレベータかごの予測かご内人数を演算する予測かご内人数演算部を有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
8. 請求項７において、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記予測かご内人数演算部にて演算された、
   各エレベータの前記予測走行軌跡の各階における前記かご内人数と、
   各エレベータかごのかご定員から、
   乗場呼び階出発時の予測乗車率を演算する予測乗車率演算部を有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
9. 請求項７または８において、
   前記エレベータ群管理制御部は、
   前記評価指標関数設定部にて設定された評価指標に基づいて、
   前記予測かご内人数演算部にて演算された前記予測かご内人数または前記予測乗車率演算部にて演算された前記予測乗車率における評価指標を演算する評価指標演算部
   を有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
10. 請求項９において、
    前記エレベータ群管理制御部は、
    前記評価指標演算部にて演算された評価指標に基づいて、
    前記予測走行軌跡上の各階において、
    前記予測値が前記閾値よりも小さくかつ前記閾値に近いエレベータかごを割当て易くする前記割当てかご決定部を有することを特徴とするエレベータ群管理システム。
11. 複数台のエレベータから乗場呼びに応答するエレベータを割当てるエレベータ群管理システムにおいて、
    力行運転と回生運転が変わる境界となる前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内人数または所定のかご内荷重量に対して、
    各階出発時のかご内の乗車率、人数または荷重値が前記所定乗車率、所定人数または所定荷重量よりも小さくかつその値が前記所定値に近い状態でエレベータかごが走行し易くなることを特徴とするエレベータ群管理システム。
12. かご内操作ボタンとかご利用者の重量または人数を検出するセンサが設けられた複数台のエレベータかごと、乗場に設けられた乗場操作ボタンからのエレベータかごの乗場呼びを受けるとともに、前記複数台のエレベータかごに対して前記乗場呼びに対応するエレベータかごを割当てるエレベータ群管理制御部を有するエレベータ群管理システムにおいて、
    前記複数台のエレベータかごそれぞれについて、
    前記複数台のエレベータかごの上昇方向運転及び下降方向運転で、
    力行運転と回生運転が変わる境界となる、前記複数台の各エレベータの所定のかご内乗車率、所定のかご内乗車人数、所定のかご内荷重量のうちのいずれかで表される閾値と、
    かごの予測停止階におけるかご内の予測乗車率、予測乗車人数、予測荷重値のうちのいずれかで表される予測値との比較に基づき、
    前記予測値が前記閾値よりも小さくかつ前記閾値に近くなるように前記乗場呼びに割当てるエレベータかごを決定することを特徴とするエレベータ群管理システム。