JP2014525377A - エレベーターロープの揺れを求める方法、コンピューターシステム、及びコンピュータープログラム製品 - Google Patents

Abstract

方法が、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求める。本方法は、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの動きの少なくとも１つの測定値を取得することと、動きの測定値に基づくエレベーターロープの境界間の補間に基づいて、エレベーターかごとプーリーとを接続するエレベーターロープの揺れを求めることとを含む。

Description

本発明は、包括的には、エレベーターシステムに関し、より詳細には、エレベーターシステムのエレベーターロープの横揺れを測定することに関する。

通常のエレベーターシステムは、かごと、垂直に延びるエレベーターシャフト内のガイドレールに沿って移動するように拘束されるカウンターウェイトとを含む。かご及びカウンターウェイトは巻上ロープによって互いに連結される。巻上ロープは、エレベーターシャフトの上部（又は底部）にある機械室内に位置するシーブに巻き付けられる。従来のエレベーターシステムでは、シーブは電気モーターによって動かされる。他のエレベーターシステムでは、シーブには動力源がなく、駆動手段は、カウンターウェイトに実装されたリニアモーターである。

ロープ揺れとは、エレベーターシャフト内の巻上ロープ及び／又はつり合ロープの振動を指している。その振動は、ロープ式エレベーターシステムにおいて深刻な問題となる可能性がある。その振動は、例えば、風によって誘発される建物のたわみに起因する振動、及び／又はエレベーターシステムの動作中のロープの振動によって引き起こされる可能性がある。振動の周波数がロープの固有調波に近づくか又は入る場合には、振動による変位が滑動量（displacement）よりも大きくなる可能性がある。そのような状況では、ロープはエレベーターシャフト内の他の装置と絡まるか、又は、エレベーターが移動するにつれて、シーブの溝から外れる可能性がある。エレベーターシステムが複数のロープを使用し、それらのロープが互いに位相が一致することなく振動する場合には、ロープ同士が絡まる可能性があり、エレベーターシステムが損傷を受けるおそれがある。

幾つかの従来の解決策は、ロープに接続された機械式装置を用いて、ロープの変位を推定する。例えば、１つの解決策は、エレベーターシステム内のつり合ロープシーブアセンブリに取り付けられた装置を用いて、或る特定の大きさを超えるロープの揺れを検出する。しかしながら、つり合ロープに取り付けられた機械式装置は、設置及び維持するのが困難である。

別の方法は、ロープの揺れの量を推定及び計算するのに、建物の変位及び固有振動数を用いる。この方法は、一般的であり、ロープの揺れの精密な推定を提供しない場合がある。

したがって、ロープの揺れの推定を、リアルタイムでのロープの揺れの推定に適したものに改善することが必要とされている。

本発明の１つの実施形態は、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求める方法を開示する。本方法は、前記エレベーターシステムの前記動作中の前記エレベーターロープの動きの少なくとも１つの測定値を取得することと、前記動きの前記測定値に基づく前記エレベーターロープの境界間の補間に基づいて、エレベーターかごとプーリーとを接続する前記エレベーターロープの前記揺れを求めることとを含む。

本発明の別の実施形態は、エレベーターシステムにおけるエレベーターかごとプーリーとを接続するエレベーターロープの揺れを求めるコンピュータープログラム製品であって、該コンピュータープログラム製品は、プロセッサを変更する、コンピュータープログラム製品を開示する。本コンピュータープログラム製品は、組み込まれたコンピューター使用可能プログラムコードを含むコンピューター可読記憶媒体を備え、前記プロセッサによって実行される前記プログラムコードは、或る位置（ロケーション）における前記エレベーターロープの動きの測定値と、前記エレベーターシステムのモデル及び前記エレベーターロープの境界間の補間からなる群（グループ）から選択された補助情報とに基づいて、前記エレベーターロープの前記揺れを求める。

本発明の更に別の実施形態は、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求めるコンピューターシステムであって、第１の境界位置（第１の境界ロケーション）及び第２の境界位置（第２の境界ロケーション）における前記エレベーターロープの動きの境界測定値を求め、揺れ位置（揺れロケーション）における前記エレベーターロープの前記動きの揺れ測定値を求め、第１の時点において、前記境界測定値及び前記揺れ測定値に基づく補間によって前記エレベーターロープの前記揺れを求め、第２の時点において、前記境界測定値と、前記揺れ測定値と、前記エレベーターシステムのモデルとに基づく近似によって前記エレベーターロープの前記揺れを求める、ように構成されたプロセッサを備える、コンピューターシステムを開示する。

本発明の実施形態が動作する一例のエレベーターシステムの概略図である。 本発明の一実施形態によるエレベーターシステムのモデルの概略図である。 本発明の一実施形態による少なくとも１つの揺れセンサーの位置を求める方法のブロック図である。 本発明の一実施形態による一組の揺れセンサーの数及び位置を求める方法のブロック図である。 エレベーターシャフト内でのセンサーの水平配置の概略図である。 エレベーターシャフト内でのセンサーの水平配置の方法のブロック図である。 ロープの長さの関数としてのエレベーターロープの横振動のグラフである。 ロープの長さの関数としてのエレベーターロープの横振動のグラフである。 本発明の幾つかの実施形態によるエレベーターシステムの動作中におけるエレベーターロープの揺れを求める方法のブロック図である。 本発明の１つの実施形態によるエレベーターロープの実際の揺れを求めるシステム及び方法のブロック図である。 本発明の別の実施形態によるエレベーターロープの実際の揺れを求める方法のブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態による図９の近似方法の一実施態様のフローチャートである。 本発明の幾つかの実施形態による図９の近似方法の一実施態様のフローチャートである。 エレベーターロープの異なる点における動きを求めるブロック図である。 本発明の或る実施形態による揺れセンサーの種々の配置のうちの１つの概略図である。 本発明の或る実施形態による揺れセンサーの種々の配置のうちの１つの概略図である。 本発明の或る実施形態による揺れセンサーの種々の配置のうちの１つの概略図である。 本発明の或る実施形態による揺れセンサーの種々の配置のうちの１つの概略図である。

図１は、本発明の１つの実施形態による一例のエレベーターシステム１００を示している。このエレベーターシステムは、少なくとも１つのエレベーターロープによってエレベーターシステムの種々の構成要素に接続されたエレベーターかご１２を備える。例えば、エレベーターかご及びカウンターウェイト１４が、メインロープ１６及び１７並びにつり合ロープ１８によって互いに取り付けられている。エレベーターかご１２は、当該技術分野において知られているように、上わく３０及び安全機能付き（safety）下わく３３を備えることができる。エレベーターシャフト２２を通してエレベーターかご１２及びカウンターウェイト１４を移動させるプーリー２０を、エレベーターシャフト２２の上部（又は底部）にある機械室（図示せず）に配置することができる。このエレベーターシステムは、つり合プーリー２３も備えることができる。エレベーターシャフト２２は、前壁２９、後壁３１、及び一対の側壁３２を備える。

エレベーターかご及びカウンターウェイトは、重心を有することができる。この重心は、その点の周りのｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向におけるモーメントの合計がゼロに等しい点として定義される。換言すれば、かご１２又はカウンターウェイト１４は、理論的には、重心（ｘ，ｙ，ｚ）の点において支持されてバランスを保たせることができる。なぜならば、この点を取り囲むモーメントの全てが相殺されるからである。メインロープ１６及び１７は、通常、かごの重心の座標が投影される点において、エレベーターかご１２のクロスヘッド３０に取り付けられている。メインロープ１６及び１７は、同様に、カウンターウェイト１４の重心の座標が投影される点において、カウンターウェイト１４の上部に取り付けられている。

エレベーターシステムの動作中、このシステムの種々の構成要素は、内部及び外部の擾乱、例えば風の力を受けやすく、その結果、構成要素の横の動きが生じる。そのような構成要素の横の動きの結果、測定する必要があるエレベーターロープの揺れが生じる可能性がある。したがって、一組のセンサーが、エレベーターシステム内に配置されて、エレベーターロープの横揺れが求められる。

この一組のセンサーは、境界センサー１１１及び１１２、並びに少なくとも１つの揺れセンサー１２０を含むことができる。例えば、第１の境界センサー１１１は、エレベーターかごの横の動きの第１の境界位置を測定するように構成され、第２の境界センサー１１２は、プーリーの横の動きの第２の境界位置を測定するように構成され、揺れセンサー１２０は、当該揺れセンサーの位置に関連付けられた揺れ位置におけるエレベーターロープの横揺れを感知するように構成されている。

例えば、第１の境界センサーの位置は、第１の境界位置と一致し、第２の境界センサーの位置は、第２の境界位置と一致し、揺れ境界センサーの位置は、揺れ位置と一致する。しかしながら、様々な実施形態では、これらのセンサーは、第１の位置、第２の位置、及び揺れ位置が適切に感知及び／又は測定されるような種々の位置に配置することができる。センサーの実際の位置は、用いられるセンサーのタイプに依存することができる。例えば、境界センサーは、線形位置センサーとすることができ、揺れセンサーは、任意の動きセンサー、例えば、光ビームセンサーとすることができる。

エレベーターシステムの動作中、第１の境界位置、第２の境界位置、及び揺れ位置が求められ、揺れ測定ユニット１４０に送信される（１３０）。この揺れ測定ユニットは、例えば、第１の位置、第２の位置、及び揺れ位置を補間することによってエレベーターロープの揺れ１５０を求める。様々な実施形態は、種々の補間技法、例えば、曲線当てはめ又はＢスプライン補間を用いる。

１つの実施形態では、境界センサーが除去され、揺れセンサーのみが用いられて、初期のロープ構成、すなわち、ロープの揺れがないものに対応するロープの中立位置に対するロープの揺れが相対的に求められる。

揺れセンサーの位置の決定
本発明の実施形態は、エレベーターシステムの動作を当該エレベーターシステムのモデルによってシミュレートして、動作によって引き起こされるエレベーターロープの実際の揺れのシミュレーションを求めることができるという認識に基づいている。これらの実施形態は、センサーによって感知されるように構成されたエレベーターシャフト内の点の位置（ロケーション）間の補間を用いてエレベーターロープの推定された揺れを求め、エレベーターロープのこの推定された揺れをエレベーターロープの実際の揺れのシミュレーションと比較することによって、揺れを感知するセンサーの位置を試験することができるという別の認識から得られる。横揺れを有するロープの推定された揺れと実際の揺れとの間の誤差を最適化する点は、エレベーターシステム内にセンサーを位置決めするのに用いることができる。

図２は、エレベーターシステム１００のモデル２００の一例を示している。このモデル２００は、エレベーターシステムのパラメーターに基づいて求められる。当該技術分野において知られている様々なシステムを用いて、エレベーターシステムの動作を当該エレベーターシステムのモデルによってシミュレートし、動作によって引き起こされるエレベーターロープの実際の揺れ２３０を生成することができる。

エレベーターシステムの動作のシミュレーションは、第１の境界位置２１１及び第２の境界位置２１２も生成することができる。なぜならば、エレベーターシステムの構成要素、例えば、エレベーターかご及びプーリーの横の動きは、擾乱の条件に基づいて求めることができるからである。しかしながら、揺れ位置２２０における動きを感知する揺れセンサーの、最適な配置を求める必要がある。

１つの実施形態は、ニュートンの第２法則に基づいてモデル化を行う。例えば、エレベーターロープは、紐としてモデル化され、エレベーターかご及びカウンターウェイトは、それぞれ剛体２３０及び２５０としてモデル化される。このエレベーターシステムのモデルは、以下の式による偏微分方程式（ＰＤＥ：Partial Differential Equation）によって求められる。

式中、

は、その変数Ｖに関する関数ｓ（・）の次数ｉの導関数であり、ｔは時間であり、ｙは、例えば慣性系における垂直座標であり、ｕは、ｘ軸に沿ったロープの横変位であり、ρは、単位長さ当たりのロープの質量であり、Ｔは、エレベーターロープのタイプ、すなわち、メインロープ、つり合ロープに応じて変化するエレベーターロープの張力であり、ｃは、単位長さ当たりのエレベーターロープの減衰係数であり、ｖは、エレベーター／ロープの速度であり、ａは、エレベーター／ロープの加速度である。

２つの境界条件

及び

の下で、ｆ_１（ｔ）は、第１の境界センサー１１１によって測定された第１の境界位置であり、ｆ_２（ｔ）は、第２の境界センサー１１２によって測定された第２の境界位置であり、ｌ（ｔ）は、第１の境界センサーと第２の境界センサーとの間のエレベーターロープ１７の長さである。

例えば、エレベーターロープの張力は以下の式に従って求めることができる。

式中、ｍ_ｅ、ｍ_ｃｓはそれぞれエレベーターかご及びプーリー２４０の質量であり、ｇは重力加速度、すなわち、ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２である。

一実施形態では、偏微分方程式（１）は、以下の式に従って、常微分方程式（ＯＤＥ：Ordinary Differential Equation）に基づくモデルを得るように離散化される。

式中、ｑ＝［ｑ１，．．．，ｑＮ］はラグランジュ座標ベクトルであり、

は時間に関するラグランジュ座標ベクトルの一次導関数及び二次導関数である。Ｎは振動モードの数である。ラグランジュ変数ベクトルｑは以下の式によって横方向変位ｕ（ｙ，ｔ）を定義する。

式中、φ_ｊ（ξ）は無次元変数ξ＝ｙ／ｌのｊ次揺れ関数である。

式（２）において、Ｍは慣性行列であり、（Ｃ＋Ｇ）は遠心行列とコリオリ行列とを組み合わせることによって構成され、（Ｋ＋Ｈ）は剛性行列であり、Ｆ（ｔ）は外力のベクトルである。これらの行列及びベクトルの要素は以下の式によって与えられる。

式中、

はその変数に関する関数ｓの一次導関数であり、表記ｓ^（２）（・）はその変数に関する関数ｓの二次導関数であり、

は区間［ｖ_０，ｖ_ｆ］にわたるその変数ｖに関する関数ｓの積分である。クロネッカーのデルタは２つの変数からなる関数であり、その関数は、変数が等しい場合には、１であり、そうでない場合には、０である。

式（１）及び式（２）によって与えられるシステムモデルは、システムモデルの２つの例である。異なる理論、例えば、ひも理論の代わりに、はり理論に基づく他のモデルを本発明の実施形態によって使用することができる。

図３は、本発明の一実施形態による、揺れ位置におけるエレベーターロープの横の動きを感知する少なくとも１つの揺れセンサーの位置を求めて、エレベーターロープの横揺れの測定を容易にする方法のブロック図を示している。この方法は、当該技術分野において知られているように、プロセッサ、例えばプロセッサ３００を用いて実施される。

エレベーターシステムのモデルによる当該エレベーターシステムの動作のシミュレーション３１０が、エレベーターシステムの動作中に引き起こされるエレベーターロープの実際の揺れ３１５を生成する。また、このシミュレーションは、境界位置３２０、すなわち、第１の境界位置及び第２の境界位置も生成する。揺れ位置３３０が最初に求められ、推定された揺れ３４５が、境界位置及び揺れ位置の補間によって求められる。エレベーターロープの実際の揺れ３１５とエレベーターロープの推定された揺れ３４５との間の誤差３５０が最適でない場合（３５５）、この誤差が最小になる（３６０）まで、揺れ位置を求めることが繰り返される。１つの実施形態では、誤差は、閾値３６５未満であるときに最小になる。

誤差を最適化する少なくとも１つの揺れ位置が求められた後、揺れセンサーの位置３７０は、当該揺れセンサーが揺れ位置においてエレベーターロープの横の動きを感知するように求められる。

１つの実施形態は、エレベーターロープの実際の揺れとエレベーターロープの推定された揺れとの間の誤差が閾値未満となるまで、一組の揺れ位置を反復的に求める。この実施形態は、第１の位置、第２の位置、及び一組の揺れ位置内の位置の補間によってエレベーターロープの推定された揺れを求める。一組の揺れ位置のみを補間することによって相対的なロープの揺れを求めることもできる。

例えば、この実施形態の１つの変形形態は、誤差を最適化する１つの揺れ位置を求める。すなわち、揺れ位置の一組のサイズは１である。最適化の後、誤差が閾値よりも大きい場合、掃引された位置の一組のサイズが、例えば１だけ増加され、誤差は、更新された一組の揺れ位置、例えば、２つの揺れ位置を用いて求められる。この最適化は、一組の揺れ位置が最大数の位置を含むまで、又は誤差が閾値未満になるまで、反復的に繰り返される。

図４Ａは、本発明の別の実施形態による、一組の揺れセンサーの数及び位置を求める方法４００のブロック図を示している。この方法への入力は、一組の擾乱の条件４１１、並びに初期数Ｎ（０）及び初期の一組の揺れ位置Ｐ（０）４１２である。

例えば、一組の擾乱の条件は、２つの擾乱関数ｆ_１（ｔ）及びｆ_２（ｔ）を含む。揺れセンサーの初期数の一例は１であり、揺れセンサーの初期配置の一例はＬ／２である。ここで、Ｌはエレベーターロープ２３０の長さ２３５である。

この方法は、時間ＴにわたってエレベーターシステムのＯＤＥモデル４２０をシミュレートする。このモデルのシミュレーションによって、時間にわたるエレベーターロープの実際の揺れ４３０のシミュレーション、すなわち、ロープの揺れｕ（ｙ，ｔ）が生成される。

補間４２５が、境界センサーｓｂ_１、ｓｂ_２の測定値４１３及び揺れセンサーの測定値４１５を補間して、ロープの揺れの推定された（「＾」）揺れ

４３５を生成する。この補間は、Ｂスプライン補間とすることができる。境界センサーの測定値４１３なしで補間を行って、相対的なロープの揺れを推定することもできる。

シミュレートされた実際の揺れｕ（ｙ，ｔ）及び推定された揺れ

は、以下の式によって定義される誤差コスト関数を評価する（４４０）のに用いられる。

式中、Ｔは、シミュレーションの時間期間である。

幾つかの実施形態は、制約条件の下で誤差の非線形最適化に基づいて揺れ位置を求める。例えば、１つの実施形態は、エレベーターロープの実際の揺れに関して初期の一組の揺れ位置を選択し、この初期の一組内の各位置について別々に求められたエレベーターロープの実際の揺れとエレベーターロープの推定された揺れとの間の誤差を、この初期の一組内の各位置について求める。最小誤差に対応する位置が、揺れ位置として選択される。

別の実施形態は、制約条件の下で非線形最適化アルゴリズムを用いて、式（３）によって与えられた推定誤差を最小にする。この実施形態は、シミュレーションの時間と、第１の境界センサーと第２の境界センサーとの間のエレベーターロープの長さと、誤差と、擾乱の条件の関数とのコスト関数４５０を定式化し、このコスト関数の結果が最小になるような揺れ位置を求める。例えば、コスト関数は、制約条件

の下で、以下の式となる。

式中、Ｍｉｎ_{（ｖ１，．．．ｖｎ）}Ｃ（ｖ_１，．．．，ｖ_ｎ）は、変数のベクトル（ｖ_１，．．．，ｖ_Ｎ）に関するコスト関数Ｃの最小値を示す。

最適化４５０によって、最適な誤差Ｅ、並びに関連付けられた揺れ位置及び揺れセンサーの配置Ｐ４６０が生成される。誤差Ｅは、閾値Ｔｈｓと比較される（４８０）。誤差が閾値未満である場合、揺れ位置と、これらの揺れ位置に関連付けられた揺れセンサーの配置Ｐ４６０とが選択される（４９０）。誤差が閾値よりも大きい場合、この方法は、一組の揺れ位置が最大数の位置を含むまで、又は誤差が閾値未満となるまで、１つ又は複数の揺れ位置を一組の揺れ位置に加え（４７０）、初期位置を再設定して、この方法を反復的に繰り返す。

揺れセンサーの位置の水平成分の決定
幾つかの実施形態では、揺れセンサーは、平面内のロープの動きを感知するように構成されている。したがって、揺れセンサーの位置の１つの座標、例えば垂直座標のみが求められる。この実施形態の１つの変形形態では、ライン内の動きを感知する離散センサーのアレイが、平面内の感知をシミュレートするのに用いられる。しかしながら、幾つかの他の実施形態は、離散センサーの数を制限する。したがって、それらの実施形態では、揺れセンサーの位置の第２の座標、例えば水平座標が求められる。

図４Ｂ及び図４Ｃは、方法４００によって求められた垂直座標を有する揺れセンサーの水平座標を求める一実施形態の一例を示している。この実施形態は、揺れセンサーの数を、ロープの少なくとも一部がロープの揺れに起因して危険ゾーン４９２に入ったときにのみ動きを感知するそれらの離散センサーに制限することができるという認識に基づいている。危険ゾーンの一例は、エレベーターシャフトの壁４７５に近いゾーンであり、これは、壁までの距離によって規定することができる。

例えば、エレベーターロープの揺れは、システム２００のモデルを用いてシミュレートされ（３１０）、シミュレーション時間中のロープの揺れの振幅４９３が求められる。振幅４９３が、ロープが危険ゾーン４９２に入っていることを示す場合（４９４）、ラインを感知する離散揺れセンサーの位置は、垂直座標４９５がこの方法４００によって提供されるとともに、水平座標４９１が垂直座標における揺れ４９４に対応するように求められる（４９６）。この実施形態の１つの変形形態では、危険ゾーン４９２におけるロープの動きの様々な感知４９７に対応する揺れゾーン４９８は、方法４９９を用いて求められ、離散揺れセンサーは、揺れゾーンに一様に配置される。

図５は、ケーブルの長さの関数としての横振動に関するエレベーターロープの揺れのグラフを示している。エレベーターロープの実際の揺れ５１０が、シミュレーション中に求められる。異なる揺れ位置についての推定された揺れ５２０及び５３０が求められる。グラフから見て取ることができるように、実際の揺れと推定された揺れ５２０との間の誤差は、実際の揺れと推定された揺れ５３０との間の誤差よりも小さい、すなわち、より最適である。したがって、推定された揺れ５２０をもたらす揺れ位置は、揺れセンサーの位置を求めるのに用いられる。

したがって、本発明の幾つかの実施形態によって、１つ又は幾つかの揺れセンサーの位置を最適化することが可能になる。また、幾つかの実施形態によって、エレベーターシステムの動作中にエレベーターロープの揺れを求めるのに必要とされる揺れセンサーの数を最小にすることが可能になる。

揺れの推定
揺れセンサーは、システム１００等のエレベーターシステムのエレベーターシャフト内に配置されて、揺れ位置におけるエレベーターロープの横揺れを感知する。エレベーターロープの横揺れの感知は、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求めるのに用いられる。１つの実施形態では、揺れセンサーは、上述した本発明の実施形態に従って求められる揺れ位置を感知するように配置される。別の実施形態では、揺れ位置は任意である。付加的又は代替的に、１つの実施形態では、一組の揺れセンサーが、例えば、エレベーターロープの長さに沿って垂直に、又は水平に、例えば、エレベーターシャフトに対して垂直に配置された一組の揺れ位置を感知するように配置される。

図７は、本発明の幾つかの実施形態によるエレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求める方法を示している。エレベーターシステムは、エレベーターシャフト内に配置された少なくとも１つの揺れセンサーと、例えば、プーリー及びエレベーターかごにそれぞれ配置された第１の境界センサー及び第２の境界センサーとを備えることができる。そのようなエレベーターシステムの例は、図１に示されている。

上記２つの境界センサーは、プーリーの横の動きの変位ｆ_１（ｔ）及びかごの横の動きの変位ｆ_２（ｔ）をリアルタイムで測定することができる。揺れセンサーは、種々の時点での揺れ位置におけるエレベーターロープの動きを測定することができる。

第２の境界センサーは、オプションであり、代替的な実施形態では除去される。それらの実施形態では、１つの境界センサーのみが、ロープの上部の近く、例えばプーリーに位置決めされ、境界信号ｆ_１（ｔ）を測定するのに用いられる。他方の境界における変位ｆ_２（ｔ）は、測定値ｆ_１（ｔ）から求められる。例えば、変位ｆ_２（ｔ）は、以下の式に従って求めることができる。

式中、Ｈは、エレベーターシャフトの高さであり、ｙは、第２の境界測定値が求められる位置である。位置ｙは、エレベーターシャフトにおけるエレベーターかごの位置に基づいて求めることができる。

揺れセンサーが、揺れ位置における動きを感知する（７１０）と、エレベーターロープの揺れ７４０は、境界センサー７５０から受信された境界測定値７５０と、揺れセンサーから受信された揺れ測定値７６０とに基づく補間７２０によって求められる。一方、揺れセンサーが横の動きを感知しないとき、エレベーターロープの揺れ７４０は、境界測定値７５０と、揺れセンサー７６０の以前の揺れ測定値とに基づく近似７３０によって求められる。幾つかの実施形態では、エレベーターロープの揺れを求めることは、エレベーターシステムが動作している間、継続される。

したがって、本発明の幾つかの実施形態によって、揺れセンサーが横の動きを感知しない場合であっても、エレベーターロープの揺れを求めることか可能になる。それゆえに、これらの実施形態によって、エレベーターシステムにおいて用いられる揺れセンサーの数を最小化又は最適化することが可能になる。

図８は、１つの実施形態によるエレベーターロープの実際の揺れを求めるシステム及び方法のブロック図を示している。これらのシステム及び方法は、当該技術分野において知られているように、プロセッサを用いて実施される。この実施形態では、境界センサーは、エレベーターシステムの動作の全ての時点、例えば、第１の時点ｔ８１０及び第２の時点ｔ＋Δｔ８１５において、境界位置における横の動きを感知する。しかしながら、揺れセンサーは、第１の時点ｔにおいて揺れ位置における横の動きを感知するが、第２の時点ｔ＋Δｔにおいて横の動きを感知しない。

第１の時点ｔにおいて、揺れロープ８４５の揺れが、境界センサーの測定値８２０及び揺れセンサーの測定値８２５の補間８４０によって求められる。第２の時点ｔ＋Δｔにおいて、揺れセンサーの揺れ測定値が近似される（８３５）。近似８３５は、時点ｔにおける揺れセンサーの以前の揺れ測定値８２５を用いる。様々な実施形態では、近似８３５は、第１の時点ｔにおける境界センサーの以前の測定値と、第２の時点ｔ＋Δｔにおける境界センサーの測定値と、エレベーターシステムのモデル８５０とのうちの１つ又は組み合わせも用いる。揺れセンサーの揺れ測定値が近似された後、揺れロープの実際の揺れは、上述したように、補間によって求められる。

したがって、本発明の様々な実施形態は、少なくとも１つの位置、例えば、揺れ位置又は境界位置におけるエレベーターロープの動きの測定値と、システムのモデル、境界位置において感知された動き、及び揺れ位置において感知された動きからなる群（グループ）から選択された補助情報とに基づいて、エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求める。

図９に示す別の実施形態では、エレベーターシステムの状態９１０が、時点ｔ（ｉ）において検討され、揺れセンサーの測定値が受信され（９２０）、少なくとも１つの揺れセンサーがエレベーターロープの動きを検出した場合（９２１）、ロープの揺れが、補間に基づいて推定される。補間９２０は、揺れ位置の感知された動きのみを用いて、動きを感知しなかった揺れセンサーの他方の揺れ位置を近似することができる。例えば、時点ｔ（ｉ）におけるエレベーターロープの揺れは、以下の式に従って求められる。

式中、ｙは慣性系における垂直座標であり、ｕは、ｘ軸に沿ったロープの横変位であり、ｌは、２つの境界位置間のエレベーターロープの長さである。

揺れセンサーのうちのいずれもが、エレベーターロープの動きを検出しない場合（９２２）、エレベーターロープの揺れは、エレベーターシステム９１０のモデルに基づいて近似される（９３０）。揺れセンサーの最新の利用可能な測定値が、モデルによって初期条件として用いられる。同じ動作は、エレベーターシステムの通常の運行中に繰り返される（９４０）。本発明の様々な実施形態が、エレベーターシステムの種々のモデル及び近似方法を用いる。

図１０は、本発明の１つの実施形態による近似方法の一実施態様のフローチャートを示している。２つの時点ｔ（ｉ）及びｔ（ｉ＋１）の間のエレベーターシステムの状態が解析される。ここでは、少なくとも１つの揺れセンサーが動きを検出する。２つの時点ｔ（ｉ）及びｔ（ｉ＋１）の間の全ての時点ｔについて、揺れセンサーのうちのいずれもが動きを検出しない。１０１０において、時間間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉ＋１）］の間に、エレベーターシステムの一組のＮ個の仮定されたモードを有するＯＤＥモデルが定式化される。ＯＤＥモデルの一例は、式（２）によって与えられる。ステップ１０２０において、時点ｔ（ｉ）におけるエレベーターロープの動きの最も近時の利用可能な測定値が、エレベーターロープの長さに沿ったＮ個の異なる点ｙ（ｊ），ｊ＝１，．．．，Ｎにおける揺れの動きのＮ個の異なる値を求めるのに用いられる。

１つの実施形態では、これらのＮ個の点は、例えば、Ｎ個の点ｙ（ｊ），ｊ＝１，．．．，Ｎに対応するＮ個の揺れ値ｕ（ｙ（ｊ），ｌ（ｔ（ｉ）））１２０１を用いることによって、エレベーターロープの以前の揺れに基づいて求めることができる。Ｎ個の点ｙ（ｊ）は、例えば、図１２に示すように、ロープの長さ１２０２に沿って一様に散在している。別の実施形態では、Ｎ個の点ｙ（ｊ），ｊ＝１，．．．，Ｎは、エレベーターロープの長さに沿ってランダムに選択することができる。

１０３０において、これらのＮ個の異なる値は、時点ｔ（ｉ）における境界センサーの測定値とともに、以下の式によって与えられる線形代数系を解くのに用いられる。

式中、全ての変数は、式（２）において定義されている。

線形代数系の解は、時点ｔ（ｉ）におけるラグランジュ座標のベクトルＱ＝［ｑ_１（ｔ（ｉ）），．．．，ｑ_Ｎ（ｔ（ｉ））］^Ｔである。ステップ１０４０において、時点ｔ（ｉ）におけるラグランジュ座標のベクトルが、エレベーターシステムのＯＤＥモデルを解くのに初期条件として用いられる。式（２）のＯＤＥモデルは、初期条件Ｑから開始して、境界センサーの測定値ｆ_１（ｔ）、ｆ_２（ｔ）を用いて解かれる。エレベーターシステムのＯＤＥモデルを解くことによって、間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉｘ＋１）］内の全ての時点ｔにおけるエレベーターロープの揺れｕ（ｙ，ｔ）の近似１０５０が生成される。

図１１は、本発明の別の実施形態を示している。２つの時点ｔ（ｉ）及びｔ（ｉ＋１）の間のエレベーターシステムの状態が解析される。ここでは、少なくとも１つの揺れセンサーが動きを検出する。２つの時点ｔ（ｉ）及びｔ（ｉ＋１）の間の全ての時点ｔについて、揺れセンサーのうちのいずれもが動きを検出しない。ステップ１１１０において、時間間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉ＋１）］の間に、エレベーターシステムの偏微分方程式モデル（ＰＤＥモデル）が定式化される。ＰＤＥモデルの一例は、式（１）によって与えられている。

ステップ１１２０において、時点ｔ（ｉ）におけるエレベーターロープの動きの現在の測定値が、以下の式によるＰＤＥモデルの初期条件を求めるのに用いられる。

ステップ１１３０において、リアルタイムにおける境界センサーの測定値が、以下の式によるＰＤＥモデルの境界条件として用いられる。

ステップ１１４０において、ＰＤＥモデルが、初期条件及び境界条件用いて解かれ、間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉ＋１）］内の全ての時点ｔにおけるエレベーターロープの揺れｕ（ｙ，ｔ）ｕ（ｙ，ｔ）の近似１１５０が生成される。

図１３〜図１６は、或る実施形態による揺れセンサーの種々の配置を示している。１つの実施形態では、一組の揺れセンサー１３０２が、図１３に示すように、軸Ｙ１３１０によって概略的に示されたエレベーターシャフトの長さに沿った一組の独立した揺れ位置を感知するように垂直に配置されている。この実施形態は、境界測定値を求める境界センサー１３０１も備えることができる。

別の実施形態では、揺れセンサーは、図１４に示すように、エレベーターシャフト１４１０内において水平に異なる従属位置１４０２に配置されている。第１の境界センサー及び第２の境界センサー１４０１が、例えば、プーリー及びエレベーターかごにそれぞれ配置されている。この実施形態では、エレベーターロープの揺れは、揺れセンサーのうちの１つがエレベーターロープの動きを検出するときの各時点における揺れセンサーの測定値及び境界センサーの測定値を補間することによって推定される。この実施形態では、ロープの揺れは、モデルを用いることなく、揺れセンサーの測定値及び境界センサーの測定値のみに基づいて推定される。

図１５の別の実施形態では、第１の境界センサー及び第２の境界センサー１５０１が、例えば、プーリー２４０及びエレベーターかご２３０にそれぞれ配置され、エレベーターロープの揺れ１５０２が、境界センサーの測定値１５０１を用いてエレベーターシステムのモデル１５０３に基づいて求められる。この実施形態では、ロープの揺れは、境界センサーの測定値及びシステムモデルのみに基づいて推定され、揺れセンサーは用いられない。

図１６の別の実施形態では、揺れセンサーは、エレベーターシャフト１６０６内において水平に異なる従属位置１６０４に配置されている。この実施形態では、エレベーターロープの揺れの揺れは、揺れセンサーのうちの１つがエレベーターロープの動きを検出するときの各時点における揺れセンサーの測定値を補間することによって推定される。この実施形態では、ロープの揺れは、境界センサーに基づかず、揺れセンサーの測定値のみに基づいて推定され、例えば、境界センサーの測定値はゼロと決定され、モデルは用いられない。この実施形態において推定されたロープの揺れは、中立ライン１６０５に対して相対的である、相対的なロープの揺れである。

本発明の上述の実施形態は数多くの方法のいずれかにおいて実現することができる。例えば、それらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はその組み合わせを用いて実現することができる。ソフトウェアにおいて実現されるとき、そのソフトウェアコードは、単一のコンピューター内に設けられるにしても、複数のコンピューター間に分散されるにしても、任意の適切なプロセッサ、又はプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは集積回路として実現することができ、集積回路構成要素内に１つ又は複数のプロセッサが含まれる。しかしながら、プロセッサは、任意の適切な構成の回路を用いて実現することができる。

さらに、コンピューターは、ラック取付けコンピューター、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ミニコンピューター又はタブレットコンピューター等の幾つかの形態のうちのいずれかにおいて具現できることは理解されたい。また、コンピューターは、１つ又は複数の入力及び出力デバイスを有することができる。これらのデバイスは、とりわけ、ユーザーインターフェースを提供するように用いることができる。ユーザーインターフェースを提供するように用いることができる出力デバイスの例は、出力を視覚的に提示するプリンタ又はディスプレイ画面、及び出力を聴覚的に提示するスピーカー又は他の音生成デバイスを含む。ユーザーインターフェースに用いることができる入力デバイスの例は、キーボード、並びにマウス、タッチパッド及びデジタイジングタブレット等のポインティングデバイスを含む。別の例として、コンピューターは、音声認識を通して、又は他の可聴形式において入力情報を受信することができる。

そのようなコンピューターは、企業ネットワーク又はインターネット等の、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークを含む、任意の適切な形態の１つ又は複数のネットワークによって相互連結することができる。そのようなネットワークは、任意の適切な技術に基づくことができ、任意の適切なプロトコルに従って動作することができ、無線ネットワーク、有線ネットワーク又は光ファイバネットワークを含むことができる。

また、本明細書において概説される種々の方法又はプロセスは、種々のオペレーティングシステム又はプラットフォームのいずれか１つを利用する１つ又は複数のプロセッサ上で実行可能であるソフトウェアとしてコード化することができる。さらに、そのようなソフトウェアは、幾つかの適切なプログラミング言語及び／又はプログラミングツール若しくはスクリプト記述ツールのいずれかを用いて書くことができ、フレームワーク又は仮想機械上で実行される実行可能機械語コード又は中間コードとしてコンパイルすることもできる。例えば、本発明の幾つかの実施形態は、ＭＡＴＬＡＢ−ＳＩＭＵＬＩＭＫを使用する。

この点において、本発明は、コンピューター可読記憶媒体又は複数のコンピューター可読媒体、例えば、コンピューターメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ：Compact Discs）、光ディスク、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ：Digital Video Disks）、磁気テープ及びフラッシュメモリとして具現することができる。代替的に、又はそれに加えて、本発明は、伝搬する信号等の、コンピューター可読記憶媒体以外のコンピューター可読媒体として具現することができる。

用語「プログラム」又は「ソフトウェア」は、本明細書において、コンピューター又は他のプロセッサをプログラミングし、上記で論じられたような本発明の種々の態様を実施するのに用いることができる任意のタイプのコンピューターコード又は一組のコンピューター実行可能命令を指すように、一般的な意味において用いられる。

コンピューター実行可能命令は、１つ又は複数のコンピューター又は他のデバイスによって実行されるプログラムモジュールのような、数多くの形をとることができる。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実現するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント及びデータ構造を含む。通常、プログラムモジュールの機能は、種々の実施形態において望ましいように、組み合わせることができるか、又は分散させることができる。

また、本発明の実施形態は方法として具現することができ、その一例が提供されてきた。その方法の一部として実行される動作は、任意の適切な方法において順序化することができる。したがって、例示的な実施形態において順次の動作として示される場合であっても、例示されるのとは異なる順序において動作が実行される実施形態を構成することもでき、異なる順序は、幾つかの動作を同時に実行することを含む場合もある。

請求項要素を変更するのに特許請求の範囲において「第１の」、「第２の」のような序数の用語を使用することは、それだけで、或る請求項要素が別の請求項要素よりも優先度が高いこと、優位であること、若しくは上位にあることを、又は方法の動作が実行される時間的な順序を暗示するのではなく、請求項要素を区別するのに、或る特定の名称を有する１つの請求項要素を（序数用語を使用することは別にして）同じ名称を有する別の要素から区別するラベルとして単に使用される。

例えば、第１の境界センサーの位置は、第１の境界位置と一致し、第２の境界センサーの位置は、第２の境界位置と一致し、揺れセンサーの位置は、揺れ位置と一致する。しかしながら、様々な実施形態では、これらのセンサーは、第１の位置、第２の位置、及び揺れ位置が適切に感知及び／又は測定されるような種々の位置に配置することができる。センサーの実際の位置は、用いられるセンサーのタイプに依存することができる。例えば、境界センサーは、線形位置センサーとすることができ、揺れセンサーは、任意の動きセンサー、例えば、光ビームセンサーとすることができる。

揺れセンサーが、揺れ位置における動きを感知する（７１０）と、エレベーターロープの揺れ７４０は、境界センサーから受信された境界測定値７５０と、揺れセンサーから受信された揺れ測定値７６０とに基づく補間７２０によって求められる。一方、揺れセンサーが横の動きを感知しないとき、エレベーターロープの揺れ７４０は、境界測定値７５０と、揺れセンサー７６０の以前の揺れ測定値とに基づく近似７３０によって求められる。幾つかの実施形態では、エレベーターロープの揺れを求めることは、エレベーターシステムが動作している間、継続される。

図９に示す別の実施形態では、エレベーターシステムの状態９１０が、時点ｔ（ｉ）において検討され、揺れセンサーの測定値が受信され（９２０）、少なくとも１つの揺れセンサーがエレベーターロープの動きを検出した場合（９２１）、ロープの揺れが、補間に基づいて推定される。補間９５０は、揺れ位置の感知された動きのみを用いて、動きを感知しなかった揺れセンサーの他方の揺れ位置を近似することができる。例えば、時点ｔ（ｉ）におけるエレベーターロープの揺れは、以下の式に従って求められる。

線形代数系の解は、時点ｔ（ｉ）におけるラグランジュ座標のベクトルＱ＝［ｑ_１（ｔ（ｉ）），．．．，ｑ_Ｎ（ｔ（ｉ））］^Ｔである。ステップ１０４０において、時点ｔ（ｉ）におけるラグランジュ座標のベクトルが、エレベーターシステムのＯＤＥモデルを解くのに初期条件として用いられる。式（２）のＯＤＥモデルは、初期条件Ｑから開始して、境界センサーの測定値ｆ_１（ｔ）、ｆ_２（ｔ）を用いて解かれる。エレベーターシステムのＯＤＥモデルを解くことによって、間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉ＋１）］内の全ての時点ｔにおけるエレベーターロープの揺れｕ（ｙ，ｔ）の近似１０５０が生成される。

ステップ１１４０において、ＰＤＥモデルが、初期条件及び境界条件用いて解かれ、間隔［ｔ（ｉ），ｔ（ｉ＋１）］内の全ての時点ｔにおけるエレベーターロープの揺れｕ（ｙ，ｔ）の近似１１５０が生成される。

Claims (20)

1. エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求める方法であって、
   前記エレベーターシステムの前記動作中の前記エレベーターロープの動きの少なくとも１つの測定値を取得することと、
   前記動きの前記測定値に基づく前記エレベーターロープの境界間の補間を用いて、エレベーターかごとプーリーとを接続する前記エレベーターロープの前記揺れを求めることと、
   を含む、エレベーターロープの揺れを求める方法。
2. 前記動きの前記測定値及び前記エレベーターシステムのモデルに基づいて、前記エレベーターロープの前記揺れを近似すること、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記測定値は、揺れ位置における前記エレベーターロープの前記動きの揺れ測定値であり、前記求めることは、
   境界測定値及び前記揺れ測定値に基づいて、前記補間を用いて前記揺れを求めること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記境界測定値は、第１の境界測定値及び第２の境界測定値を含み、
   第１の境界センサーから第１の境界測定値を受信することと、
   前記第１の境界測定値に基づいて第２の境界測定値を求めることと、
   を更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 或る位置における前記動きを前記感知することに基づいて、該位置における前記動きの前記測定値を求めること、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 或る位置における前記動きを前記感知することに基づいて、別の位置における前記動きの前記測定値を求めること、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 以前の測定値に基づいて前記測定値を近似すること、
   を更に含む、請求項６に記載の方法。
8. 以前の測定値と、境界測定値、以前の境界測定値、及び前記エレベーターシステムのモデルのうちの少なくとも１つとに基づいて、前記測定値を近似すること、
   を更に含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記境界測定値及び前記揺れ測定値に基づく近似によって前記エレベーターロープの前記揺れを補間すること、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記エレベーターシステムのモデルに基づいて、前記エレベーターロープの前記揺れを補間すること、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
11. エレベーターシャフトに対して水平に配置された複数の揺れセンサーによって前記動きを前記感知することに基づいて、或る位置における前記動きの前記測定値を求めること、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記エレベーターシステムのモデルに基づいて、前記測定値を初期条件として用いて前記エレベーターロープの前記揺れを近似すること、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記モデルは、常微分方程式によって定義され、
    前記初期条件から開始して前記常微分方程式を解くこと、
    を更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 以下の式に従って前記常微分方程式を求めること、
    を更に含み、
    

    

    式中、ｑ＝［ｑ_１，．．．，ｑ_Ｎ］は、ラグランジュ座標ベクトルであり、
    

    

    は、時間に関する前記ラグランジュ座標ベクトルの１次導関数及び２次導関数であり、Ｎは、振動モードの数であり、Ｍは、慣性行列であり、Ｃは、遠心行列であり、Ｇは、コリオリ行列であり、（Ｋ＋Ｈ）は、剛性行列であり、Ｆ（ｔ）は、外力のベクトルである、請求項１３に記載の方法。
15. 前記モデルは、偏微分方程式によって定義され、
    前記初期条件から開始して前記偏微分方程式を解くこと、
    を更に含む、請求項１２に記載の方法。
16. エレベーターシステムにおけるエレベーターかごとプーリーとを接続するエレベーターロープの揺れを求めるコンピュータープログラム製品であって、
    該コンピュータープログラム製品は、プロセッサを変更し、
    組み込まれたコンピューター使用可能プログラムコードを含むコンピューター可読記憶媒体を備え、前記プロセッサによって実行される前記プログラムコードは、或る位置における前記エレベーターロープの動きの測定値と、前記エレベーターシステムのモデル及び前記エレベーターロープの境界間の補間からなる群から選択された補助情報とに基づいて、前記エレベーターロープの前記揺れを求める、
    エレベーターロープの揺れを求めるコンピュータープログラム製品。
17. 前記プログラムコードは、前記エレベーターシステムの前記モデルに基づいて、前記エレベーターロープの前記揺れを求める、請求項１６に記載のコンピュータープログラム製品。
18. エレベーターシステムの動作中のエレベーターロープの揺れを求めるコンピューターシステムであって、
    前記コンピューターシステムは、プロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    第１の境界位置及び第２の境界位置における前記エレベーターロープの動きの境界測定値を求め、
    揺れ位置における前記エレベーターロープの前記動きの揺れ測定値を求め、
    第１の時点において、前記境界測定値及び前記揺れ測定値に基づく補間によって前記エレベーターロープの前記揺れを求め、
    第２の時点において、前記エレベーターシステムのモデルに基づく近似によって前記エレベーターロープの前記揺れを求める、
    エレベーターロープの揺れを求めるコンピューターシステム。
19. 前記モデルは、常微分方程式によって定義される、請求項１８に記載のコンピューターシステム。
20. 前記モデルは、偏微分方程式によって定義される、請求項１８に記載のコンピューターシステム。

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