JP2015531336A - エレベータシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は、エレベータシステムの制御方法を開示する。本方法では、乗客が利用するエレベータを第１の最適化フェーズにて割り当てて第１の費用関数が最小となるようにし、第２の最適化フェーズを実行して第２の費用関数が最小となるように、割り当てられたエレベータの配車を最適化する。【選択図】図１ａ

Description

詳細な説明
本発明はエレベータの配車に関する。とくに、本発明は乗客からの発呼に対応させる配車選択によるエレベータの最適制御に関する。
発明の背景
エレベータの利用者が発する呼びに対するエレベータの割当ては、エレベータシステムの制御における基本的動作の１つである。割当てを行う目的は、エレベータシステムの動作を表示する何らかの所望の動作表示器ができるだけ良好な状態になるように、対応させるエレベータに呼びを振り分けることである。一般的に使用される動作表示器は、例えば乗客の待ち時間およびエネルギー消費に関する表示器である。従来のエレベータシステムでは、乗客は、エレベータロビーに設けられた昇降押しボタンを使用して自身の移動方向を指定し、エレベータ乗りかごが発呼階に到着したらエレベータ乗りかごに乗り込み、エレベータ乗りかご内で目的階を指定する、いわゆる乗りかご内呼びを行う。上述の発呼方法では、呼びに対応させるエレベータ乗りかごは、呼びの発生直後に決めなくてもよく、その代わりに制御システムが繰り返し割当て計算を行った後に、呼びに対応させるエレベータ乗りかごを決めることができる。超高層ビルやその他の高層ビルでは、目的階呼びシステムと呼ばれるシステムの利用が一定の増加で拡がっている。目的階呼びシステムでは、乗客がエレベータロビーの発呼装置からあらかじめ目的階を指示する目的階呼びを行い、この場合、乗客はエレベータ乗りかご内で改めて乗りかご内呼びを行わなくてよい。従来の発呼システムとは異なり、目的階呼びに対応させるエレベータ乗りかごは、通常、目的階呼びが登録されるとすぐに決定される。
エレベータ技術において、割当て動作の解を求める数々の異なる計算方法が取り入れられてきた。当然のことながら、どの方法も各方法の機能を達成する目的で複数の特性パラメータを有している。上述の方法では、例えば複数の最適パラメータをさまざまなトラヒック状況に適用できる。これにより、エレベータシステムの動作を現時点のトラヒック状況に最適化することができる。さまざまな割当て選択肢の特質をいわゆる費用関数と比較可能であり、その意図するところは費用関数の最小値を求めて所望の対応目標を達成することにある。
従来の効果的なエレベータの割当て方法の１つは、遺伝的アルゴリズムを、とくにエレベータ数の多いシステムに利用することである。遺伝的アルゴリズムの利用については、例えばフィンランド特許公報第112856B号に記載されている。
公知の割当て方法では、呼びに対応させるエレベータを決定するものの、エレベータに割り当てられる呼びの対応順序（配車）は最適化されず、代わっていわゆる群制御が対応制御として用いられる。群制御では、それぞれのエレベータは自身の走行方向について各呼びに順次対応する。しかしながら、群制御には、エレベータシステムにおける所望の対応目標を達成する最適解が常に得られるとは限らないという問題点がある。
発明の目的
本発明は、従来技術による方式で生じる上述の問題を解消するか、あるいは少なくとも軽減させることを目的とする。また本発明は、以下の目標を１つ以上達成することを企図する。すなわち、
−エレベータの配車を継続的に最適化し、呼びの割当て後も配車を変更可能とし、
−呼び割り当てる最適化基準が従来よりも多彩になるようにする。
本発明に係る方法は、請求項１の特徴段に開示する事項により特徴付けられる。本発明の他の実施例は、その他の請求項に開示する事項により特徴付けられる。また、発明の実施例のいくつかが、本願の明細書部分の図面にも示されている。本願に開示されている発明の内容は、特許請求の範囲に規定されているものとは別の形で規定することも可能である。また、本発明は、とくにその表現を内在するサブタスクの点から見た場合、または一連の利点あるいは達成される利点から見た場合、いくつかの別々の発明から成っていてもよい。この場合、特許請求の範囲に含まれる属性のいくつかは、別々の発明の概念からみて不必要であるかもしれない。本発明の基本的な概念の枠内で、本発明の様々な実施例における特徴および詳細を、他の実施例と併せて適用することもできる。
本発明は、エレベータシステムの最適制御方法を開示する。エレベータシステムは、少なくとも1基のエレベータ、エレベータシステムに呼びを発する発呼装置、および呼びに応動する制御システムを備える。本方法では、乗客が発した呼びを登録し、第１の最適化フェーズにて所望の第１の費用関数が最小になるように呼びに対応させるエレベータを割り当て、割り当てられたエレベータの配車を第２の最適化フェーズにて所望の第２の費用関数が最小になるように最適化し、割り当てられたエレベータをこの最適化した配車に基づいて制御する。費用関数とは、何らかの対応目標の特質または対応目標の組合せの特質を記述した計算モデルのことである。費用関数には、いわゆる費用項が少なくとも１つ含まれる。費用項は、エレベータの運行の観点で着目する量とその重み係数とで構成されている。例えば、呼びの対応に関する呼び時間、待ち時間、移動時間、走行時間、および／またはエネルギー消費をこれらの量として用いることができる。
第１の最適化フェーズおよび第２の最適化フェーズの費用関数は同じでもよく、あるいは所望の対応目標に応じて費用関数が異なっていてもよい。ここで、呼びとは、従来の昇降呼び押しボタンを使用して発せられる外部からの呼びと、目的階呼びパネルを使用して発せられる目的階呼びの両方を表す。第１の最適化フェーズおよび／または第２の最適化フェーズでは、例えば、最適化手法として遺伝的アルゴリズムを用いてもよい。本発明の一実施例では、第１の最適化フェーズに群制御原理を用いる。
本発明の一実施例では、エレベータの対応時に第２の最適化フェーズを繰り返し実行して、エレベータの最適配車を少なくとも１回更新する。エレベータの対応とは、エレベータが１つ以上の呼びに対応することである。前述の実施例の結果では、エレベータの対応中にエレベータに目的階呼び、昇降呼び、および／または乗りかご内呼びが新たに発せられたり、または別の変更が生じたりすると、エレベータの配車を変更でき、その影響で他の配車選択肢が元の選択肢よりも最適になる。
本発明の一実施例では、設定されている境界条件で費用関数の少なくとも１つの所望の量または費用項を最小にする。例えば、平均待ち時間の上限を設定して、乗客が必要以上に長い時間エレベータを待つことのないようにできる。
本発明の一実施例では、乗客が上り呼び押しボタンを押した場合、制御システムは、エレベータシステムが対応可能な最上階を既定階として使用するように乗客の目的階の想定を立てる。同様に、下り呼びボタンが押されると、エレベータシステムが対応可能な最下階を既定階として使用する。
本発明に係る方法では、エレベータの割当てと配車を２つの最適化フェーズで行うことにより、エレベータシステムの対応能力を向上できる。選択された配車をエレベータの対応中更新および／または変更できることによっても、対応能力を向上できる。別々の最適化フェーズで異なる最適化目標を用いることにより、従来よりも的確なエレベータ制御の最適化が得られる。本発明に係る方法は全体として、従来公知の制御方法よりも多様にエレベータシステムの制御を最適化できる。
一実施例において、本発明に係る方法によって作成されたエレベータの配車を示す図である。 図１ａに記載の実施例において、群制御によって作成されたエレベータの配車を示す図である。 第２の実施例において、本発明に係る方法によって作成されたエレベータの配車を示す図である。 図２ａに記載の実施例において、群制御によって作成されたエレベータの配車を示す図である。
発明の詳細な説明
以下に、本発明についていくつかの実施例を参照して述べる。
実施例１： 建物に設置されたエレベータシステムは１基のエレベータE1を備え、エレベータE1は階床F1にある。表１によると、3人の乗客がエレベータシステムに目的階呼びr1、r2、r3を発している。
（表１）
呼び 出発階 目的階
r1 2 1
r2 15 1
r3 40 1
次の表は、エレベータE1に関連するパラメータを示す。
（表２）
パラメータ 値
エレベータカーの定格速度 4m/秒
エレベータカーの加速度 1m/秒2
加加速度 1.6m/3
限度積載量 13名
開扉時間 3秒
閉扉時間 3.1秒
乗客移動(乗降) 2秒
次の表は、建物に関連するパラメータを示す。
（表３）
パラメータ 値
階数 40階
階床間の高さ 3.3m
表４は、本発明に基づいて求めた最適配車に関する待ち時間および移動時間を示す。
（表４）
量 r1 r2 r3 平均
待ち時間(秒) 10.41 45.10 112.27 55.93
移動時間(秒) 21.82 68.37 156.17 88.12
表５は、従来の群制御に基づく配車による待ち時間および移動時間を示す。
（表５）
量 r1 r2 r3 平均
待ち時間(秒) 97.70 75.25 42.90 71.95
移動時間(秒) 109.11 110.11 111.11 110.11
図１ａは実施例１による配車を示し、この配車は本発明に係る方法によってエレベータE1用に最適化されている。
図１ｂは実施例１による配車を示し、この配車は群制御に基づいている。
実施例２： 本実施例では、待ち時間および移動時間に代わり、エネルギー消費について検討する。実施例１と同様に、本実施例においても建物に設置されたエレベータシステムは１基のエレベータE1を備え、表６によると、３人の乗客が目的階呼びr1、r2、およびr3を発している。
（表６）
呼び 出発階 目的階
r1 1 11
r2 3 2
r3 11 10
次の表７は、エレベータE1に関するパラメータを示す。
（表７）
パラメータ 値
エレベータカーの定格速度 4m/秒
エレベータカーの加速度 1m/秒2
加加速度 1.6m/3
限度積載量 1800kg
本発明に係る方法を用いてエレベータの配車を最適化すると、エネルギー消費は102Whとなり、これに対し、従来の群制御に基づく配車では293Whになるため、その差は187％となる（計算では、表３に示す数値を建物のパラメータとして用いた。）。
図２ａは実施例２によるエレベータE1の最適配車を示し、図２ｂは実施例２による群制御に基づく配車を示す。
また、本発明に係る方法は、昇降呼び押しボタンを使って階床にエレベータを呼ぶ方式のエレベータシステムにも適用できる。本発明に係る一実施例によると、制御システムは例えば、上り呼び押しボタンが押されると、エレベータシステムが配車可能な最上階を既定階として使うように目的階について想定を立てる。同様に、下り呼び押しボタンが押されると、エレベータシステムが配車可能な最下階を既定階として使用する。また、各乗客が行うエレベータ移動について統計データを収集し、当該データを使用して既定階の見直しに役立てることも可能である。
上述の第１の最適化フェーズおよび第２の最適化フェーズのいずれにおいても、遺伝的アルゴリズムが利用できる。１基のエレベータに新規の呼びが割り当てられ、上述の方法で最適配車が算出されると、エレベータに対応する際、第２の最適化フェーズを繰り返し実行して配車を更新できる。最適化に際して目標値を超えたり届かなかったりしないための限界値を、所望の量について設定したり、あるいは第１および／または第２の最適化フェーズの費用関数の費用項について設定することも可能である。これにより、例えば乗客の待ち時間が設定限界値を超えないようにできる。第１の最適化フェーズでは群制御原理を用いることが好ましく、費用項は呼び回数、待ち時間、移動時間、走行時間、および／またはエネルギー消費量である。第２の最適化フェーズでは、例えば呼びに対応させるエレベータのエネルギー消費など、ある特定の費用項を最小にすることでエレベータの配車を最適化する。このあとエレベータの配車が群制御に基づく配車として行われるとは限らないため、エレベータの乗客にしてみれば、各エレベータの取る配車は不確実で予測できないことになる。この問題を回避するために、エレベータロビーおよび／またはエレベータ乗りかごに、各エレベータが取る配車状況をエレベータの乗客に伝える情報手段を設けてもよい。
本発明は上述の実施例への適用に限定されるものでなく、むしろ請求項に規定される発明の概念の範囲においてさまざまに変更することもできる。よって、例えば１基または複数基のエレベータに対して、最終的な割当てを行う前に、または行った後で、配車の最適化を実行することも可能である。

Claims (7)

  1. 少なくとも１基のエレベータと、エレベータシステムに呼びを発する発呼装置と、該呼びに応動する制御システムとを含むエレベータシステムの制御方法において、該方法は、
    乗客が発する呼びを登録し、
    該登録された呼びに対応させるエレベータを第１の最適化フェーズにて割り当てて所望の第１の費用関数を最小にし、
    該割り当てられたエレベータの配車を第２の最適化フェーズにて最適化して所望の第２の費用関数を最小にし、
    前記割り当てられたエレベータを前記最適な配車に基づいて制御する段階を含むことを特徴とするエレベータシステムの制御方法。
  2. 請求項１に記載の方法において、該方法はさらに、
    エレベータを対応させる際に前記第２の最適化フェーズを繰り返し実行して該エレベータの最適な配車を更新する段階を含むことを特徴とする方法。
  3. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法はさらに、
    前記第１および／または第２の最適化フェーズで遺伝的アルゴリズムを用いる段階を含むことを特徴とする方法。
  4. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法はさらに、
    群制御原理を前記第１の最適化フェーズに用いる段階を含むことを特徴とする方法。
  5. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記第１の費用関数および／または第２の費用関数は、前記エレベータシステムの動作に関連する少なくとも１つの量を含み、該量とは、呼び時間、待ち時間、移動時間、走行時間、トラヒック密度、エネルギー消費量であることを特徴とする方法。
  6. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、少なくとも１つの所望の量に関し、所定の境界条件に従って前記第１の費用関数および／または第２の費用関数を最小にすることを特徴とする方法。
  7. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法はさらに、昇降呼び押しボタンを使用して呼びが発生すると、乗客の目的階について想定を立てる段階を含むことを特徴とする方法。
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