JP4372681B2 - エレベータシステムを制御する方法および装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明によるエレベータシステムの制御方法および制御システム100を示している。このシステムは、複数の階を有する建物のエレベータかごを制御する。エレベータシステムの現在状態111は、パラメータ101〜103を使用して定義される(110)。現在状態を知ることにより、未来状態を求めることができる。ホール呼び121を受信すると、システムは、既存の制約122を考慮して、各エレベータかごについて、起こり得るすべての未来状態123を求め、ホール呼び121にサービスを提供する。各エレベータかごについて、コスト関数131が評価されて(130)、起こり得るすべての未来状態のコスト132が求められ、ホール呼び121にエレベータかごが割り当てられる。最少のコストを有するエレベータかごが選択され(140)、続いて、そのエレベータかごが、ホール呼び121にサービスを提供するように割り当てられる(141)。
本発明によるシステムでは、3つのタイプの乗客、すなわち、新しい乗客、待機中の乗客、および乗車中の乗客の3つのタイプの乗客が定義される。
本発明によるシステムでは、2つのタイプの呼び、すなわち、ホール呼びおよびエレベータかご呼びの2つが定義される。
いかなる時点でも、エレベータシステムの状態は、離散変数および連続変数によって定義される。(ホール呼びにエレベータかごが割り当てられた)待機中の乗客101は、離散変数の中に含まれる。待機中の乗客は、ヌル集合、すなわち待機中の乗客が存在しないもの、とすることができる。待機中の乗客には、さまざまなエレベータかごがすでに割り当てられている。システムの状態を定義する別の離散変数としては、エレベータかごの移動方向102、すなわち「上り」または「下り」がある。
エレベータ群が、全部でNc個のエレベータかごを有する場合、割り当てられたエレベータかごiによって待機中の乗客にサービスを提供するコストは、i=1,…,NcのiについてC− iによって表記される。すなわち、このコストは、新しい乗客にエレベータかごを割り当てるコストを含まない。本発明の方法によると、待機中の乗客へのエレベータかごの割り当て(割り当てを受けたホール呼び)は、再考されない。
ダイナミックプログラミングは、システムパスのセグメント上のコスト推定を複数のパスに再利用できる確率制御に共通に使用される。これについては、Bertsekas著の「Dynamic Programming and Optimal Control」Volumes 1 and 2, Athena Scientific, Belmont, Massachusetts, 2000を参照されたい。ダイナミックプログラミングによって問題を解くことに成功すると、システムパスが、一点に収束し、その後、再び発散する分岐点が特定される。本発明者らは、このような2つの点の間のセグメント上のコストを一度だけ求めて、その後、そのコストを再利用して、そのセグメントを含むすべてのパスに沿ったコストを求める。このように、起こり得るすべての未来状態を考慮する最適化問題は、指数関数的に増加せず、最適な解を実時間で見い出すことができる。
形式的には、マルコフ連鎖は、i=1,…,Nとすると、有限個の状態Siと、状態Siおよび状態Sjからなる各対の間の遷移の直接コストCijと、状態Siと状態Sjとの間の遷移の確率のマトリックスPijと、分布π(Si)とを含む。分布π(Si)は、システムが任意の状態Siに存在する確率を指定する。
図3は、1台の移動するエレベータかごの非常に単純な問題に対するマルコフ連鎖のダイナミックプログラミングトレリス300を示している。このエレベータかごは、下り方向(D)に移動し、減速した場合には、まさに分岐点に到達して階13に停止しようとする。このエレベータかごは、階7で待機中の乗客を乗せるようにすでにスケジューリングされており、コントローラは、このエレベータかごが、階11において信号で伝達された「下り」の新しいホール呼びにも対応すべきかどうかを検討している。
組み込まれたマルコフ連鎖の最後に残っている要素は、状態からなる各対の間で遷移する遷移確率Pijである。この遷移は、現在状態Siから、起こり得る多くの未来状態Sjの1つへの遷移である。多数のこれらの遷移は、決定論的であり、常に確率1で生起する。このような遷移は、新しい乗客および待機中の乗客にサービスを提供することに起因して起呼び。例えば、階13から階11へのエレベータかごの初期の軌跡は、決定論的である。無人のエレベータかごは、階11で停止するための分岐点に到達するまで加速し、最初の待機中の乗客を階11で乗車させるために、その階で停止する。その後、エレベータかごは、階10に停止するための分岐点に到達するまで再び加速する。それ以後、エレベータかごは、乗車中の乗客の未知の目的地に応じて、多くの異なるパス(状態)を取り得る。
マルコフ連鎖を構築する第1のステップは、その連鎖をサポートするトレリスのサイズを求めることである。説明したように、トレリスの最初の行は、エレベータかごが、その現在の移動方向において停止できる最初の階を常に含む。トレリスの最後の行は、それ以外の待機中の乗客がその階より上に存在しないと仮定して、最後の待機中の乗客が乗車する、その現在の移動方向における最後の階を常に含む。
マルコフ連鎖を構築する次のステップは、連鎖(システム)の現在状態110を定めることである。現在状態は、常に正確に知られている。連鎖の現在状態に不確かさは存在しない。本発明による方法が、低レベルのコントローラで実施され、このコントローラが、各エレベータかごの速度および位置を調整する場合には、このコントローラは、エレベータかごの現在位置および現在速度を常に計測することができる。したがって、位相空間図におけるエレベータかごの正確な場所、および、エレベータかごが遭遇する次の分岐点を定めることができる。
マルコフ連鎖の現在状態が見い出された後、現在状態からエレベータかごがアクセス可能な起こり得るすべての状態の集合を増加させることによって、全連鎖を構成することができる。状態のダイナミックプログラミングトレリスへの選択された編成は、この構築を行うのに便利な順序を提供する。
トレリスが構築された後、トレリスは、各エレベータかごについて起こり得る未来情報のすべての予想コストを評価するように使用される。トレリスを構成する手順とは対照的に、評価する手順は、トレリスの最下行から開始して上に向かって進行し、各行の状態を左から右に処理する。
図5は、予想コスト、例えば「costtogo」を評価する手順を示している。総予想コストを見い出すために、この手順によって返される結果は、エレベータかごが最初の分岐点に到達するコスト分だけ増加されて、待機中の乗客の総数によって乗算される。
本発明者らの方法は、エレベータかごの呼びおよびホール呼びの個数、ならびにホール呼びあたりの待機中の乗客数を含むシステムの状態が完全に観測可能であると仮定する。ホール呼びおよびエレベータかごの呼びの正確な個数を知ることは、常に可能であるが、ホール呼びあたりの待機中の乗客の正確な数は、容易に使用可能ではない。例えば、新しい乗客は、同じ方向への移動を待機しているその階の他の乗客がすでに存在する場合には、別のホール呼びを信号で伝達しないことがある。あるいは、同じ階に同時に到着した新しい乗客の群は、ホール呼びを1つだけ信号で伝達することがある。あるいは、せっかちな乗客は、ホール呼びを何度も信号で伝達することがある。さらに、乗客は、乗車後、任意の階で降りる可能性があり、待機中の乗客は、選択されたエレベータかごに乗車できず、他のエレベータかごに乗車する可能性がある。
乗客の目的地に関する一様な確率分布の仮定は、ほとんどの実際の建物では、間違いなく成り立たない。ほとんどの実際の建物では、各階に異なる数の乗員が存在し、したがって、ロビーから種々の階へのトラフィックフローを一様であると仮定することはできない。さらに、ロビー以外の階の間でのトラフィックは、通常、一様ではない。例えば、1つの企業が、建物の複数の隣接する階を占有している場合に、これらの関連した階の間では、多数のトラフィックが存在するが、それ以外の関連しない階へのトラフィックおよびそのような階からのトラフィックは、ほとんど存在しないか、または、全く存在しない。
Claims (12)
- 複数のエレベータかごを有するエレベータシステムを制御する方法であって、
エレベータかごに対しホール呼びをサービスするために、各エレベータかごについて、前記エレベータシステムの起こり得るすべての未来状態の集合を求めることと、
起こり得るすべての未来状態の各集合のコストを求めるために、コスト関数を評価することと、
前記ホール呼びをサービスするために、最少コストを有する集合と関連付けられた特定のエレベータかごを割り当てることと、
を含み、
各エレベータかごの起こり得るすべての未来状態は、前記エレベータシステムの現在状態に依存し、
前記エレベータシステムの現在状態を、エレベータかごが割り当てられた乗客、ならびに各エレベータかごについての移動方向、位置、およびエレベータかごの速度によって定めること
をさらに含み、
前記求めることは、起こり得るすべての未来状態の各集合を、対応するダイナミックプログラミングトレリスに編成することと、
前記トレリスの各状態を遷移確率に関連付けること
をさらに含むエレベータシステムを制御する方法。 - 前記方向は、離散変数であり、前記位置および前記速度は、連続変数であり、
各連続変数を離散変数の範囲に離散化すること
をさらに含む請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 前記エレベータシステムは、複数の階を含み、
前記複数の階に向かって割り当てられたエレベータかごに乗車中の乗客の既知の目的地によって、前記求めることを制約すること
をさらに含む請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 極めて起こり得ない未来状態を、前記起こり得るすべての未来状態の集合から除外すること
をさらに含む請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 前記極めて起こり得ない未来状態は、予め定められた閾値未満の関連付けられた遷移確率を有する
請求項4に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 前記極めて起こり得ない未来状態は、前記起こり得る未来状態の集合の部分集合であり、該部分集合は、最小の遷移確率を有し、該最小の遷移確率の総和は、ある予め定められた値未満である
請求項4に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 起こり得るすべての未来状態の各集合のコストに待ち時間を関連付けること
をさらに含む請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 最少コストを求めて前記ホール呼びにサービスを提供するために、起こり得るすべての未来状態の各集合について、総残余コストc=argminiCiを最小にすること
をさらに含む請求項8に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 起こり得るすべての未来状態の各集合についての前記コストは、有限個のセグメントを含む、前記トレリスを通るパスに関連付けられ、
前記パスの各セグメントの遷移コストを求めることと、
各セグメントの前記遷移コストを、そのセグメントを含むあらゆるパスに適用することと
をさらに含む請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - エレベータかごの前記トレリスの状態Siは、4つのタプル(f,d,v,n)によって表される
(ここで、fは特定のエレベータかごの位置、dはエレベータかごの方向、vはエレベータかごの速度、nは該エレベータかご内の乗客数)
請求項1に記載のエレベータシステムを制御する方法。 - 複数のエレベータかごを有するエレベータシステムを制御する装置であって、
エレベータかごがホール呼びにサービスを提供するために、各エレベータかごについて、前記エレベータシステムの起こり得るすべての未来状態の集合を求める手段と、
起こり得るすべての未来状態の各集合のコストを求めるために、コスト関数を評価する手段と、
前記ホール呼びにサービスを提供するために、最少コストを有する集合に関連付けられた特定のエレベータかごを割り当てる手段と
を備え、
各エレベータかごの起こり得るすべての未来状態は、前記エレベータシステムの現在状態に依存し、
前記エレベータシステムの現在状態を、エレベータかごが割り当てられた乗客、ならびに各エレベータかごについての移動方向、位置、およびエレベータかごの速度によって定める手段
をさらに含み、
前記求める手段は、起こり得るすべての未来状態の各集合を、対応するダイナミックプログラミングトレリスに編成する手段と
前記トレリスの各状態を遷移確率に関連付ける手段
をさらに含むエレベータシステムを制御する装置。
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