JP5241161B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータ制御装置に関し、特に、避難時におけるエレベータ制御装置に関する。

火災などの災害時にエレベータを避難に利用する場合において、エレベータ内の乗客だけでなく避難が終わっていない人を速やかに避難階に避難させることが望ましい。災害による停電発生時には、自家発電設備を備えている場合は自家発電によってエレベータを運転する必要があるが、コストの問題によって全てのエレベータを同時に運転させるだけの自家発電設備を設置することは難しく、避難に利用できるエレベータの台数は十分ではなかった。

従来の自家発電によるエレベータの避難運転において、停電時におけるエレベータのかご内の人数を検出し、人数の多いかごから順に避難階に帰着させることによってエレベータによる避難者の平均避難時間を短縮していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−３３３０６７号公報（第３頁、第１図）

特許文献１では、避難に利用できるエレベータは１台のみであり、複数台のエレベータを同時に利用することができないという問題があった。

火災時におけるエレベータの避難運転は、避難者がエレベータに乗車する上階の脱出階とエレベータを降車する下階の避難階との間の往復運転となる。一般的なエレベータには、かご容量の約５０％の負荷で釣り合うようにカウンターウエイトが備えられている。従って、かご内負荷が５０％未満のエレベータを上方向に移動させる場合には、駆動トルクよりも、重力加速度によって加速しないように減速させるための制動トルクが必要となる。一方、かご内負荷が５０％以上のエレベータを下方向に移動させる場合も同様のことがいえる。エレベータのモータは、制動時には電力を消費せずに発電を行なうため回生状態となる。エレベータによる避難運転において、避難階から脱出階に移動するときは、かご内は常に無負荷なため回生状態であり、脱出階から避難階に移動するときは、エレベータに乗車する避難者の人数が避難運転をするエレベータの台数に対して十分に多いときは回生状態となる。

本発明は、このような知見に基づいて上記の問題を解決するためになされたもので、脱出階からエレベータに乗車する人数に合わせて避難運転において１回の往復運転をおこなうエレベータの台数を動的に決定して常に回生状態で運転を続けることによって、全てのエレベータを同時に運転させる能力がない自家発電装置であってもできる限り多くのエレベータによる避難運転を継続し続けることが可能なエレベータ制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による避難用エレベータ制御装置は、自家発電装置からの電力供給が可能なエレベータの制御装置であって、自家発電装置の動作状態を検出する自家発電状態検出部と、避難運転時における各回の脱出階出発時のエレベータの乗車人数を記憶する乗車人数記憶部と、乗車人数記憶部に記憶された前回までの脱出階出発時における乗車人数に基づいて、次回の避難運転時の脱出階出発時にエレベータに乗車する人数を推定する次回乗車人数推定部と、自家発電状態検出部によりエレベータが自家発電装置からの給電による運転中であると判断した場合は、次回乗車人数推定部によるかご負荷推定値に基づいて、次回の避難運転時に使用するエレベータの台数を決定する避難運転台数決定部と、避難運転台数決定部によって決定された台数分のエレベータの動作制御を行なう避難運転制御部とを備えることを特徴とする。

本発明は、請求項１に記載のように、自家発電装置からの電力供給が可能なエレベータの制御装置であって、自家発電状態検出部は自家発電装置の動作状態を検出し、乗車人数記憶部は避難運転時における各回の脱出階出発時のエレベータの乗車人数を記憶し、次回乗車人数推定部は乗車人数記憶部に記憶された前回までの脱出階出発時における乗車人数に基づいて、次回の避難運転時の脱出階出発時にエレベータに乗車する人数を推定し、避難運転台数決定部は自家発電状態検出部によりエレベータが自家発電装置からの給電による運転中であると判断した場合は、次回乗車人数推定部によるかご負荷推定値に基づいて、次回の避難運転時に使用するエレベータの台数を決定し、避難運転制御部は避難運転台数決定部によって決定された台数分のエレベータの動作制御を行なうので、脱出階から避難する人数に合わせて避難運転するエレベータの台数を決定して常に回生状態で運転を続けることによって、全てのエレベータを同時に運転させる能力がない自家発電装置であってもできる限り多くのエレベータによる避難運転を継続し続けることが可能なエレベータ制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態による避難用エレベータ制御システムの構成図である。図１に示すように、建物に設置されたエレベータを制御するエレベータ制御システムは、自家発電装置１、かご２、エレベータ制御装置３、乗場灯４、乗場呼びボタン５、火災検知機能６から構成されており、自家発電装置１からの電力供給が可能である。

自家発電装置１は、停電時にエレベータに対して電力供給を行なう。かご２はエレベータのかごであり、２−１〜２−Ｎまで設置されている。ここで、Ｎはかご２の設置台数を示している。エレベータ制御装置３は、エレベータの通常時の運行動作および非常時の運行動作を制御する。乗場灯４は、各階に設置されており、エレベータのかご２の到着や割当状況を方向別に示している。図中のように、４−１−１〜４−１−Ｆは、かご２−１に対応する乗場灯であり、４−Ｎ−１〜４−Ｎ−Ｆは、かご２−Ｎに対応する乗場灯である。ここで、Ｆは建物の最上階を示している。このように、乗場灯４は各かごごとに対応して設置されている。乗場呼びボタン５は、エレベータを呼ぶためのボタンであり、方向別に設置されている。図中のように、５−１−１〜５−１−Ｆは、かご２−１に対応する乗場呼びボタンであり、５−Ｎ−１〜５−Ｎ−Ｆはかご２−Ｎに対応している。乗場呼びボタン５は、各かご２ごとに設置してもよいし、かご２−１〜２−Ｎが群管理機能によって一括管理されている場合には、１台以上の任意のかご２にのみボタンを設置してもよい。建物の各所定箇所に配置された複数の火災検知装置を備えて構成される災害検知機能である火災検知機能６は、煙感知器や温度感知器などの火災感知器や、火災報知器、防災監視盤の火災発生ボタンなどの火災が発生したことを検知する複数の装置からなり、どの場所でどのような火災が起こっているのかを検知することができる機能である。

エレベータ制御装置３は、各台制御機能３１、群管理制御機能３２、避難運転制御機能３３から構成される。

各台制御機能３１−１〜３１−Ｎは、かご２−１〜かご２−Ｎ、乗場灯４−１−１〜４−Ｎ−Ｆ、乗場呼びボタン５−１−１〜５−Ｎ−Ｆの状態の取得および制御を行なっている。群管理制御機能３２は、各台制御機能３１−１〜３１−Ｎから情報を取得して、かご２−１〜２−Ｎに対して乗場呼びを割当てて任意の階へ配車制御を行なうなどの群制御を行なっている。また、火災検知機能６から火災発生の信号を受け取った場合には、火災管制運転を行なう。火災時におけるエレベータの避難運転を制御する避難運転制御機能３３は、火災管制運転後に火災検知機能６で得られた火災検知状態に基づいて、エレベータに対して避難用の運転に必要な制御を行なう。

図２は、本発明の実施形態による避難運転制御機能３３の構成ブロック図である。図２に示すように、避難運転制御機能３３は、避難運転制御部３３１、自家発電状態検出部３３２、火災検知状態検出部３３３、乗車人数記憶部３３４、次回乗車人数推定部３３５、避難運転台数決定部３３６、避難運転終了指令入力部３３７から構成される。避難運転制御部３３１は、自家発電装置１、火災検知機能６、各台制御機能３１−１〜３１−Ｎ、群管理制御機能３２の状態に基づいて、例えば、群管理制御機能３２に対して避難運転時におけるエレベータの動作指令を出力したり、直接的に各台制御機能３１−１〜３１−Ｎに対してエレベータの動作指令を出力する。自家発電状態検出部３３２は、自家発電装置１の動作状況を検知して避難運転制御部３３１へ出力する。火災検知状態検出部３３３は、火災検知機能６から得られた情報を避難運転制御部３３１へ出力する。乗車人数記憶部３３４は、群管理制御機能３２、避難運転時の各台制御機能３１−１〜３１−Ｎから脱出階出発時のエレベータの乗車人数の情報を受け取って時系列に記憶する。次回乗車人数推定部３３５は、乗車人数記憶部３３４に記憶された乗車人数の時系列データに基づいて、次回の避難運転で脱出階出発時にエレベータに乗車する人数を推定する。避難運転台数決定部３３６は、次回乗車人数推定部３３５の推定値に基づいて、常に回生状態でエレベータを運転できる値となるように、エレベータの避難運転台数を決定する。避難運転終了指令入力部３３７は、火災検知状態検出部３３３によって火災が終了したことを検知したときに避難運転終了指令を避難運転制御部３３１に出力する。このとき、防災責任者などが操作する避難運転終了指令ボタンを備え、避難運転終了指令ボタンが操作されたことを検出して避難運転終了指令を避難運転制御部３３１に出力してもよい。

図３は、本発明の実施形態による避難運転制御部３３１における動作のフローチャートである。ここでは、エレベータが避難運転を開始してもよいのかどうかの判断を行なっている。ステップＳ３０１では、火災検知機能６の結果により、ビル内で火災が発生したかどうかの判断を行なう。火災が発生している場合はステップＳ３０２に移行し、発生していない場合には避難運転開始判断を終了する。ステップＳ３０２では、群管理制御機能３２の状態により、火災管制運転が終了したのかどうかの監視を開始する。ステップＳ３０３では、火災管制運転が終了したのかどうかを判断し、火災管制運転が終了した場合にはステップＳ３０４に移行し、火災管制運転が終了していない場合にはステップＳ３０３の判断を継続させる。ステップＳ３０４では避難運転を開始し、避難運転開始判断を終了する。

図４は、本発明の実施形態による避難運転制御部３３１における避難運転のフローチャートである。本発明の実施形態における避難運転としては、予め脱出階を１つ以上設定し、脱出階まで階段で避難してきた居住者をエレベータに乗車させて安全にビルの外へ移動可能である避難階まで運転して降車させるものとする。このとき、火災に対してエレベータによる避難が安全に行なわれるように、脱出階または脱出階の１つ下の階が火災の場合、バンクの全階のエレベータホールまたはエレベータホールに隣接する区画が火災の場合、エレベータシャフトや機械室が火災の場合には、エレベータによる避難運転は中断する。また、スプリンクラーや消火活動の際の水によって、エレベータのピットやかごの上が浸水した場合においてもエレベータによる避難運転は実行しない。かごの１台当たりの脱出階は１つでも複数でもよいが、ここでは脱出階がバンク当たり１つ設定されている場合について説明する。さらに、かご同士の動作については同期を取っても取らなくてもよいが、ここでは脱出階での乗車をスムーズに行なうために脱出階におけるかごは、避難運転する台数分同時に扉を開く場合について説明する。

図４に示すように、ステップＳ４０１では、エレベータによる避難運転の可否判断を行い、避難運転が可能な場合にはステップＳ４０２に移行し、エレベータによる避難運転を中断する場合には避難運転を終了する。避難運転の可否判断の具体的な手段については後に説明する。ステップＳ４０２では、全てのかご２を脱出階へ移動させる。このとき、エレベータ避難が可能である旨のアナウンスや表示を乗場で行なってもよく、脱出階の乗場灯４を点滅させるなどの操作を行なってもよい。ステップＳ４０２の終了時点におけるかご２の初期位置は、火災管制運転の完了後であるため避難階に存在しており、かご２の中は無人である。また、既にエレベータによる避難運転が開始されている場合は、かご２は脱出階で乗車中または避難階でかご２の中が無人であるかのいずれかである。ステップＳ４０３では、避難運転台数決定部３３６によって避難運転に使用するエレベータの台数を決定する。ステップＳ４０４では、脱出階において乗場呼びボタン５が押下されて乗場呼びされているのかどうかを判断し、乗場呼びされている場合にはステップＳ４０５に移行し、乗場呼びがない場合にはステップＳ４０１に移行する。ステップＳ４０５では、ステップＳ４０１と同様の動作を行ない、エレベータによる避難運転が可能であるのかどうかの判断をする。このとき、エレベータによる避難運転が可能な場合にはステップＳ４０６に移行し、エレベータによる避難運転を中断する場合には避難運転を終了させる。ステップＳ４０６では、ステップＳ４０３において決定した台数分のかごの扉を開いて避難者を乗車させる。このとき、乗車可能である旨のアナウンスや表示をエレベータ乗場またはかご２の中で行なってもよいし、脱出階の乗場灯４を点灯させてもよい。ステップＳ４０７では、ステップＳ４０１と同様の動作を行ない、エレベータによる避難運転が可能であるのかどうかの判断をする。この判断は、避難者がかご２に乗車して扉が閉まるまでの間の火災状況の変化に対応している。このとき、エレベータによる避難運転が可能な場合にはステップＳ４０８に移行し、エレベータによる避難運転を中断する場合には避難運転を終了させる。ステップＳ４０８では、かご２の扉を閉めて、ステップＳ４０９に移行する。ステップＳ４０９では、かご２を脱出階から避難階まで走行させて、ステップＳ４１０に移行する。脱出階が複数存在する場合は次の脱出階まで走行し、ステップＳ４０６〜ステップＳ４０９の動作処理を行なう。ステップＳ４１０では、避難階に到着後にかご２の扉を開けて避難者を降車させて、ステップＳ４１１に移行する。ステップＳ４１１では、ステップＳ４０１と同様の動作を行ない、エレベータによる避難運転が可能であるのかどうかの判断をする。この判断は、かご２が避難階に到着してから避難者の降車が完了するまでの間の火災状況の変化に対応している。このとき、エレベータによる避難運転が可能な場合にはステップＳ４０２に移行し、エレベータによる避難運転を中断する場合には避難運転を終了させる。

図５は、本発明の実施形態による避難運転可否判断のフローチャートである。図５に示す避難運転可否判断は、図４のステップＳ４０１、ステップＳ４０５、ステップＳ４０７、ステップＳ４１１における避難運転可否判断である。

図５に示すように、ステップＳ５０１では、火災検知状態検出部３３３からの情報によって脱出階で火災が発生しているのかどうかを判断して、火災が発生していない場合はステップＳ５０２に移行し、火災が発生している場合はステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０２では、火災検知状態検出部３３３からの情報によって脱出階の１階床下で火災が発生しているのかどうかを判断して、火災が発生していない場合はステップＳ５０３に移行し、火災が発生している場合はステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０３では、火災検知状態検出部３３３からの情報によって各階のエレベータホールまたは隣接区画で火災が発生しているかどうかを判断して、火災が発生していない場合はステップＳ５０４に移行し、火災が発生している場合はステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０４では、火災検知状態検出部３３３からの情報によってエレベータシャフトまたは機械室で火災が発生しているのかどうかを判断して、火災が発生していない場合はステップＳ５０５に移行し、火災が発生している場合はステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０５では、各台制御機能３１−１〜３１−Ｎまたは群管理制御機能３２から得られたエレベータピットまたはかご２の上あるいは機械室に設けられた浸水センサの状態によって、エレベータピットまたはかご２の上あるいは機械室が浸水していない場合はステップＳ５０６に移行し、浸水している場合はステップＳ５０８に移行する。このように、浸水センサは災害検知器の１つとして建物の所定箇所に設けられている。ステップＳ５０６では、避難運転終了指令入力部３３７から避難運転終了指令が出力されているのかどうかを判断して、避難運転終了指令が出力されていない場合はステップＳ５０７に移行し、避難運転終了指令が出力されている場合はステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０７では、ステップＳ５０６の結果から避難運転可能であると判断して、避難運転可否判断を終了する。ステップＳ５０８では、エレベータによる避難運転を中止と判断して、避難運転可否判断を終了する。

次に、エレベータが常に回生状態で運転可能となるように、避難運転時におけるエレベータの台数を決定するための処理について述べる。

乗車人数記憶部３３４では、図４のステップＳ４０８におけるかごの扉を閉めた時点でのかご内の人数をかごの負荷量から判断し、避難運転開始からｋ回目の脱出階出発時の乗車人数をＰ［ｋ］として記憶する。Ｐ［ｋ］および脱出階出発回数Ｋは、図３のステップＳ３０４における避難運転開始時に初期化される。

次回乗車人数推定部３３５は、次回（Ｋ＋１回目）の脱出階出発時の乗車人数を、過去のＰ［ｋ］（ｋ＝０，・・・・，Ｋ）から推定する。推定方法としては、前回の値を用いる方法、移動平均を用いる方法、ニューラルネットワークを用いる方法など様々な方法があり、例えば式（１）のような方法で推定することが可能である。

Ｐ［Ｋ＋１］＝Ｐ［Ｋ］＋α｛（Ｐ［Ｋ］−Ｐ［Ｋ−１］）＋β（Ｐ［Ｋ−１］ −Ｐ［Ｋ−２］）｝ ・・・（１）
ここで、αおよびβは変化速度に関するパラメータであり、例えば、０≦α≦１、０≦β≦１の任意の値を設定する。

避難運転台数決定部３３６では、エレベータが自家発電装置１による自家発電運転中かどうかを判断し、自家発電運転中の場合には、脱出階出発時の全てのかごの負荷が５０％以上で、脱出階から避難階へのエレベータの運転が回生状態となるように、次回乗車人数推定値Ｐ［Ｋ］に基づいて避難運転を行なうかごの台数を決定する。一方、自家発電運転中でない場合には、全てのかごを用いて避難運転を行なう。

図６は、本発明の実施形態による避難運転台数決定のフローチャートである。ステップＳ６０１では、自家発電状態検出部３３２における検出結果に基づいて、エレベータが電力線からの給電による運転であるか、または自家発電装置１からの給電による運転であるかの判断を行い、自家発電による運転の場合はステップＳ６０２に移行し、電力線からの給電の場合はステップＳ６０３に移行する。ステップＳ６０２では、避難運転台数ｎをかご台数としてステップＳ６０４に移行する。ステップＳ６０３では、避難運転台数ｎをかご台数として、避難運転台数決定の処理を終了する。ステップＳ６０４では、次回乗車人数推定値Ｐ［Ｋ］に基づいて次回の脱出階出発時のかご負荷率を推定してステップＳ６０５に移行する。かご負荷率の推定は、式（２）によって求められる。

Ｒ＝Ｐ［Ｋ］／（Ｃ×ｎ） ・・・（２）
ここで、Ｒは推定負荷率、Ｃはかご一台あたりの乗車定員である。

ステップＳ６０５では、次回の脱出階出発時に各かごが回生状態となるかどうかについて回生判断値Ｘに基づいて判断する。回生判断値Ｘは、式（３）によって求められる。

Ｘ＝γＲ ・・・（３）
ここで、γは負荷率に関する安全率であり、０＜γ≦１の値をとる。例えば、かごの容量に対してかご内の負荷が５０％のときに回生状態となるエレベータの場合において、回生判断値Ｘが５０％を超えていれば回生状態であると判断して避難運転台数決定の処理を終了する。一方、回生判断値Ｘが５０％未満のときは回生状態ではないと判断してステップＳ６０６に移行する。ステップＳ６０６では、避難運転に利用するエレベータの台数を１台減らしてステップＳ６０４に移行する。

なお、本実施形態において、各台制御機能３１、群管理制御機能３２、避難運転制御機能３３をエレベータ制御装置内に設置したが、これらの機能は独立した装置として設置されてもよい。また、カウンターウエイトの釣り合い負荷が５０％でない場合においても適用可能である。

以上のことから、脱出階から避難する人数に合わせて避難運転するエレベータの台数を決定して常に回生状態で運転を続けることによって、全てのエレベータを同時に運転させる能力がない自家発電であってもできる限り多くのエレベータによる避難運転を継続し続けることが可能となる。また、エレベータのバンク毎に、複数のエレベータを同期させて運転することにより、脱出階で同時に複数のかごが戸開するため、避難者が脱出階の乗場に滞留していても、スムーズな避難が可能となる。

本発明の実施形態による避難用エレベータ制御システムの構成図である。 本発明の実施形態による避難運転制御機能の構成ブロック図である。 本発明の実施形態による避難運転制御部における動作のフローチャートである。 本発明の実施形態による避難運転制御機能における避難運転のフローチャートである。 本発明の実施形態による避難運転可否判断のフローチャートである。 本発明の実施形態による避難運転台数決定のフローチャートである。

符号の説明

１ 自家発電装置、２ かご、３ エレベータ制御装置、３１ 各台制御機能、３２ 群管理制御機能、３３ 避難運転制御機能、３３１ 避難運転制御部、３３２ 自家発電状態検出部、３３３ 火災検知状態検出部、３３４ 乗車人数記憶部、３３５ 次回乗車人数推定部、３３６ 避難運転台数決定部、３３７ 避難運転終了指令入力部、４ 乗場灯、５ 乗場呼びボタン、６ 火災検知機能。

Claims (2)

1. 自家発電装置からの電力供給が可能なエレベータ制御装置であって、
   前記自家発電装置の動作状態を検出する自家発電状態検出部と、
   避難運転時における各回の脱出階出発時のエレベータの乗車人数を記憶する乗車人数記憶部と、
   前記乗車人数記憶部に記憶された前回までの脱出階出発時における前記乗車人数に基づいて、次回の避難運転時の脱出階出発時に前記エレベータに乗車する人数を推定する次回乗車人数推定部と、
   前記自家発電状態検出部により前記エレベータが前記自家発電装置からの給電による運転中であると判断した場合は、前記次回乗車人数推定部によるかご負荷推定値に基づいて、前記次回の避難運転時に使用する前記エレベータの台数を決定する避難運転台数決定部と、
   前記避難運転台数決定部によって決定された台数分のエレベータの動作制御を行なう避難運転制御部と、
   を備えることを特徴とする、エレベータ制御装置。
2. 請求項１に記載のエレベータ制御装置において、
   前記避難運転台数決定部は、前記次回乗車人数推定部によるかご負荷推定値に基づいて、回生状態でエレベータを運転させることが可能なように、各かごが回生状態になるまで１台ずつ減じて次回の避難運転時に使用するエレベータの台数を決定することを特徴とする、エレベータ制御装置。

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