JPWO2007099619A1 - エレベータの管制運転装置 - Google Patents

Abstract

地震や強風による管制運転において、走行中のエレベータが最寄り階に停止する際に、ロープの横揺れの固有振動数を建物の固有振動数と共振しないようにすることで、ロープの横揺れの増大を抑えるようにする。地震や強風等による建物の揺れを検知した時に、走行中のエレベータを最寄り階に停止するか、急行ゾーンを通過中のエレベータを非常停止し、最寄り階に低速走行する管制運転を行うものにおいて、ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数とを比較し、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないように、かご停止位置を非共振位置に選択するロープ共振チェック手段を備える。

Description

この発明は、地震や強風時による管制運転を行うエレベータの管制運転装置に関するものである。

比較的ゆっくりした周期の地震が発生した場合や強風時には、建物が低次（１次）の固有振動数で、長時間にわたって揺れ続ける。通常、エレベータは、建物の振動が地震感知器で設定された振動レベルを超えると、管制運転に移行する。この管制運転では、乗客の閉じ込めを防ぐために、走行中のエレベータを最寄り階に停止させる。
一方、エレベータの昇降路内には、エレベータを駆動する主ロープ、つり合いロープ、ガバナロープ、制御ケーブルなどの長尺物が設置されており、建物の揺れによって、各ロープには横振動が生じる。特に、ロープの横振動の固有振動数が、建物の固有振動数と一致して共振すると、ロープの揺れ量が時間と共に増大し、昇降路内の機器とロープの接触による機器の損傷や、ロープの引っ掛りなどの不具合が発生する。
ロープの横振動の固有振動数は、ロープ張力と、かご位置で決まるロープ長さに依存するため、ロープの横振動が建物の揺れと共振しないように、かごの停止位置を適切に選択する必要がある。

従来、エレベータの地震時管制運転装置としては、地震における初期微動を検出したなら、かごが建物の中間階より上あるいは下にあるかを判断し、かごが建物の中間階より上にある場合にはかごを中間階に移動して休止させ、かごが建物の中間階より下にある場合にはかごを最寄り階に停止させた後、中間階へ移動して休止させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、他の従来技術として、主ロープが共振しない位置（非共振階）にかごを停止させるものがある（例えば、特許文献２参照）。

日本特開昭５７−２７８７８号公報 日本特開昭５６−８２７７９号公報

従来のエレベータの地震時管制運転装置では、仮に中間階において、主ロープの横振動が共振することはないとしても、つり合いロープやガバナロープが、中間階付近で建物の揺れによって共振することは多く、必ずしも中間階にかごを停止することが、ロープの横揺れを防ぐための最良条件とは言えないという問題点があった。

また、上記特許文献２では、主ロープが共振しない位置（非共振階）にかごを移動させる具体的な方法については記載されておらず、停止させる途中で主ロープ以外のつり合いロープやガバナロープなどが共振する可能性がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、地震や強風による管制運転で、走行中のエレベータが最寄り階に停止する際に、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないようにし、ロープの横揺れの増大を抑えるようにしたエレベータの管制運転装置を提供するものである。

この発明に係るエレベータの管制運転装置は、地震や強風等による建物の揺れを検知した時に、走行中のエレベータを最寄り階に停止する管制運転を行うものにおいて、ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数とを比較し、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないように、かご停止位置を非共振位置に選択するロープ共振チェック手段を備えたものである。

また、この発明に係るエレベータの管制運転装置は、地震や強風等による建物の揺れを検知した時に、急行ゾーンを通過中のエレベータを非常停止し、最寄り階に低速走行する管制運転を行うものにおいて、ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数とを比較し、急行ゾーンを通過中のエレベータの非常停止位置を、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しない非共振位置とするロープ共振チェック手段を備えたものである。

また、ロープ共振チェック手段は、低速で最寄り階に向かって走行中のエレベータが共振位置を通過する時は、エレベータの速度を上げて共振位置を速く通過させるものである。

また、ロープ共振チェック手段は、最寄り階が共振位置に一致する時は、その階には停止せずに、近接の非共振階に停止させて乗客を降ろすものである。

また、ロープ共振チェック手段は、かご位置と負荷重量により変動する秤信号から、かご位置におけるロープの横揺れの固有振動数を演算するロープ固有振動数演算手段を有するものである。

また、ロープ共振チェック手段は、定期的に地震感知器の建物振動データを周波数分析することにより、建物の固有振動数を得るものである。

更にまた、地震後の点検運転において、ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数が共振する位置と、ロープの振幅が大きくなるロープ振動の腹の位置では、エレベータを低速走行による点検運転とし、それ以外の区間では高速走行による点検運転とするものである。

この発明によれば、地震や強風等によるエレベータの管制運転において、走行中のエレベータを停止する際に、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないようにし、ロープの横揺れの増大を抑えることができる。

図１は地震等による建物とロープの共振現象を説明するための概略図である。 図２はこの発明の実施例１におけるエレベータの管制運転装置のロープ共振チェック手段を示すブロック構成図である。 図３はこの発明の実施例１におけるエレベータの管制運転装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図４はこの発明の実施例２におけるエレベータの管制運転装置の地震後の点検動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ エレベータのかご
２ 主ロープ
３ つり合いロープ
４ ガバナロープ
５ 制御ケーブル
６ 巻上機
７ かご位置
８ 秤信号
９ ロープ固有振動数演算部
１０ 建物固有振動数
１１ 固有振動数比較部

この発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

図１は地震等による建物とロープの共振現象を説明するための概略図である。図において、１はエレベータのかご、２は主ロープ、３はつり合いロープ、４はガバナロープ、５は制御ケーブル、６は巻上機である。
地震や強風によって建物が揺れる場合、その振動は、建物の１次固有振動数となることが多い。通常、エレベータは、建物の振動が地震感知器で設定した振動レベルを超えると、管制運転に移行する。
管制運転では、乗客の閉じ込めを防ぐために、走行中のエレベータのかご１を最寄り階に停止させる。特に、急行ゾーンを通過中のエレベータで、最寄り階まで直ぐに止まれない場合は、エレベータが一旦、非常停止した後、かご１とつり合いおもり（図示せず）が離れる方向に低速で走行する。
しかしながら、仮に非常停止した位置で決まるロープ長さと、乗客を含めた全かご重量で決まるロープ張力から求められるロープの横振動の固有振動数が、建物の１次固有振動数と一致すると、図１に示すように、図１（ａ）の通常時の状態から図１（ｂ）の共振状態となり、大きなロープの横揺れが発生する。この時、ロープの振幅が大きくなるロープ振動の腹の位置では、特に昇降路機器との接触による機器の損傷の恐れが懸念されている。また、停止時間が長いほど、横揺れが拡大することになる。さらに、停止後に低速で走行するため、ロープの長さは急には変化せず、共振したロープは低速走行中も大きく横揺れしたままとなり、エレベータの走行に支障を来たす可能性がある。
一般にロープ横振動の固有振動数f［Hz］は、次式で与えられる。

ここで、Ｌはロープ長さ、Ｔはロープ張力、ρはロープの線密度を示す。
ロープが、かご側主ロープの場合、その張力Ｔは、かご重量と秤装置の出力から求めることができる。また、つり合いおもり側主ロープの場合は、つり合いおもりの重量から張力Ｔが求められる。
ロープ長さＬは、現在のかご位置を元に計算することができ、ロープの線密度は、事前の情報として保存しておくことができるため、かご位置と乗客の重量が判れば、現在のかご位置における各ロープの横振動の固有振動数をリアルタイムに把握することができる。 一方、建物の固有振動数は、建築データとして事前に記憶しておくか、定期的に地震感知器などの建物振動データを周波数分析することにより、最新の値に更新することができる。
このように、建物の振動情報と、ロープ横揺れの情報は、予めかご位置と乗客の重量によって把握できるため、ロープ横揺れと建物の振動が共振しないようなロープ長さＬ、すなわち、かご位置を決めることができる。例えば、図１に示すように、かご位置が図１（ｃ）の非共振位置になれば、ロープの横揺れ（振幅）を小さく抑えることができる。
そこで、管制運転に移行すると、図２に示すロープ共振チェック手段を作動させる。このロープ共振チェック手段は、かご位置７と秤信号８からロープ固有振動数を演算するロープ固有振動数演算部９、及びロープ固有振動数演算部９の演算結果と建物固有振動数１０を比較する固有振動数比較部１１から構成されている。そして、ロープ共振チェック手段は、ロープの固有振動数と建物の固有振動数を比較することにより、固有振動数の差が一定値以下であれば、共振位置と判断する。

次に、地震や強風によるエレベータの管制運転を行う場合の動作フローについて、図３により説明する。
平常運転中（ステップＳ１）に地震が発生すると（ステップＳ２）、地震感知器が動作する（ステップＳ３）。次に、ステップＳ４により急行ゾーンを通過中のエレベータで、かつ最寄り階まで直ぐに停止できないかを判断する。ステップＳ４で最寄り階まで直ぐに停止不可であれば、ステップＳ５に進み、ロープ共振チェック手段により非常停止するかご位置が共振位置かどうかを判断する。ステップＳ５でかご停止位置が非共振位置であれば直ちに非常停止する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５でかご停止位置が共振位置近傍であれば、ロープ共振チェック手段により、停止する位置を非共振位置に設定し、速度を落として共振位置を通過した後、停止する（ステップＳ７）。その後、最寄り階まで低速走行する（ステップＳ８）。
非常停止する位置が共振位置でなかったとしても、最寄り階に低速で移動している最中に、ロープの共振位置を通過する可能性がある。その場合、ステップＳ９でロープが共振する位置を通過するどうかを判断し、共振位置を通過する際には、共振位置付近のかご速度を上げて（ステップＳ１０）、それ以外の非共振位置では低速で走行することによって、最寄り階に到達する（ステップＳ１１）。こうすることにより、ロープが共振する時間を短くすることができ、ロープの横揺れを極力抑えることができる。
更に、ステップＳ４で最寄り階まで直ぐに停止可能である場合、あるいはステップＳ１１の低速走行で最寄り階に到達した場合は、その最寄り階がロープ共振チェック手段で求めた共振位置に一致するかどうかを判断し（ステップＳ１２）、最寄り階が共振位置に一致する場合は、その階には停止せずに、低速で次の階まで移動し、共振位置から離れた近傍の非共振階で停止し（ステップＳ１３）、乗客を降ろし（ステップＳ１４）、運転を休止する（ステップＳ１５）。これにより、最寄り階停止時におけるロープの横揺れの増大を抑えることができる。その後、点検運転（ステップＳ１６）を経て、平常運転に復帰する（ステップＳ１７）。また、ステップＳ１２で最寄り階が共振位置に一致しない場合は、最寄り階に停止する（ステップＳ１８）。

なお、建物の１次固有振動数としては、水平二方向の並進振動モードで決まる振動数と、鉛直軸周りの回転振動モードで決まる振動数が存在し、それぞれの固有振動数は一般に異なる値となる。したがって、建物の振動と、ロープの横振動が共振するかどうかを判断するためには、建物の各振動について比較する必要がある。なお、ここでは、建物の１次固有振動数について述べているが、建物の２次以上の固有振動数についても考慮すれば、より確実にロープの横揺れを抑えることができる。

大きな建物揺れが発生した場合、エレベータは最寄り階に停止した後、保守点検時まで運転を休止（ステップＳ１５）するため、乗客サービスが大幅に低下する。そのため、速やかに保守点検を終了させることが重要である。
図４は地震発生後のエレベータの点検運転動作を説明するためのフローチャートである。建物の大きな揺れに起因する不具合としては、ロープの横揺れにより生じるロープの引っ掛りや、ロープと昇降路機器との接触による機器の損傷がある。そこで、この実施例２においては、図４に示すように、地震発生後の点検運転開始（ステップＳ２０）において、ロープ共振チェック手段を動作させ、建物の振動とロープの横振動が共振する位置、及びロープの横振幅が最大となる振動の腹の位置（図１ｂ参照）を通過するかどうかを判断し（ステップＳ２１）、共振位置及び振動の腹の位置を通過する場合は、低速走行での運転として詳細な点検を実施する（ステップＳ２２）。それ以外の区間を通過する場合については、高速走行での点検運転とする（ステップＳ２３）。点検が終了したら（ステップＳ２４）、平常運転に復帰する（ステップＳ２５）。これにより、全体の点検運転時間を短縮することができる。

以上のように、この発明に係るエレベータの管制運転装置は、地震や強風等による管制運転において、走行中のエレベータを停止する際に、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないようにし、ロープの横揺れの増大を抑えることができる。

Claims (7)

1. 地震や強風等による建物の揺れを検知した時に、走行中のエレベータを最寄り階に停止する管制運転を行うエレベータの管制運転装置において、
   ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数とを比較し、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しないように、かご停止位置を非共振位置に選択するロープ共振チェック手段を備えたことを特徴とするエレベータの管制運転装置。
2. 地震や強風等による建物の揺れを検知した時に、急行ゾーンを通過中のエレベータを非常停止し、最寄り階に低速走行する管制運転を行うエレベータの管制運転装置において、
   ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数とを比較し、急行ゾーンを通過中のエレベータの非常停止位置を、ロープの横揺れの固有振動数が建物の固有振動数と共振しない非共振位置とするロープ共振チェック手段を備えたことを特徴とするエレベータの管制運転装置。
3. ロープ共振チェック手段は、低速で最寄り階に向かって走行中のエレベータが共振位置を通過する時は、エレベータの速度を上げて共振位置を速く通過させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの管制運転装置。
4. ロープ共振チェック手段は、最寄り階が共振位置に一致する時は、その階には停止せずに、近接の非共振階に停止させて乗客を降ろすことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの管制運転装置。
5. ロープ共振チェック手段は、かご位置と負荷重量により変動する秤信号から、かご位置におけるロープの横揺れの固有振動数を演算するロープ固有振動数演算手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの管制運転装置。
6. ロープ共振チェック手段は、定期的に地震感知器の建物振動データを周波数分析することにより、建物の固有振動数を得ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの管制運転装置。
7. 地震後の点検運転において、ロープの横揺れの固有振動数と建物の固有振動数が共振する位置と、ロープの振幅が大きくなるロープ振動の腹の位置では、エレベータを低速走行による点検運転とし、それ以外の区間では高速走行による点検運転とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの管制運転装置。

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