楊葉飛

摘 要：電梯對(duì)于目前大樓林立的居住環(huán)境已是必備的運(yùn)輸設(shè)備，在大樓內(nèi)上下移動(dòng)需要電梯的幫忙，所以如何讓此運(yùn)輸設(shè)備能以更快速、更節(jié)能的方式運(yùn)作，是一個(gè)具有高度實(shí)用性的研究議題。在這種背景下，文章首先探討了電梯群控系統(tǒng)及設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而分析了智能電梯群控模擬系統(tǒng)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：智能電梯；群控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 電梯群控系統(tǒng)及設(shè)計(jì)思路

隨著高樓大廈的迅速發(fā)展，乘客用電梯在建筑物內(nèi)已是不可或缺的運(yùn)輸設(shè)備，而在多數(shù)大樓里都擁有超過(guò)兩部以上的電梯，以應(yīng)付建筑物內(nèi)的用戶(hù)人數(shù)，若同一大樓的電梯是以各自獨(dú)立的方式運(yùn)作，只會(huì)浪費(fèi)電梯的使用效能且使運(yùn)送效率下降，此時(shí)，適當(dāng)?shù)碾娞萑航M控制系統(tǒng)便顯得格外重要。電梯群控系統(tǒng)能針對(duì)大樓不同時(shí)段及不同交通流量的使用模式，再依據(jù)收集的所有電梯狀態(tài)及各樓層叫車(chē)狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)由適當(dāng)?shù)呐绍?chē)機(jī)制，作出當(dāng)時(shí)情況的最佳派車(chē)。在每棟擁有電梯的建筑物里每層樓都有兩個(gè)樓層呼叫（上行，下行）按鈕，用于告知電梯群控系統(tǒng)該樓層的需求用戶(hù)欲往方向，也就是當(dāng)某樓層樓層呼叫有需求時(shí)，電梯群控系統(tǒng)將會(huì)指派一臺(tái)最適電梯服務(wù)該樓層呼叫，而被指派的電梯車(chē)廂將會(huì)移動(dòng)至樓層呼叫樓層完成此需求服務(wù)。

以下為電梯群控系統(tǒng)控制流程：（1）當(dāng)有一個(gè)乘客目前位于一樓欲往十五樓，按下上行樓層呼叫按鈕。電梯群控系統(tǒng)所能收集到的參數(shù)僅有一樓有乘客欲上行，并無(wú)法得知欲往十五樓層及乘客人數(shù)。（2）該該樓層呼叫信號(hào)參數(shù)傳送至電梯群控系統(tǒng)。（3）電梯群控系統(tǒng)選擇當(dāng)時(shí)最適電梯車(chē)廂服務(wù)該樓層呼叫。（4）電梯群控系統(tǒng)傳送該樓層呼叫信號(hào)參數(shù)給指派的電梯車(chē)廂。（5）被指派的電梯車(chē)廂在收到信號(hào)后，開(kāi)始移動(dòng)至該樓層即呼叫樓層一樓。（6）在電梯車(chē)廂移動(dòng)期間，電梯群控系統(tǒng)還是持續(xù)針對(duì)當(dāng)時(shí)所有電梯不同情況及樓層狀況，進(jìn)行最合適的電梯車(chē)廂指派，直到有電梯車(chē)廂讓乘客完成搭乘動(dòng)作。（7）乘客入內(nèi)搭乘后，將會(huì)在電梯車(chē)廂內(nèi)按下欲往樓層十五樓按鈕。（8）電梯車(chē)廂將傳送十五樓層信號(hào)參數(shù)至電梯群控系統(tǒng)并開(kāi)始移動(dòng)至十五樓層。（9）電梯車(chē)廂到達(dá)十五樓層，乘客離開(kāi)，完成此一樓層呼叫需求。（10）重復(fù)上述選擇樓層呼叫最適電梯車(chē)廂步驟，稱(chēng)為派車(chē)（HallCallAssignment）。

為使電梯能在流量尖峰時(shí)段達(dá)到快速疏散人潮的目標(biāo)，在流量離峰時(shí)段達(dá)到節(jié)能省電的目標(biāo)，提出一基因演算法的自我調(diào)適模糊派車(chē)法，其系統(tǒng)架構(gòu)將群控功能單元的派車(chē)模型更改為模糊派車(chē)評(píng)量函數(shù)，使派車(chē)評(píng)量能更符合電梯問(wèn)題的多重評(píng)量準(zhǔn)則，在群控功能單元中，通過(guò)模糊的派車(chē)評(píng)量函數(shù)對(duì)每一車(chē)廂評(píng)估后能夠即時(shí)回應(yīng)樓層呼叫，作出最佳的電梯派車(chē)。

2 智能電梯群控模擬系統(tǒng)架構(gòu)

為了能在電腦中模擬該電梯系統(tǒng)的執(zhí)行，其環(huán)境參數(shù)輸入、一般參數(shù)輸入及記錄和分析，使用MATLAB語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)。當(dāng)建筑物各樓層發(fā)出樓層呼叫信號(hào)，電梯群控系統(tǒng)計(jì)算所搜集的電梯各項(xiàng)信息，在效率模式下以乘客平均等待時(shí)間評(píng)量最適派車(chē)，節(jié)能模式下以電力耗損評(píng)量最適派車(chē)，計(jì)算所得的最小評(píng)量值為最適指派車(chē)廂，并發(fā)送樓層呼叫信號(hào)給予被指派車(chē)廂。因電梯系統(tǒng)每秒環(huán)境的不斷變化，所以電梯群控系統(tǒng)也必須能通過(guò)重新派車(chē)機(jī)制來(lái)變更先前指派以更符合當(dāng)時(shí)情況。在自我調(diào)整模糊邏輯控制機(jī)制部分，電梯群控系統(tǒng)能在不同時(shí)段、交通模式及乘客流量變化時(shí)，修改模糊隸屬函數(shù)及重要參數(shù)，使其作出更好及更符合當(dāng)時(shí)大樓使用情況的派車(chē)方針。

2.1 基本運(yùn)行條件

假設(shè)實(shí)驗(yàn)大樓總樓層11樓層，擁有電梯數(shù)量4部，每部電梯最大載客量為15人，電梯移動(dòng)速率每秒1樓層，加減速時(shí)間各1秒，開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間各4秒，預(yù)估每位乘客進(jìn)出電梯時(shí)間每人0.5秒。

2.2 模擬運(yùn)算程序

（1）初始狀態(tài)設(shè)定四部電梯停放于一樓且為閑置狀態(tài)。電梯狀態(tài)資料庫(kù)紀(jì)錄電梯目前位置、目前方向、是否為vip、電梯內(nèi)部人數(shù)、電梯啟動(dòng)時(shí)間、電梯擁擠度資料。（2）讀入資料比對(duì)樓層呼叫資料庫(kù)所產(chǎn)生時(shí)間。樓層呼叫資料庫(kù)紀(jì)錄樓層呼叫乘客資料包含產(chǎn)生時(shí)間、目前樓層、欲往方向、搭乘人數(shù)、被指派車(chē)廂、完成時(shí)間及是否為優(yōu)先呼叫（3）電腦以電梯派車(chē)程序，模擬出電梯車(chē)廂呼叫需求、欲被指派的樓層呼叫需求及電梯目前運(yùn)行狀態(tài)，每隔一秒預(yù)測(cè)電梯運(yùn)行狀態(tài)；電梯狀態(tài)分別為上行、下行及停放。電梯狀態(tài)若為上行或下行時(shí)，則以每秒增加（上行）或減少（下行）一樓層，電梯狀態(tài)若為停放時(shí)，此刻電梯是在完全無(wú)樓層呼叫及車(chē)廂呼叫需求的狀態(tài)。當(dāng)有樓層呼叫信號(hào)輸入時(shí)，電腦以電梯派車(chē)程序，指派最適當(dāng)?shù)碾娞萑シ?wù)該樓層呼叫。（4）若有電梯完成其被指派的外部按鍵需求時(shí)，外部按鍵資料庫(kù)加入完成時(shí)間，再以入內(nèi)人數(shù)產(chǎn)生電梯內(nèi)部按鍵乘客資料，包含入內(nèi)時(shí)間、欲往樓層、欲往樓層人數(shù)及完成時(shí)間，并將入內(nèi)人數(shù)加入電梯資料庫(kù)，并重新計(jì)算電梯擁擠度。（5）若有電梯完成其內(nèi)部按鍵需求時(shí)，內(nèi)部按鍵資料庫(kù)加入完成時(shí)間，再將電梯內(nèi)部人數(shù)減去出去人數(shù)，并重新計(jì)算電梯擁擠度。

2.3 模擬資料定義與資料庫(kù)建立

資料庫(kù)的建立，利用相同的資料源可比較出各種不同派車(chē)法的差異性，在此將資料定義，根據(jù)交通模式分為上行模式（上行機(jī)率為80%、下行機(jī)率為20%、常態(tài)隨機(jī)分配）、下行模式（上行機(jī)率為20%、下行機(jī)率為80%、常態(tài)隨機(jī)分配）及一般模式（上、下行機(jī)率各為50%、均勻隨機(jī)分配），根據(jù)交通流量分為尖峰流量每分鐘平均60人次、一般離峰流量每分鐘平均20人次，進(jìn)而分析各種參數(shù)變化量。資料庫(kù)的定義，步驟一，根據(jù)交通流量不同亂數(shù)增加樓層呼叫產(chǎn)生時(shí)間；步驟二，根據(jù)交通流量不同亂數(shù)產(chǎn)生樓層呼叫人數(shù)；步驟三，根據(jù)交通模式不同亂數(shù)產(chǎn)生樓層呼叫欲往方向；步驟四，取亂數(shù)求得樓層呼叫目前樓層，若產(chǎn)生樓層為最低層則必為上行，若產(chǎn)生樓層為最高層則必為下行。

2.4 電梯狀態(tài)決策模式

電梯可分為上行、上停、下行、下停及停放五種運(yùn)行狀態(tài)，在上停及下停狀態(tài)，僅是將進(jìn)出人數(shù)，以每人0.5秒增加電梯啟動(dòng)時(shí)間來(lái)代表，即若電梯入內(nèi)人數(shù)為4人，則將電梯啟動(dòng)時(shí)間更改為目前時(shí)間點(diǎn)加上4*0.5秒，所以在電梯運(yùn)行狀態(tài)資料庫(kù)內(nèi)，僅有上行、下行及停放三種狀態(tài)。電梯若為上行狀態(tài)，以每秒增加一樓層；若為下行狀態(tài)，以每秒減少一樓層；若電梯位于樓層最高層或方向更改時(shí)，則根據(jù)更改后方向進(jìn)行增或減樓層；若電梯已完成所有按鍵需求，則轉(zhuǎn)為停放狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前電梯派車(chē)系統(tǒng)大多是以電梯與需求乘客樓層最近距離或最短時(shí)間來(lái)控制達(dá)到輸送乘客的目標(biāo)，若在人口密度較低或是樓層較低的大樓里，且只擁有一至二部電梯時(shí)，其工作效率可能無(wú)明顯的差異，但在人口密度較高或是樓層較高的大樓里，且同時(shí)擁有二部以上電梯時(shí)，其工作效率將會(huì)大幅的降低，因此文章嘗試設(shè)計(jì)一套自我調(diào)適的智能型電梯群控系統(tǒng)，能根據(jù)不同的乘客交通流量和系統(tǒng)管理者的要求，作出最佳派車(chē)，達(dá)到減少乘客等待時(shí)間、減少電梯能源耗損的效果。

參考文獻(xiàn)

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