(57)【要約】乗り場呼びを割り当てるエレベータグループ制御方法は、目標値をエレベータグループの所定の運行時間に割り当て、乗り場呼びをエレベータに割り当てて、運行時間の割当て目標時間が平均値で実行されるようにし、これによりエレベータグループのエネルギー消費が減少する。
2004520252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標値を前記エレベータグループの所定の運行時間に割り当て、乗り場呼びをエレベータに割り当て、前記運行時間の割当て目標値を平均値において実行し、これにより前記エレベータグループのエネルギー消費を減少させることを特徴とする乗り場呼びを割り当てるエレベータグループ制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該制御方法は、前記乗り場呼びをエレベータに割り当てて、前記エレベータの走行ルートの前記エネルギー消費が最小になり、前記所定の運行時間の長期平均値が前記目標値を満たすことを特徴とする制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、該制御方法は、前記用いられた運行時間は、前記呼び時間、乗客待ち時間、走行時間または搭乗時間であることを特徴とする制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、該制御方法は、エレベータルートを選択し、損失項J=WT・TN(R)+WE・EN(R)が最小になり、ただし、TN(R)は、ルート選択肢Rについて呼び時間の正規化された合計値であり、EN(R)は、選択されたルート選択肢Rからもたらされる正規化エネルギー消費量であり、WTおよびWEは、0≦WT≦1およびWE=l-WTとなる、TN(R)およびEN(R)の重み係数であることを特徴とする制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、WTおよびWE は、制御装置により積分で決まり、該制御装置において、実際の運行時間を前記目標値と比較し、これらの間の差を積分し、前記制御装置から得られた制御信号uは、u=WEのとき、運行時間最適化WT=1-WEのための重み係数に変換されることを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記目標値は、さまざまな時間帯、曜日および／または休日期間に基づいて変わるように定義されることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は、設定された乗客運行レベルの提供を企図した方法でエレベータかごに乗り場呼びを割り当てるエレベータグループの制御方法に関するものである。
【０００２】
エレベータ制御システムの多数のさまざまな任務の中で、その基本機能は、乗り場呼びの割当てである。呼び割当ての目的は、本システムを記述する特性を最適化することとなる方法で、エレベータかごに呼びを割り当てることである。従来、最も一般に用いられる特性は、呼び時間および乗客待ち時間と関連付けられる。典型的な解決策では、平均および分布をこれらの特性から算出する。
【０００３】
乗り場呼びの割当てにはさまざまな方法があり、各エレベータ会社は、この任務を実施する独自の方法を有している。しかし、これらのさまざまな方法のすべてに共通の特徴は、それらが各方法に特徴的な多数のパラメータを含んでいることであり、これらのパラメータを使用して、用いた方法の操作に影響を及ぼす。さまざまなトラヒック状況において、その状況に適切なパラメータの組合せを適用する配置を用いることができる。この目的は、建物における現況のトラヒック状況にシステムを適合させることである。
【０００４】
従来の制御システムでは、トラヒック検出器がエレベータシステムの操作および状態を監視し、現況のトラヒックのタイプや強度を判定している。監視すべきものは、典型的には、乗り場呼びや、かご呼び、エレベータ負荷などである。検出されたトラヒックタイプに従って、このトラヒックタイプに合わせたパラメータの組合せが適用される。たとえば、外出ピークトラヒック中に用いられるパラメータの組合せは、玄関フロアへ向かう走行方向の乗り場呼びに対して、玄関フロアから発する呼びよりも高い重みを与えることがある。ピーク時間では、より多くの重みをエレベータかごにおける乗客の走行時間に与えることがある。目的が２以上の数量を同時に最小化することであると、採用した方法は、マルチ・ゴール最適化と呼ばれる。
【０００５】
上述の方法における問題は、各トラヒック状況に応じたパラメータの組合せの実際の値を定義することが困難なことであり、前記のパラメータの組合せは、パラメータバンクに蓄えられている。これらのパラメータは、建物の種類、フロアの数、建物における各フロア間の乗客の分布、ひとつのエレベータグループにおけるエレベータの数、および各エレベータの特性などの要素の影響を受けやすい。さらに、建物における実際のトラヒックは、変わりやすく、人数の分布は、長期的に一定でなく、トラヒック検出器の操作は、不正確になりやすく、また誤検出や検出遅延をしやすい。
【０００６】
実際には、パラメータバンクにおけるパラメータの組合せは、個々の設定でなく最多の便において合理的に機能する、妥協値を割り当てなければならない。これらのパラメータ値は、たとえば、シミュレーション操作や熟練の経験に基づいて、組み合わせることができる。これらのような平均的なパラメータ値は、建物やエレベータグループのそれぞれの場合において、最適な操作にならないことは明らかである。
【０００７】
トラヒックタイプに基づいたパラメータの組合せの変更に伴うもうひとつの問題は、重み付けすべき数量の選択、およびその重み付けの査定である。最適化すべき多数の数量は、呼び時間、推定の乗客待ち時間、搭乗時間、走行時間、停止の数、かごの負荷、同時に動作するかごの数、および乗り場呼びなどから検出することができる。これらの数量のうちのどれを、各トラヒック状況においてどの程度、重み付けすべきだろうか？  その数量や重みを選択し、前もって定める場合、これは、設計者の行う事前選択であり、必ずしも建物の所有者の要求と一致するものではない。一方、最適化すべき数量が、前もって定められるものではないならば、可能な取り組み方は、建物の操作員に少し裁量を与えて、さまざまなトラヒック状況における重みについて自身で決めさせることである。しかし、その調整、および全体として問題の複雑さのために、これは、合理的な選択肢ではない。
【０００８】
本発明の目的は、上述の欠点の一部を取り除くことである。特に本発明の目的は、新たなタイプのエレベータグループ制御方法を明らかにすることである。このエレベータグループでは、互いに正反対の二つの目標点を最適化し、それぞれの場合に、これら正反対の目標点が互いに関連してどのように重み付けされるかに応じて、全体として最適な結果を得ることが可能である。
【０００９】
本発明の構成要件に関しては、請求の範囲を参照する。
【００１０】
本発明におけるエレベータグループ制御方法において、乗り場呼びを割り当てるために、目標値をエレベータグループの所定の運行時間に割り当てる。そこで、乗り場呼びを割り当てて、運行時間の割当て目標値が平均値に達するようにし、したがって、エレベータグループのエネルギー消費は減少する。運行時間として用いられる数量は、たとえば、呼び時間、乗客待ち時間、走行時間や搭乗時間でよい。
【００１１】
換言すれば、本発明の方法において、二つの同一尺度で測れない互いに正反対な数量、すなわち、時間とエネルギー消費を最適化する。本発明の方法において、これらの数量を同一尺度で測って互いに比較できるようにするために、各エレベータのルートRは、なるべく、損失項Jが最小になるように選ばれる。
【００１２】
J=WT・TN(R)+WE・EN(R)              (1)
TN(R)は、ルート選択肢Rについて呼び時間の正規化された合計値であり、同様に、EN(R)は、ルート選択肢Rに関連する正規化されたエネルギー消費量である。WTおよびWEは、上述の損失項の重み係数である。
【００１３】
0≦WT≦1 および WE=l-WT               (2)
個々の待ち時間は、指数的に分布するが、それらの合計値T(R)は、およそ正規分布となる。これは、それらが正規化TN(R)=(T(R)-μT)/σTの適用が可能であることを意味する。同様に、エネルギー項については、EN(R)=(E(R)-μE)/σEである。その期待値μおよび平均分散σは、１組の目標値全体、すなわち、現存の呼び状況において適用可能なルート選択肢の特性数である。実際には、ルート選択肢の数が有効な乗り場呼びの数とともに指数的に増加するため、サンプルの数量で間に合わせなければならない。たとえば、期待値の代わりに、サンプル平均値T￣およびE￣が用いられ、標準偏差の代わりに、サンプル標準偏差STおよびSEが用いられる。これはTN≒(T(R)-T￣(R))/ST(R)およびEN(R)≒(E(R)-E￣(R))/SE(R)をもたらし、ここで、Rは、統計的に発生したルート選択肢の数であり、このルート選択肢は、μおよびσについての確かな評価値を生ずるのに十分である。正規化の後、両最適化目標点は、およそ分布N(0,1)を表し、したがって、それらは問題なく合計することができる。
【００１４】
この方法で乗り場呼びを割り当てると、二つの極点、すなわち、WT=1およびWE=0である状況、ならびにWT=0およびWE=1である状況を、本システムの操作において監視することができる。前者の状況では、最適化工程は、呼びのための合計待ち時間ができるだけ短くなるエレベータルートを見出す。後者の状況では、最適化工程は、エレベータのエネルギー消費量を最小にするようにルートを考え出す。図１にこれらの状況を示す。
【００１５】
図１において、横軸は、相対的なトラヒック強度をエレベータグループの理論上の輸送能力と比較して示す。そのトラヒックタイプは、出発トラヒックのみのものである。この曲線から、待ち時間の最適化およびエネルギー消費の最適化が互いに正反対の目標点であることがわかる。その目標点のうち、一つだけを最適化すると、他方の目標点は損なわれる。さまざまなトラヒックタイプについて、その曲線の形式および絶対値は、互いに異なるが、その操作の基本的な性質は、変わらないままである。
【００１６】
式２に従って重み係数WTおよびWEを選択することにより、図１における二つの極端な例の間で無段階で移動可能であることは明らかである。利用可能な操作範囲は、待ち時間およびエネルギー消費の両方に関して、この二つの曲線の間のエリアに制限される。たとえば、60％の強度の点で利用可能な操作範囲は、図１における矢印によって示される。原則としては、任意に選択されたトラヒックのタイプおよび強度について、エネルギー最適化のみから待ち時間最適化のみへの、システムの無段階推移を表す別の特性曲線を描くことができる。
【００１７】
しかし、現在、最適化すべき二つの数量しかなく、それぞれの重み係数の変更により待ち時間最適化のみからエネルギー最適化のみへ無段階で移動することができるが、重み係数WTおよびWEをどのように決めるかという難しい問題が残る。所定の検出トラヒックタイプのための重み係数は、この特定の建物に適合するために、どんな根拠で組み合わせなければならないか？。
【００１８】
任意に組み合わされた重み係数に伴う問題は、目指すべき、より高いレベルの目標点がないことであり、代わりに、多数の多少とも別々の最適化すべき数量だけがある。本発明の方法において、出発点は、乗り場呼びの割当てを目指すことであり、その方法は、たとえば待ち時間などの、所定の平均乗客運行時間がトラヒックの状況および強度にかかわらず一定のレベルのままであるような方法でよい。図１に含まれる曲線は、平均乗客待ち時間が20秒として定義される状況を表している。
【００１９】
現況のトラヒック状況に適合する係数WTおよびWEを選択することにより、待ち時間に関して設定した目標値に到達すること、ならびに同時に乗客の輸送に必要なエネルギーを節減することができる。図１における両方の曲線は、目標時間をほとんど100％のトラヒック強度に至るまで維持できるとともに、乗客輸送に必要なエネルギーが減少することを明りょうに表している。この減少は、60％未満のトラヒック強度レベルで重要である。トラヒック強度の増加に従って、結局は、設定目標値が待ち時間最適化のみの場合を経てさえも到達できないポイントに達する。
【００２０】
このように、多少とも別々の最適化すべき数量を利用することができ、より高いレベルの目標値、すなわち平均待ち時間に到達する、接続原理が見出された。しかし、まだ、さまざまなトラヒック状況における実用値WTおよびWEをどのように決めるかという問題が残る。
【００２１】
本発明における方法において、好ましくは、トラヒックの検出およびそれに関係するパラメータの組合せは、制御工学で知られる方法により、効果的になくなる。制御工学における目的は、制御された数量が可能な限り目標値近くにとどまるように、工程を制御することである。その考え方は、制御された数量を設定値と比較し、それらの間の誤差から制御信号を形成し、これによって、本システムの操作を適切に命令してその設定値と制御された数量との間の誤差をなくすことができることである。
【００２２】
図２では、本発明によれば、別個のトラヒック検出はなく、本システムは、工程自身における両方の変化および外部の要因の影響を受けなくなる。これは、その工程が設定目標値に到達できる範囲においてのみ、当然に適用される。
【００２３】
乗客輸送工程において、制御すべき数量は、好ましくは、本システムにおいて走行する乗客の平均待ち時間である。この数量の計測は、乗り場呼びボタンを経て得られる。呼びが作動するのは、本システムに入っている乗客が呼びを発するときであり、また、消勢するのは、割り当てられたエレベータが減速を始めて目標フロアで止まり、それにより呼びをリセットするときである。このように実行された個々の待ち時間は、設定目標時間と比較される。
【００２４】
この測定は、多量のノイズを含み、換言すれば、実行された個々の呼び時間がゼロから90秒を超えるような値に変わり、それゆえ、三つの可能PID制御ブロックのうち積分ブロックのみが用いられる。積分ブロックは、平均誤差をゼロにする。本発明の方法では、積分時定数を選択することが必要であり、この時定数の長さは、個々のノイズ測定が制御信号uに強すぎる影響を与えることは確実にないほど十分に長いが、本システムがトラヒックのタイプおよび強度に生じる変更に確実に反応するほど依然として十分に短い。
【００２５】
積分制御装置から得られた制御信号uは、式２に従って、待ち時間最適化係数WTに変換される。誤差eの積分は、その特性曲線に沿ってあるポイントへ向かう工程を駆動し、そのポイントで誤差eはゼロになる。たとえば、実行された呼び時間の平均が目標値から遅れる傾向にあるならば、これは、本システムが、たとえば、低いトラヒック強度の結果として、良好すぎるほど機能することを意味し、このとき誤差eは、正方向に増大する。この結果として、重み係数WTは増加し、同時に、WEは減少する。したがって、待ち時間のための特性曲線は、より長い待ち時間へと発達し、換言すれば、ルート選択肢の選択におけるエネルギー消費の重要性は増加し、同時に、待ち時間の重要性は減少する。
【００２６】
図３において、重み係数は、最初の40呼の間に正しい範囲で１つの値をとる。この後で、制御装置は、目標値で、相対的に正確な待ち時間の長期平均を保つことができる。この安定ポイントの後に処理された40〜80呼を検査して、それぞれの待ち時間の平均が20であることを検出する。これに対して、待ち時間計測には非常にノイズがあるので、短期間の部分的トラヒック変動は避けることができない。これは、最終的な目的でもないが、その目的は、運行の長期平均を設定レベルにすることであり、このように、その目的は明りょうに実行される。
【００２７】
エレベータグループを制御する本発明の方法を用いることによって、制御目標時間が20秒のときに、30〜40％のエネルギー節約を達成することができる。このように、本発明のエレベータグループ制御方法は、全体としてエレベータグループの運行レベルを実質上は損なうことなく、エネルギー消費において非常に重要な節約をもたらす。
【００２８】
本発明の方法により達成された意外に大きなエネルギー節約は、本発明で発見された後述の要因に基づいている。エレベータグループは、建物のピークトラヒック状況における輸送要求に応じて、ならびにピークトラヒック時間中に許容可能な運行レベルを提供するよう設計される。他のトラヒック状況では、従来のエレベータグループ制御は、乗客を依然として可能な限り効率よく処理するという意味では、過剰な容量を提供する。これは、非常に短い待ち時間および高いエネルギー消費をもたらす。低い運行レベル条件をより軽いトラヒックの時間中に適用するならば、すなわち、常には運行を可能な限り速く提供しないならば、この過剰容量は、エネルギー消費の節約に変換することができる。
【００２９】
本発明の方法により達成されるエネルギー節約の根本的な理由は、エレベータ動作の非対称的な性質である。エレベータは、かごが半負荷で運ばれるときに、かごおよびカウンタウェイトが釣り合いを取るような方法で設計される。実際の乗客トラヒックでは、かご負荷は、ほんのまれにしか、エレベータと釣り合う重量を持たない、すなわち、一般的に、エレベータは、一方の方向では他方の方向より軽く移動する。換言すれば、一方の方向に動作するエレベータは、他方の方向に動作するよりも少ないエネルギーを必要とする。
【００３０】
軽いトラヒック期間中は、かごは、一般的に非常に小さい負荷で動作する。換言すれば、かごおよびカウンタウェイトは、平衡状態からほど遠い。今や本発明の方法は、乗客は常に可能な限り速く運ぶべきという要求の軽減を提供して、建物におけるエレベータのルートは、エレベータがエネルギー消費の点では可能な限り有利なルートで走行し、しかし、設定目標時間を達成する目的で、設計および配置することができる。
【００３１】
本発明の方法により、エレベータグループ全体は、完全な制御にまとめることができる。本発明の方法により、本エレベータシステムがトラヒック状況にかかわらず乗客に提供する運行レベルを明示し、ならびにエレベータグループおよびその制御システムの過剰容量をより軽いトラヒック期間中にエネルギー節約に変換することができる。制御工学手段によると、本方法は、内部および外部の要因の両方の影響がなく、本システムの運行レベルを安定させる閉ループとして実現することができる。このように本発明の方法において、運行レベルは、待ち時間などの所望の平均運行時間を定義することにより、簡単に定義することができる。
【００３２】
本発明の方法において設定すべき目標値は、十分に一般的な性質のものであり、理解するのに合理的で簡単であるので、そのための簡単なユーザーインタフェースを構成することができ、ならびに建物の要員により目標待ち時間を設定することでさえできる。その目標時間について、使用者がプログラム可能なカレンダーを準備することも可能であり、さまざまな曜日や時間帯について、さまざまな運行レベルを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本システムの操作における二つの極端な例を示す図である。
【図２】エレベータグループにおける乗り場呼びの割当てに適合した制御工程を示す図である。
【図３】実際の待ち時間の長期平均値が目標値に相当するときの値を、重み係数がどのように自動的にとるかを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004520252.tif 000023
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004520252.tif 000025
【国際調査報告】
2004520252.tif 000026
2004520252.tif 000027