陳繼文，王 磊，李 鑫，鞏玉濱，常國雷，李凱凱

（1.山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101；2.山東省綠色制造工藝及其智能裝備工程技術(shù)研究中心，山東濟(jì)南250101；3.山東信息通信技術(shù)研究院管理中心，山東濟(jì)南250101）

隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑的規(guī)模不斷擴(kuò)大，功能日益綜合。從建筑學(xué)角度來看，環(huán)形建筑有利于減小風(fēng)的阻力，降低高樓風(fēng)的形成概率；同時，環(huán)形建筑具有未來感十足的空間形象，更符合大眾的審美標(biāo)準(zhǔn)。因此，在大中型城市中越來越多的環(huán)形建筑（如大型體育中心、藝術(shù)中心及會展中心等）拔地而起［1］。環(huán)形建筑（如圖1所示的東莞市光啟科學(xué)中心和圖2所示的濟(jì)南市高新齊魯軟件園等）往往具有較大的建筑半徑，而建筑高度略低，這對建筑內(nèi)水平方向的交通運(yùn)輸能力提出了較高的要求［2］。

圖1 光啟科學(xué)中心Fig.1 Guangqi Scientific Center

圖2 濟(jì)南市高新齊魯軟件園Fig.2 Jinan High-tech Qilu Software Park

電梯作為高層建筑內(nèi)必不可少的交通運(yùn)輸工具，能夠有效地解決建筑內(nèi)人員、貨物的運(yùn)輸問題［3］。傳統(tǒng)電梯只能在電梯井道內(nèi)實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)輸，僅能通過提高電梯運(yùn)行速度、增加電梯數(shù)量及加大電梯轎廂負(fù)載來緩解大客流運(yùn)輸壓力，但不能實(shí)現(xiàn)水平方向的運(yùn)行，難以滿足現(xiàn)代高層建筑的運(yùn)輸需求［4］。

RGV（rail guided vehicle，有軌制導(dǎo)車輛）廣泛用于高密度儲存?zhèn)}庫之間的物料運(yùn)輸。RGV可在軌道上平穩(wěn)快速地運(yùn)行，能夠大幅提高倉庫間貨物的運(yùn)輸效率［5］。TRIZ（Teorija Rezhenija Inzhenernyh Zadach，發(fā)明問題解決理論）是由蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒等通過總結(jié)技術(shù)發(fā)展進(jìn)化所遵循的規(guī)律而提出的解決各種矛盾和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論［6］，該理論強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際問題，特別是發(fā)明問題，并通過解決發(fā)明問題來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。TRIZ闡述了發(fā)明問題解決的過程、支持工具等，是世界級的創(chuàng)新方法，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域［7］。

本文擬以TRIZ為指導(dǎo)，在傳統(tǒng)電梯的基礎(chǔ)上，提出一種基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)電梯在環(huán)形建筑內(nèi)的垂直和水平運(yùn)行，并對其調(diào)度策略進(jìn)行分析和研究。

1 TRIZ簡介

TRIZ著力于強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。與傳統(tǒng)創(chuàng)新方法（如頭腦風(fēng)暴法、試錯法等）不同，TRIZ經(jīng)過七十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為較為完善的創(chuàng)新理論體系，其含有一整套用于分析問題和解決問題的算法和工具，能夠解決實(shí)際發(fā)明問題［8］。其中：問題分析工具包括矛盾分析、物-場分析、功能分析和因果分析等，這些工具能夠?qū)Υ鉀Q的技術(shù)系統(tǒng)問題進(jìn)行分解分析，并建立相關(guān)的問題模型［9］；問題求解工具包括發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法、科學(xué)原理知識庫、技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理和物理矛盾分離方法等，針對運(yùn)用問題分析工具建立的問題模型，選擇相應(yīng)的問題求解工具來獲取問題的解決方案。此外，TRIZ中還包括最終理想解法、資源分析法、九屏幕法、聰明小人法和尺寸-時間-成本法等創(chuàng)新思維工具，可幫助設(shè)計(jì)人員拓展創(chuàng)新思維，突破思維慣性［10］。

基于TRIZ的發(fā)明問題求解流程如圖3所示。本文將選用TRIZ中的因果分析、技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理和物理矛盾分離方法來解決環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低的問題：利用因果分析對工程問題進(jìn)行識別，確定要解決的關(guān)鍵問題；使用技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理和物理矛盾分離方法進(jìn)行求解并生成解決方案，并對最終的解決方案進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。

圖3 基于TRIZ的發(fā)明問題求解流程Fig.3 Solution process of invention problem based on TRIZ

2 基于TRIZ的問題分析

因果分析是一種研究事物發(fā)展結(jié)果與產(chǎn)生原因之間的關(guān)系，并對影響因果關(guān)系的因素進(jìn)行分析的方法。因果分析始于由項(xiàng)目目標(biāo)決定的初始缺點(diǎn)，通過分析其影響因素得出中間缺點(diǎn)，進(jìn)而繼續(xù)挖掘下一層級的影響因素，直至得到末端缺點(diǎn)。因果分析的目的是梳理問題中隱藏的邏輯鏈及對應(yīng)形成機(jī)制，找出問題產(chǎn)生的根本原因，然后從梳理出的邏輯鏈及形成機(jī)制中找到可解決問題的所有可能的突破點(diǎn)，最終找到最優(yōu)突破點(diǎn)［11］。

本文選用因果分析中的因果鏈分析，從最表層的待解決問題——環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低出發(fā)，尋找該問題產(chǎn)生的直接原因，然后以這些原因?yàn)榻Y(jié)果，繼續(xù)尋找產(chǎn)生這些結(jié)果的原因，重復(fù)上述過程直至找到環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低的根本原因。當(dāng)導(dǎo)致問題產(chǎn)生的原因有多個時，通過“and”（多個原因同時存在才會導(dǎo)致問題產(chǎn)生）或者“or”（多個原因只要有一個存在就會導(dǎo)致問題產(chǎn)生）來連接它們［12］。環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低的因果鏈模型如圖4所示。由圖4可知，環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低的主要原因是：1）相比于普通建筑，環(huán)形建筑內(nèi)人員需要移動的距離過長；2）現(xiàn)有的垂直電梯暫時無法實(shí)現(xiàn)橫向移動，現(xiàn)有的橫向自動人行道無法實(shí)現(xiàn)環(huán)形移動，即暫無有效的可實(shí)現(xiàn)環(huán)形橫移的交通工具。

由因果鏈分析結(jié)果可知，環(huán)形建筑內(nèi)人員的移動距離較長，而安裝的多部電梯之間獨(dú)立運(yùn)行，缺乏合理的連接。若想實(shí)現(xiàn)電梯的環(huán)形橫移，必須對現(xiàn)有電梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。基于此，提出一種環(huán)形橫移式電梯：在2個垂直電梯之間加裝環(huán)形橫移通道，當(dāng)電梯需要環(huán)形橫移時，其轎廂進(jìn)入環(huán)形橫移通道即可實(shí)現(xiàn)環(huán)形橫移。環(huán)形橫移式電梯的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖4 環(huán)形建筑內(nèi)人員移動效率低的因果鏈模型Fig.4 Causal chain model of low personnel movement effi-ciency in the annular building

圖5 環(huán)形橫移式電梯的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure diagram of annular transverse elevator

3 基于TRIZ的問題求解

TRIZ將常見的矛盾分為2類：技術(shù)矛盾和物理矛盾［13］。當(dāng)技術(shù)系統(tǒng)中的某一特性或參數(shù)被改善時，系統(tǒng)中的另一特性或參數(shù)惡化，這種矛盾為技術(shù)矛盾。技術(shù)矛盾主要描述技術(shù)系統(tǒng)中2個特性或參數(shù)之間的矛盾，即技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部的矛盾。在很多情況下，被改善的參數(shù)為技術(shù)系統(tǒng)的功能或效果等，而惡化的參數(shù)需客觀判斷［14］。物理矛盾是指對一個技術(shù)系統(tǒng)中的同一個參數(shù)提出了相反或不同的要求，即物理矛盾表征的是對技術(shù)系統(tǒng)中同一個參數(shù)提出相互排斥需求的一種物理狀態(tài)［15］。

3.1 技術(shù)矛盾求解

環(huán)形橫移式電梯可大幅縮短電梯同層移動的時間，但是由于電梯內(nèi)僅有1個轎廂，當(dāng)該轎廂進(jìn)入環(huán)形橫移通道后，垂直井道內(nèi)無轎廂運(yùn)行，這增加了垂直方向上乘客的候梯時間。環(huán)形建筑內(nèi)電梯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，雖提高了人員的橫向移動效率，但降低了電梯在垂直方向上的運(yùn)行效率，這兩者之間的矛盾屬于技術(shù)矛盾，可將該技術(shù)矛盾歸納為環(huán)形建筑內(nèi)電梯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)導(dǎo)致電梯垂直方向上的時間損失。查詢TRIZ中由39個通用工程參數(shù)組成的矛盾矩陣表可知，可用于解決該技術(shù)矛盾的發(fā)明原理為No.10預(yù)先作用、No.14曲面化、No.17多維化及No.34拋棄與再生。

根據(jù)No.17多維化原理［14］，提出將普通單轎廂電梯改為循環(huán)式多轎廂電梯的設(shè)計(jì)方案：將垂直井道改為垂直循環(huán)井道，在垂直循環(huán)井道的拐角處設(shè)置環(huán)形橫移通道，同時在井道內(nèi)部設(shè)置多個垂直轎廂和橫移轎廂，且轎廂可在井道頂層和底層進(jìn)行換向［16］。電梯正常運(yùn)行時，垂直轎廂和橫移轎廂在垂直循環(huán)井道內(nèi)垂直循環(huán)運(yùn)行，當(dāng)乘客有橫移需求時，橫移轎廂進(jìn)入環(huán)形橫移通道以實(shí)現(xiàn)環(huán)形橫移。循環(huán)式多轎廂電梯的轎廂采用直線電機(jī)驅(qū)動［17］，直線電機(jī)的動子安裝在轎廂背面的旋轉(zhuǎn)裝置上，直線電機(jī)的導(dǎo)軌鋪設(shè)在垂直循環(huán)井道壁上，在井道拐角處安裝換向裝置。當(dāng)電梯轎廂到達(dá)換向處時，轎廂由井道壁上的鎖止裝置固定，導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)換向并帶動直線電機(jī)換向，換向完成后鎖止裝置松開，直線電機(jī)驅(qū)動轎廂運(yùn)行。運(yùn)用多維化原理改進(jìn)的電梯結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 運(yùn)用多維化原理改進(jìn)的電梯結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Structure diagram of elevator improved by multi-di-mensional principle

將環(huán)形建筑內(nèi)的普通單轎廂電梯設(shè)計(jì)為循環(huán)式多轎廂電梯，解決了傳統(tǒng)電梯單個轎廂占用單個井道所導(dǎo)致的建筑空間浪費(fèi)問題，大幅縮短了垂直方向上乘客的候梯時間，提高了垂直方向的運(yùn)行效率，減少了時間損失。但是，由于垂直循環(huán)井道與環(huán)形橫移通道的連接處需設(shè)置為通孔以保證橫移轎廂通過，使得驅(qū)動轎廂運(yùn)行的直線電機(jī)的導(dǎo)軌無法在該處鋪設(shè)，即此處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，說明電梯結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。對時間損失和電梯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性這一技術(shù)矛盾進(jìn)行分析，查矛盾矩陣表可知，可用于解決該技術(shù)矛盾的發(fā)明原理為No.3局部質(zhì)量、No.5組合、No.22變害為利及No.35狀態(tài)和參數(shù)變化。

選用No.3局部質(zhì)量原理和No.5組合原理［14］對電梯結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。首先，應(yīng)用No.3局部質(zhì)量原理中使物體各部分均處于完成各自動作的最佳狀態(tài)的原理，提出將環(huán)形橫移通道與垂直循環(huán)井道拆分為2個獨(dú)立的部分，使得環(huán)形橫移通道和垂直循環(huán)井道均處于最佳狀態(tài)，以解決其連接處直線電機(jī)導(dǎo)軌無法鋪設(shè)的問題；然后，應(yīng)用No.5組合原理中在空間上將相同操作組合在一起的原理，將橫移轎廂進(jìn)入環(huán)形橫移通道的過程與轎廂在垂直循壞井道內(nèi)換向的過程組合，即在垂直循環(huán)井道與環(huán)形橫移通道的連接處設(shè)置轎廂緩沖區(qū)，當(dāng)橫移轎廂需要從垂直循環(huán)井道進(jìn)入環(huán)形橫移通道時，橫移轎廂在原有的換向處進(jìn)行換向后進(jìn)入緩沖區(qū)，在保證不影響垂直循環(huán)井道內(nèi)其他轎廂運(yùn)行的前提下，在緩沖區(qū)內(nèi)等待進(jìn)行環(huán)形橫移動作。運(yùn)用局部質(zhì)量原理和組合原理改進(jìn)的電梯結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 運(yùn)用局部質(zhì)量原理和組合原理改進(jìn)的電梯結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Structure diagram of elevator improved by local mass principle and combination principle

將環(huán)形橫移式電梯設(shè)計(jì)為循環(huán)式多轎廂結(jié)構(gòu)，并對環(huán)形橫移通道的位置進(jìn)行了合理安排，實(shí)現(xiàn)了電梯在垂直方向上的快速運(yùn)行。但是，對于橫移轎廂進(jìn)入環(huán)形橫移通道的過程及橫移轎廂在環(huán)形橫移通道內(nèi)的運(yùn)行方式等仍需繼續(xù)改進(jìn)。

3.2 物理矛盾求解

解決物理矛盾的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離，分離原理是解決物理矛盾的重要方法?？赏ㄟ^查矛盾矩陣表或者直接查40條創(chuàng)新原理來尋找解決物理矛盾的工具，即獲取解決物理矛盾的發(fā)明原理［14］。通過分析可知，循環(huán)式多轎廂電梯橫向運(yùn)行時要求橫移轎廂先直線運(yùn)行至緩沖區(qū)，再進(jìn)入環(huán)形橫移通道進(jìn)行環(huán)形運(yùn)行，即要求橫移轎廂既能直線運(yùn)行又能環(huán)形運(yùn)行，這兩者之間的矛盾屬于物理矛盾，該矛盾主要體現(xiàn)為運(yùn)行方向上的沖突，可選用空間分離原理來解決。空間分離原理是將矛盾雙方在不同的空間分離，以解決問題或降低問題的難度［17］。可用于解決上述物理矛盾的發(fā)明原理為No.1分割、No.2抽取、No.3局部質(zhì)量、No.4對稱性、No.7嵌套、No.13逆向思維、No.17多維化、No.24中介物、No.26復(fù)制及No.30柔性外殼或薄膜。解決橫移轎廂運(yùn)行方向矛盾的流程如圖8所示。

圖8 解決橫移轎廂運(yùn)行方向矛盾的流程Fig.8 Process for solving contradiction of operation direc-tion of horizontal moving cage

根據(jù)No.24中介物原理中使用中介物完成所需動作的原理，基于現(xiàn)有的RGV等有軌道的交通運(yùn)輸工具［18］，提出一種基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯設(shè)計(jì)方案，利用轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂運(yùn)載橫移轎廂來實(shí)現(xiàn)電梯的環(huán)形運(yùn)行。在環(huán)形橫移通道上鋪設(shè)軌道，采用輪軌驅(qū)動技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂在環(huán)形橫移通道上的快速運(yùn)行。根據(jù)RGV的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂底部安裝驅(qū)動裝置并采用單側(cè)驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置外側(cè)的2個輪子有電機(jī)驅(qū)動（驅(qū)動輪），內(nèi)側(cè)的2個輪子無電機(jī)驅(qū)動（從動輪）。轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂驅(qū)動裝置包括牽引支座、電機(jī)、防側(cè)翻輪、驅(qū)動輪、從動輪和導(dǎo)向輪等結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂上設(shè)置直線電機(jī)導(dǎo)軌，使得轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂可與緩沖區(qū)對接，對接完成后，橫移轎廂可直接從緩沖區(qū)橫移進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂，并在轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂的運(yùn)載下實(shí)現(xiàn)環(huán)形運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)橫移轎廂與直線電機(jī)導(dǎo)軌的對接，需要改變其中一處垂直循環(huán)井道的安裝方向，如圖9所示?；赗GV的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂結(jié)構(gòu)如圖10所示，其驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖9 運(yùn)用中介物原理改進(jìn)的電梯結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9 Structure diagram of elevator improved by intermedi-ary principle

綜上，通過對環(huán)形橫移式電梯的技術(shù)矛盾和物理矛盾的分析和解決，提出了一款基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯，其運(yùn)行流程如圖12所示。

圖10 基于RGV的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂結(jié)構(gòu)示意圖Fig.10 Structure diagram of transfer cage based on RGV

圖11 轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.11 Structure diagram of driving device of transfer cage

圖12 基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的運(yùn)行流程Fig.12 Operation process of annular transverse circulation el-evator based on RGV

4 基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于直線電機(jī)的電梯驅(qū)動技術(shù)

直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等領(lǐng)域。直線電機(jī)能夠直接產(chǎn)生直線運(yùn)動，無需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，適用于作直線運(yùn)動的場合［19］。國內(nèi)外專家學(xué)者對基于直線電機(jī)的電梯驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了深入的研究并已取得了開拓性的成果。例如：賈宏新［20］提出了一種基于圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)的電梯，并對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究；付強(qiáng)［21］基于永磁直線電機(jī)對電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并研究了由永磁直線電機(jī)驅(qū)動的電梯的速度波動以及電梯失控時的應(yīng)急響應(yīng)；蒂森克虜伯公司研發(fā)的MULTI磁懸浮電梯樣機(jī)采用直線電機(jī)來驅(qū)動轎廂的運(yùn)行與換向［22］，實(shí)現(xiàn)了轎廂在井道內(nèi)的循環(huán)運(yùn)行。

基于直線電機(jī)的電梯驅(qū)動技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)曳引鋼絲繩的限制，同時結(jié)合了直線電機(jī)驅(qū)動力大、安全性高、運(yùn)行噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，是電梯驅(qū)動技術(shù)的重大突破。

4.2 無繩提升安全保護(hù)技術(shù)

直線電機(jī)導(dǎo)軌上裝有鎖止裝置、位置檢測裝置（位置傳感器）和光電編碼器等。鎖止裝置在斷電時對電梯進(jìn)行鎖止保護(hù)，防止轎廂墜落；位置檢測裝置與電梯控制系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)時監(jiān)測轎廂位置，保證轎廂在合適位置處進(jìn)行停層動作；光電編碼器用于測量相鄰轎廂之間的距離以及轎廂的速度和加速度，當(dāng)相鄰轎廂間距離小于安全距離時，電梯控制系統(tǒng)控制直線電機(jī)運(yùn)行以使轎廂減速或制動，避免轎廂發(fā)生碰撞。

4.3 多轎廂換向技術(shù)

電梯轎廂在垂直循環(huán)井道頂層和底層換向時，轎廂先在換向處停住，鎖止裝置將轎廂固定，旋轉(zhuǎn)裝置和換向裝置同時轉(zhuǎn)動90°并與環(huán)形橫移通道對接，鎖止裝置取消鎖止，直線電機(jī)使能以驅(qū)動轎廂進(jìn)行環(huán)形橫移或垂直運(yùn)行動作?；赗GV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的轎廂換向流程如圖13所示，換向裝置動作過程如圖14所示。

圖13 基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的轎廂換向流程Fig.13 Cage reversing flow for annular transverse circula-tion elevator based on RGV

4.4 基于RGV的環(huán)形驅(qū)動技術(shù)

圖14 基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯轎廂換向時換向裝置動作過程Fig.14 Action process of reversing device during cage re-versing of annular transverse circulation elevator based on RGV

RGV按工作方式可分為直行穿梭車和環(huán)形穿梭車［23］，以RGV為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂驅(qū)動裝置外側(cè)的電機(jī)直接驅(qū)動其驅(qū)動輪，從動輪無驅(qū)動，僅起到從動作用；牽引支座連接驅(qū)動裝置與轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂；4個導(dǎo)向輪分為2組，每組2個，分別置于軌道的兩側(cè)，以確保驅(qū)動輪和從動輪能按照預(yù)定的環(huán)形軌道運(yùn)行；防側(cè)翻輪安裝在驅(qū)動輪與從動輪的一側(cè)，防止轎廂運(yùn)行時發(fā)生側(cè)翻。

RGV與電梯轎廂的結(jié)合是電梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的重大突破?；赗GV的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂綜合了RGV安全性高、可靠性高、快速準(zhǔn)確和成本低等優(yōu)點(diǎn)，能夠運(yùn)載橫移轎廂并進(jìn)行環(huán)形橫移?；赗GV的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂的環(huán)形運(yùn)行流程如圖15所示。

圖15 基于RGV的轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂的環(huán)形運(yùn)行流程Fig.15 Annular operation flow of transfer cage based on RGV

基于直線電機(jī)的電梯驅(qū)動技術(shù)、無繩提升安全保護(hù)技術(shù)、多轎廂換向技術(shù)和基于RGV的環(huán)形驅(qū)動技術(shù)等四大關(guān)鍵技術(shù)充分保證了基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可行性。相較于傳統(tǒng)曳引電梯，基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯具有更短的候梯時間、更小的振動噪聲和井道占用面積等優(yōu)點(diǎn)，雖然目前該類電梯僅處于工程試驗(yàn)階段，但其應(yīng)用前景可觀，可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

5 基于交叉控制的電梯轎廂調(diào)度策略

基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯運(yùn)行時需對垂直轎廂、橫移轎廂和轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂進(jìn)行實(shí)時調(diào)度?；诮徊婵刂撇呗裕?4］，提出了基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯轎廂的調(diào)度策略，為電梯轎廂規(guī)劃最優(yōu)調(diào)度方案，以協(xié)調(diào)各轎廂之間的運(yùn)行?；赗GV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的調(diào)度策略如圖16所示。

圖16 基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的調(diào)度策略Fig.16 Scheduling strategy of annular transverse circulation elevator based on RGV

由圖16可知，基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯的調(diào)度策略具體為：

S1：垂直循環(huán)運(yùn)行動作。垂直循環(huán)井道內(nèi)的垂直轎廂均獨(dú)立運(yùn)行，動態(tài)響應(yīng)乘客的指令。

S2：停層動作。當(dāng)垂直轎廂或橫移轎廂到達(dá)垂直移動乘客或橫向移動乘客的呼梯層時，若當(dāng)前轎廂不超載，則轎廂停層；當(dāng)垂直轎廂或橫移轎廂到達(dá)乘客的目標(biāo)層后，轎廂停層。

S3：當(dāng)有乘客按下廳外垂直呼梯按鈕時，就近的垂直轎廂到達(dá)呼梯層并進(jìn)行停層動作，然后垂直轎廂進(jìn)行開門動作，乘客進(jìn)入垂直轎廂，垂直轎廂進(jìn)行關(guān)門動作，乘客按下轎廂內(nèi)的選層按鈕以選定當(dāng)前井道內(nèi)的目標(biāo)層，電梯指令更新，清除此次已完成的垂直呼梯指令。

S4：當(dāng)有乘客按下廳外水平呼梯按鈕時，就近的橫移轎廂達(dá)到呼梯層并進(jìn)行停層動作，然后橫移轎廂進(jìn)行開門動作，乘客進(jìn)入橫移轎廂，橫移轎廂進(jìn)行關(guān)門動作，乘客按下轎廂內(nèi)的選層按鈕以選定另一井道內(nèi)的目標(biāo)層，電梯指令更新，清除此次已完成的橫移呼梯指令。

S5：橫移轎廂到達(dá)當(dāng)前井道緩沖區(qū)并進(jìn)行停層動作，等待緩沖區(qū)與轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂對接，對接完成后，橫移轎廂進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂，并在環(huán)形橫移通道上進(jìn)行橫移，待移動到目標(biāo)井道后，轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂停站并與緩沖區(qū)對接，橫移轎廂進(jìn)入目標(biāo)井道緩沖區(qū)，電梯指令更新，清除此次已完成的環(huán)形橫移指令。

S6：橫移轎廂到達(dá)目標(biāo)井道緩沖區(qū)后進(jìn)行停層動作，等待垂直循環(huán)井道換向裝置換向，換向完成后，橫移轎廂進(jìn)入垂直循環(huán)井道，指令更新，即橫移轎廂的橫移指令轉(zhuǎn)換為當(dāng)前井道的垂直停層指令。

由于橫移轎廂在水平方向需滿足橫移條件后才可進(jìn)行橫移動作，本文調(diào)度策略中橫移條件為橫移轎廂在當(dāng)前移動方向無順向截梯指令且執(zhí)行完垂直運(yùn)行指令。橫移轎廂進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂沿環(huán)形橫移通道運(yùn)行至另一垂直循環(huán)井道后，按照順向停層的原則響應(yīng)橫移轎廂內(nèi)乘客的指令。

6 結(jié) 論

針對大跨度環(huán)形建筑，根據(jù)TRIZ提出了一種基于RGV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯。在垂直方向上，該電梯打破了傳統(tǒng)曳引電梯的結(jié)構(gòu)形式，通過在單個井道中安裝多個轎廂實(shí)現(xiàn)了上下行分離和循環(huán)運(yùn)行，提高了電梯的運(yùn)輸效率；在水平方向上，通過架設(shè)環(huán)形橫移通道來連接垂直循環(huán)井道，并基于RGV設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)運(yùn)轎廂，實(shí)現(xiàn)了橫移轎廂在環(huán)形橫移通道上的運(yùn)行?；赗GV的環(huán)形橫移式循環(huán)電梯擺脫了傳統(tǒng)電梯垂直井道和曳引系統(tǒng)的束縛，可同時完成垂直方向和水平方向的運(yùn)輸任務(wù)，減少了橫移轎廂運(yùn)行時對垂直轎廂的影響，能夠有效提高環(huán)形建筑內(nèi)乘客的水平移動效率，從而使建筑內(nèi)乘客的整體移動效率提高，具有重要的理論和工程實(shí)踐價值。