汪麗群，高穎，張潤良

（蘇州市職業(yè)大學機電工程學院（電梯學院），江蘇 蘇州 215104）

現(xiàn)在的寫字樓通常會安裝兩臺及以上的電梯并聯(lián)或群控運行來緩解交通壓力。但是，在早晚高峰時段，還是易出現(xiàn)交通擁堵，運行效率低，不能滿足大樓運力要求，解決電梯高峰擁堵仍然是一難題。故無論從乘客服務還是節(jié)能的角度出發(fā)，建立良好的電梯調(diào)度策略具有重要的意義。而建立合理的調(diào)度策略，需要獲取早晚高峰電梯交通流的特點及其變化規(guī)律，以選擇最優(yōu)的調(diào)度方案。本文針對某寫字樓中兩臺并聯(lián)電梯的交通流進行監(jiān)控分析，提出了一種早晚高峰電梯的調(diào)度策略。

1 早晚高峰期運行現(xiàn)狀分析

兩臺并聯(lián)電梯系統(tǒng)硬件結構如圖1所示。電梯通過PLC采集內(nèi)外呼、安全開關、平層開關等信號，進行處理驅(qū)動控制門機、曳引機等。在并聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)中，兩臺電梯通過RS485模塊進行通信傳輸調(diào)度信號，按照一定的調(diào)度原則進行分析計算，決定由哪臺電梯響應呼梯信號。其中，一臺PLC為通信主站，相應電梯為主梯；另一臺PLC為通信從站，相應電梯為副梯。

圖1 電梯并聯(lián)PLC控制系統(tǒng)硬件結構圖

該并聯(lián)系統(tǒng)采用的最小等待時間調(diào)度方法，即在產(chǎn)生呼梯信號后，先分別計算兩臺電梯到達召喚層的時間，將計算結果中能較快到達召喚層的電梯作為執(zhí)行該任務的電梯，使得候梯乘客等待時間最小。在電梯人流量不多的時候能夠?qū)崿F(xiàn)高效的調(diào)度，但是，在上、下班早晚高峰時段，客流量較大時，若還采用單一、固定的最小等待時間調(diào)度方法，則不能實現(xiàn)高效的調(diào)度，通常會發(fā)生以下情況。

早高峰時，客流方向上行占絕大多數(shù)，且1層會出現(xiàn)大量的呼梯信號，易出現(xiàn)當有一臺電梯停在一樓時，由于調(diào)度系統(tǒng)中，默認已有一臺電梯在1層，滿足最小等待時間原則，則另一臺電梯在響應完召喚后，都停在其他樓層等待召喚而不返回1層，易出現(xiàn)乘客滯留擁堵現(xiàn)象。

晚高峰時，客流方向下行占絕大多數(shù)，乘客由不可預測的樓層向一樓行駛，特別當電梯從較高樓層向較低樓層運行時，由于在較高樓層已經(jīng)滿載，較低樓層的乘客長時間無法乘到電梯，候梯時間較長。

早晚高峰時，由于寫字樓客流分布比較平均，這樣就會導致電梯頻繁在相鄰層站停梯上下乘客，電梯始終維持在低速運行，無法達到額定速度，造成運行效率的巨大浪費。

2 早晚高峰期電梯客流量的監(jiān)控分析

針對以上現(xiàn)象，為了更好地解決早晚高峰電梯擁堵問題，需要對電梯客流分布進行分析。高峰時期，電梯客流量與寫字樓的上下班時間段和各個樓層乘客人數(shù)分布相關。該寫字樓共10層，有兩臺并聯(lián)電梯進行載客，主出入口僅為一層大堂，無地下出入口。由于公司工作人員有固定的上下班時間，上班時間基本集中在8:00～9:30，下班時間基本在17:00～18：30。所以可以對以上兩個時間段之間，各層上下乘客人數(shù)進行監(jiān)控分析，即可獲取電梯客流的分布規(guī)律，設計出最優(yōu)的調(diào)度策略。

2.1 客流量監(jiān)控模塊設計

常見的電梯客流數(shù)據(jù)獲取方式主要可以分為兩類：人工獲取和自動獲取。通過人工調(diào)查統(tǒng)計的樣本數(shù)據(jù)準確性高，但費時費力，且不會根據(jù)實際情況進行數(shù)據(jù)實時調(diào)整。本文對電梯客流量統(tǒng)計方式進行了優(yōu)化設計，在原有的電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)中加入了客流量監(jiān)控模塊來進行自動獲取，該模塊硬件部分是由霍爾式稱重傳感器和PLC的模擬量模塊組成的，其安裝示意圖如圖2所示。在轎廂底部安裝了一個感應磁鐵,通過支架固定安裝稱重傳感器，通過模擬量模塊實時采集傳感器的信號。

圖2 客流量監(jiān)控模塊硬件安裝示意圖

當乘客進入轎廂，轎廂底部會發(fā)生形變，乘客們的質(zhì)量為G,此時，稱重傳感器至磁鐵的形變距離為D，相應的稱重傳感器輸出電壓信號為U，且U與D、G成線性正比關系。PLC中模擬量模塊通過實時采集傳感器輸出的電壓值U，再根據(jù) GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的規(guī)定，以一個乘客75kg的重量值進行換算，即可實時獲取到轎廂內(nèi)乘客人數(shù)信息。然后結合PLC實時采集電梯到達每層站次數(shù)及轎廂內(nèi)載重量的變化，進行數(shù)據(jù)處理，即可實時得到電梯在早高峰期的客流量數(shù)據(jù)以及各個樓層乘客人數(shù)分布。

本文主要采集上班早高峰客流量，在8:00～9:30時間段內(nèi)，分別統(tǒng)計主梯1層上行到高層運行周期的總次數(shù)K,以及每次在1層乘梯的人數(shù)N1k以及電梯上行到達M層后下客人數(shù)NMk，同理，副梯1層上行到高層運行周期的總次數(shù)P,以及每次在1層乘梯的人數(shù)N1P以及電梯上行到達M層后下客人數(shù)NMP。其客流量監(jiān)控軟件流程如圖3所示。

圖3 早高峰期客流量監(jiān)控軟件流程圖

2.2 客流量分布數(shù)據(jù)分析

將以上通過監(jiān)控模塊自動獲取的數(shù)據(jù)按式（1）處理可得早高峰乘梯的總人數(shù)n1，根據(jù)式（2）處理，nm為早高峰每層下客的人數(shù)，由此數(shù)據(jù)可知各個樓層乘客人數(shù)分布。通過一周時間的統(tǒng)計，可知該寫字樓一周內(nèi)早高峰乘梯的總人數(shù)在900～1000范圍內(nèi)，一周內(nèi)2～10層的下客人數(shù)有波動，但基本在80～110范圍內(nèi)，大部分樓層人數(shù)較為平均，以上分析結果為早晚高峰調(diào)度策略提供了數(shù)據(jù)基礎。此外，通過每天的實時監(jiān)控采集獲取偶爾的突發(fā)情況（人數(shù)的突變），能夠?qū)崟r調(diào)整。

3 并聯(lián)電梯早晚高峰調(diào)度策略

基于以上寫字樓的客流量數(shù)據(jù)分析，本文提出了一種并聯(lián)電梯早晚高峰調(diào)度策略，有效地緩解了早晚高峰期電梯運行效率低下、梯組能耗高、候梯時間長的情況。下面從早高峰、晚高峰兩種模式進行說明。

3.1 早高峰模式

綜合考慮了運行能耗低、1層候梯時間短、人性化設計、下行外呼信號等因素，并聯(lián)早高峰調(diào)度算法流程如圖4所示。

圖4 并聯(lián)早高峰調(diào)度算法流程

自動返1層：早高峰期間，大多數(shù)乘客從1層候梯，為了緩解1層的候梯擁堵現(xiàn)象，主、副梯在響應完所有的內(nèi)呼信號后，等待5秒若沒有呼梯信號，自動返回1層候客，這樣1層的乘客就可以通過兩臺電梯迅速分散乘梯到達目的地，保證乘客的候梯時間。

內(nèi)呼分區(qū)響應：由統(tǒng)計的客流量數(shù)據(jù)可知，早高峰期間大部分樓層下客人數(shù)較為平均，為了減少電梯在相臨層站之間的停站次數(shù)，將主、副梯分區(qū)調(diào)度控制，對整個高層建筑按樓層進行劃分，主梯只響應低樓層2～6層內(nèi)呼，副梯只響應高樓層7～10層內(nèi)呼。這樣，一方面，對1層乘客進行分流；另一方面，副梯直接以額定速度運行去達高層，提高了電梯早高峰期高層到達效率，降低主副梯頻繁制停的能耗。

副梯響應下行外呼：早高峰期間，客流方向上行占絕大多數(shù)，但偶爾也有下行信號，不能不進行響應，要進行調(diào)度分配。由于分區(qū)運行，副梯響應完高層內(nèi)呼，一般停至高層，根據(jù)順向截梯的調(diào)度原則，調(diào)度副梯響應下行。而主梯不響應下行外呼直接返回一層進行載客，重點緩解1層交通的擁堵。

3.2 晚高峰模式

不同于早高峰，晚高峰是由不可預測的樓層下行至1層。故綜合考慮了各層客流量分布、平均候梯時間短、上行外呼信號等因素，并聯(lián)晚高峰調(diào)度算法流程如圖5所示。

圖5 并聯(lián)晚高峰調(diào)度算法流程

（1）自動分區(qū)返候客層。由于之前客流量的監(jiān)控數(shù)據(jù)分析，一周內(nèi)2～10層的下客人數(shù)有波動，所以晚高峰時，根據(jù)當天早高峰統(tǒng)計的每層下客人數(shù)，自動調(diào)整分配主副梯的侯客層。其中主梯直接響應早高峰期間下客人數(shù)最高的層站進行候梯。而副梯則根據(jù)主梯?？康膶訑?shù)，進行高低樓層分區(qū)?？?。當主梯停靠2～6低樓層區(qū)時，副梯直接停靠至高樓層區(qū)頂層10層；當主梯?？?～10高樓層區(qū)時，副梯直接停靠至低樓層區(qū)中間層5層，從而為了保證下班高峰期較高樓層和較低樓層的乘客都可以快速地進行乘梯。

（2）有選擇地響應上行外呼。晚高峰期間，客流方向下行占絕大多數(shù)，但偶爾也有一些上行信號要進行調(diào)度分配。由于主、副梯是分區(qū)運行的，所以兩者都有可能在高樓層區(qū)，故將上行外呼分配給候梯層在高樓層區(qū)的梯子。同時遵循“順向截梯”的原則，可在從1層返回高樓層區(qū)的候梯層的時候進行順向響應該外呼信號，實現(xiàn)高效乘梯。

要實現(xiàn)以上功能，只需要將早晚高峰時段與其他時間段區(qū)分開處理，在原先的并聯(lián)算法中增加早晚高峰調(diào)度算法，在時間段8:00～9:30，17:00～18：30，自動調(diào)用該算法，采用以上早晚高峰調(diào)度策略，即可有效緩解高峰乘梯擁堵現(xiàn)狀。

4 結語

本文研究提出了一種并聯(lián)電梯早晚高峰調(diào)度策略，并應用于寫字樓兩臺10層電梯并聯(lián)控制中。首先，通過電梯客流監(jiān)控模塊自動獲取到早晚高峰期電梯客流量分布情況，然后基于該數(shù)據(jù)，設計了早晚高峰調(diào)度策略，該策略能夠優(yōu)化主副梯的路徑，減少候梯時間，降低能耗，實現(xiàn)高效乘梯，對于電梯的早晚高峰并聯(lián)控制研究具有一定的參考意義。