隨著樓宇層數及占地面積的增大，需要安裝多部電梯才能滿足建築物內乘客需求，因此多部電梯協調配合稱為電梯群。
基本介紹
- 中文名：電梯群
- 外文名：Elevator group
- 運行控制系統：單梯運行系統、電梯群控系統
- ECGS：電梯群控系統英文簡稱
- 控制策略：分區調度、智慧型算法等
- 交通模式：上行高峰、下行高峰、脫離高峰等
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電梯群控系統
電梯群控系統( ECGS) 是指將安裝在建築物內的3台或3台以上的一組電梯作為一個有機整體，使用一個自動控制系統調度每一台電梯的運行，目的是提高垂直交通系統的運行效率， 以較短的候梯時間和運行時間為乘客提供服務，以提高對乘客的服務質量,並減少能耗。
傳統的群控算法只有一個目標，即最小候梯時間。在現代高層建築的一些特定交通模式下，不可能要求每一部電梯服務每一個樓層，因為這樣會使每一部轎廂在其運行過程中停站數量大大增加，使電梯的運行周期變長，系統總體性能將隨之變差。因此電梯群控技術的研究具有重要的現實意義。
電梯服務過程可以描述為： 在隨機的時間和樓層，乘客隨機地到達電梯前廳， 發出上行或下行的層站呼叫，直到乘客進入轎廂按下轎廂呼叫按鈕之前，其目的層是不確定的， 而調度程式必須以一種基於全局系統最佳化的方式,通過選擇轎廂運動方向，對所有指派給它的當前方向上的層站呼叫提供服務。
電梯群的調度問題，實質上是一個在變化環境下的線上調度、資源配置及隨機最優控制的組合最佳化問題，對該問題複雜性的研究表明， 電梯群的調度問題屬於 NP-hard 問題。電梯指派發生時， 重要的性能指標是乘客平均候梯時間、系統服務時間和系統回響時間。電梯調度的目標是對群控系統時間序列性能指標的最佳化。
電梯群控系統的特點
電梯群控系統的特性主要表現為不確定性、信息不完備性、擾動性、多目標性幾個方面。群控系統歸根結底是屬於若干電梯之間的任務分配及調度問題，其複雜程度是由系統所運行的環境與自身特性所決定的。
1. 電梯運行過程中包含著許多的不確定性，體現在以下幾個方面：呼梯信號的產生時間和發生層數不確定、各層站的候梯人數不確定、乘客的目的樓層不確定。電梯交通系統中乘客的需求產生具有隨機性，這種隨機性主要體現在乘客到達層站的時間隨機、乘客所在的起始層隨機、乘客的目的層隨機等，但同時這些隨機性也具有一定約束，例如在上行高峰模式下，乘客的起始樓層大多數穩定在大廳層站位置；在上班時間範圍中，選擇某一層作為目的層的人數基本穩定。因此電梯交通系統的隨機性表現為具有一定規律的隨機性。這些不確定的因素對群控系統調度派梯、預測時間等造成直接的影響，群控算法的目標就是使控制系統在不確定性因素存在的情況下
給出最優控制效果。
2. 群控系統的不完備性表現在：不能夠準確獲取當前轎廂中乘客的數量；乘客在進入轎廂之前沒有輸入目標層信息，做出派梯策略所依賴的乘客數據信息不完備。
3.群控系統中的擾動可以出現在任意時間，例如：乘客輸入了錯誤的呼梯請求，需取消錯誤輸入並進行新的呼梯請求；乘客在出入轎廂時保持了較長時間的開門狀態，使得該時段內的派梯策略不能達到預計的服務效果等。
4.群控系統含有若干控制目標，各控制目標之間的聯繫相互交錯，所以設計群控系統時需對控制目標進行綜合考慮，控制目標的表現形式多樣化，主要包含以下幾個方面：
（1）平均候梯時間短。候梯時間是指產生乘梯需求開始，至群控系統指派的轎廂到達該乘客所在位置回響其服務請求時所耗費的時間。相關資料證明，乘客在等候電梯到達時的心理焦慮指數與等候時間的長短成正比，當等候時間超過一分鐘時，其心理焦慮度會快速的增加。候梯時間的平均值是衡量整個電梯群控制性能優劣的重要指標，體現了群控系統作為整體對召喚請求的服務水平。
（2）平均乘梯時間短。乘梯時間是指乘客從起始位置進入轎廂開始，至到達終點位置所消耗的時間。乘梯時間長短同樣會影響乘客的舒適度，乘坐過程中轎廂頻繁的開關門，可能導致乘坐至頂層的乘客較為焦慮，因此乘梯時間也應維持在合理範圍之內。
（3）維持較高的乘客輸送能力。輸送乘客是電梯群控的本職任務，需要對各種不同的客流交通情況做出細緻分析，在任何情況下均能做出合適的派梯策略，使乘客運輸能力始終保持在較高水平，例如在上行尖峰時段電梯上行至最高層之後無論是否有呼叫請求，均自動返回底部樓層等候，使得下一批乘客到達時不必經歷過長的等候時間。
（4）保持適中的轎廂擁擠度。轎廂內過度的擁擠同樣會影響乘客乘梯滿意度，而且會加重轎廂負荷，帶來更大的機械磨損。
（5）系統能耗較低。電梯的能耗與所採用的硬體、機械結構、控制算法等因素都有關係，如最開始的組電動機-發電機能耗很大，且控制方式簡陋，效率較低；而現在多採用無齒輪電機，利用 VVVF 變頻驅動方式，使得電梯能耗大大降低。控制算法對系統能耗的影響也不容小覷，電梯停靠次數的控制、速度切換的控制等均與系統能耗有直接關聯，合理地設計群控系統與調度方式是降低電梯能源消耗的重要手段。
電梯群控系統設計主要考慮的問題
1) 電梯動態特性：額定速度、加速度、運動時間、載入/卸載乘客數量；
2) 評價準則： 平均候梯時間、長候梯率、能耗統計值；
3) 評價方法：主要有仿真方法、模糊專家系統方法和神經網路方法；
4) 層站呼叫指派方法(HCAM)： 當一個新的層站呼叫發生時， HCAM 需完成 3 個步驟: 輸入當前交通條件、性能預測及確定服務轎廂；
5) 交通量的自適應性： 用已知的當前交通數據預測層站呼叫的發生情況， 估計可能的指派而後作出決策；
6) 再指派能力： 根據最新的系統條件重新作出指派。
電梯交通模式
1) 上行高峰交通模式：所有的乘客均由建築物底層（基站）大廳進入轎廂，當電梯把乘客送至各自的目的層後，直接返回基站， 重複執行運送基站乘客的工作；
2) 午餐交通模式：所有乘客到底層用餐之後返回各自的樓層；
3) 下行高峰交通模式： 所有乘客都運行至基站；
4) 層間交通：這種模式的主要特點為上行和下行乘客所占比例大致相當，且乘客數量具有隨機性，各層之間的交通需求基本平衡，此模式情況下不能對乘客的服務需求層做出準確預測。
5) 空閒交通： 樓層的客流稀少， 不足以使用全部電梯，而讓其餘的電梯正常服務 。
其中上行高峰與下行高峰不是簡單的順序倒置，下行高峰有多個到達( 起始) 樓層， 而只有一個目的層；上行高峰僅有一個到達樓層而有多個目的樓層，這種區分的意義在於準確估計乘客平均候梯時間。交通模式的識別是電梯群控系統的一項重要內容，是調度策略最佳化的必要前提。
