引言

在越來越提倡以人為本、工匠精神的當(dāng)今社會 , 電梯運(yùn)行方式在用戶體驗(yàn)和耗能方面卻不盡如人意 ,這主要表現(xiàn)在高峰期時 ,外呼只考慮乘客"需求方向"和"呼梯層與轎廂當(dāng)前樓層距離"兩個因素 ,使得電梯調(diào)度形同虛設(shè) , 高峰期時電梯幾乎層層?？?另外 , 電梯滿載直駛功能常使次高層分配不到電梯 ,部分乘客常常反向截梯先行入梯 ,最終導(dǎo)致反向截梯現(xiàn)象嚴(yán)重 , 電梯路線規(guī)劃不合理 。但是 ,現(xiàn)在電梯統(tǒng)計數(shù)據(jù)能力缺乏且調(diào)用數(shù)據(jù)不方便 ,而實(shí)驗(yàn)室用的電梯模型也沒有模擬電梯等候廳的裝置 ,這就使得研究人員所做實(shí)驗(yàn)與真實(shí)情況存在較大差異。鑒于此 ,本文設(shè)計了一種包括模擬電梯等候廳裝置的電梯仿真模型。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

電梯仿真模型(圖1)模仿真實(shí)電梯的結(jié)構(gòu) ,符合《電梯制造與安裝安全規(guī)范》(GB 7588一2003)設(shè)計規(guī)范 , 結(jié)構(gòu)齊全 ,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際電梯的基本功能 。該仿真模型包括電梯模型和電梯等候廳模擬裝置、稱重裝置和底板等 , 電梯等候廳模擬裝置包括人體模擬裝置、電梯外召裝置。

1一 電梯模型;2一人體模擬裝置;3一 電梯外召裝置;

4一稱重裝置;5一底板。

圖1 電梯仿真模型

人體模擬裝置還包括導(dǎo)軌滑塊、導(dǎo)軌、固定支桿、固定套、固定板、氣缸、推板 ,導(dǎo)軌滑塊滑行于導(dǎo)軌上 , 固定支桿固定在導(dǎo)軌滑塊上 , 固定板通過固定套固定在固定支桿上 ,氣缸固定在固定板上 ,推板設(shè)置在氣缸活塞桿上。

人體模擬裝置的固定板與固定支桿還有固定套可拆卸連接 ,通過螺絲鎖緊固定板與固定套以固定在固定支桿上 ,可以松掉螺絲重新調(diào)整固定板位置再鎖緊 ,方便更好地拆卸更換。

電梯模型具有鋁型材構(gòu)成的井道框架 ,井道框架頂部安裝有曳引機(jī) ,曳引機(jī)的曳引輪連接有曳引繩 ,曳引繩連接有模型轎廂和對重裝置 ,通過導(dǎo)向輪提供穩(wěn)定的滑動 。通電時 ,在人體感應(yīng)器感應(yīng)范圍內(nèi) ,按動上行召喚按鈕或下行召喚按鈕 ,控制電路控制曳引機(jī)帶動模型轎廂到達(dá)指定樓層 ,對重裝置與模型轎廂相對運(yùn)動。

井道框架內(nèi)部有豎直設(shè)置的模型轎廂導(dǎo)軌 , 限定模型轎廂只能沿豎直方向移動 ,模型轎廂外側(cè)設(shè)置有模型滑塊 , 模型滑塊與模型轎廂導(dǎo)軌滑動連接 ,使得模型轎廂更容易上下運(yùn)動。

同時 ,井道框架的底部設(shè)有緩沖器 ,用于防止模型轎廂下行速度過快撞擊井道框架底部。頂部設(shè)置有信號燈 , 當(dāng)電梯載重達(dá)到預(yù)設(shè)值時 ,信號燈開啟: 當(dāng)使用滿載直駛功能時 ,信號燈開啟 ,并且只響應(yīng)特定樓層電梯外召。

井道框架頂部設(shè)有上極限保護(hù)開關(guān) ,底部設(shè)有下極限保護(hù)開關(guān) , 以保證模型轎廂運(yùn)行不超出行程 ,如果超出上限位或下限位 ,則電機(jī)會自動停止 ,不再工作。

井道框架在對應(yīng)于電梯模型各層的位置均設(shè)有樓層感應(yīng)器 ,樓層感應(yīng)器與模型轎廂門機(jī)電連接 ,模型轎廂能移動至觸發(fā)樓層感應(yīng)器以使模型轎廂的門滑動至打開或閉合 , 同時取消該樓層電梯外召裝置的上行召喚按鈕或下行召喚按鈕的信號 ,并在電子顯示屏上顯示"電梯已到達(dá)"的信息。

外召裝置包括支撐鋼板、人體感應(yīng)器 、上行召喚按鈕 、下行召喚按鈕和電子顯示屏 ,人體感應(yīng)器、上行召喚按鈕、下行召喚按鈕和電子顯示屏均安裝于支撐鋼板的通孔上 。井道框架一側(cè)設(shè)有與樓層數(shù)相對應(yīng)的若干個豎直排列的與電梯外召裝置等同構(gòu)造的電梯模型外召裝置 ,該電梯模型外召裝置大小與電梯模型樓層相對應(yīng) ,小于電梯外召裝置。

電梯模型 、電梯外召裝置 、人體模擬裝置均安裝于底板上 , 電梯模型底部鋁型材通過螺絲固定在底板上 , 電梯外召裝置通過直角支架固定在底板上 ,用螺絲鎖緊 ,人體模擬裝置的導(dǎo)軌通過螺絲固定在底板上 ,底板上還預(yù)留有位置給電路線槽、控制系統(tǒng)還有電源等。

2 控制流程

接通電源 ,在人體感應(yīng)器的感應(yīng)范圍內(nèi)按動指定樓層的上行召喚按鈕或下行召喚按鈕后 ,模型轎廂運(yùn)動到指定樓層 ,同時打開轎廂門機(jī) ,取消該樓層召喚信號。電梯外召裝置會同步顯示召喚樓層的上行召喚信號或下行召喚信號 , 當(dāng)轎廂到達(dá)指定樓層時 , 電梯外召裝置也會取消該樓層召喚信號 , 當(dāng)人體模擬裝置與電梯外召裝置進(jìn)行互動時 ,該互動也會帶動模型的各機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動。

通過鏈條帶動或電驅(qū)動等各種動力方式 , 導(dǎo)軌滑塊沿導(dǎo)軌方向滑行 ,模擬人在等候廳路過及停下 ,氣缸模擬手臂 ,模擬人體伸出手臂時 ,設(shè)置兩個在豎直方向并列安裝于固定板上的氣缸方便按外召按鈕 , 當(dāng)從氣缸無桿腔輸入壓縮空氣時 ,有桿腔排氣 ,氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力推動活塞運(yùn)動 ,使活塞桿伸出 ,將推板壓向上行召喚按鈕或下行召喚按鈕 , 電梯外召裝置的人體感應(yīng)器感應(yīng)到推板靠近 ,推板壓到上行召喚按鈕或下行召喚按鈕 ,實(shí)現(xiàn)召喚功能。當(dāng)導(dǎo)軌滑塊帶動人體模擬裝置離開人體感應(yīng)器的感應(yīng)范圍時 ,如果上行召喚按鈕或下行召喚按鈕有信號 ,則取消信號 , 以減少電梯運(yùn)行次數(shù) ,減少資源浪費(fèi)。

底板上設(shè)有稱重裝置 , 當(dāng)把重物放到稱重裝置時 ,通過計算換算模擬轎廂人數(shù) ,通過換算顯示模型轎廂內(nèi)的擁擠程度顯示在電子顯示屏上 , 同時顯示屏上會顯示電梯當(dāng)前位置信息等 ,操作電梯模型會同時聯(lián)動到電梯外召裝置上 , 同時操作電梯外召裝置也會聯(lián)動到電梯模型上 。在人體感應(yīng)器感應(yīng)到人體信息的情況下觸碰電梯外召裝置的上行召喚按鈕 ,如果電梯外召裝置與該樓層對應(yīng) ,則電梯外召裝置的上行召喚按鈕被按下 , 同時在電子顯示屏上顯示電梯運(yùn)行情況:如果不是對應(yīng)樓層 ,那么在電子顯示屏上顯示電梯運(yùn)行情況 ,反之亦然。

采用躍遷調(diào)度算法 , 當(dāng)電梯應(yīng)答召喚信號時 ,控制系統(tǒng)在"需求方向"和"呼梯層與轎廂當(dāng)前樓層距離"的基礎(chǔ)上 ,綜合四個因子:層站的候梯廳人數(shù)N、層站被錯過次數(shù)C、層站候梯時間T、該層呼梯按鈕被按下次數(shù)P。然后設(shè)置躍遷條件和虛擬層站 ,每一 階的容量有限 ,且呈金字塔模型 ,越高階容量越小一階的級別越高 ,擁有的層站數(shù)越少 。 當(dāng)高階滿位時 ,低階層站即使?jié)M足躍遷條件也無法躍遷 ,必須等高階層站分配電梯后騰出了空位方可躍遷 ,結(jié)合權(quán)重系數(shù)和自適應(yīng)算法 ,從而優(yōu)化電梯調(diào)度算法 ,提高電梯運(yùn)行效率。

3 結(jié)語

本文設(shè)計了一種電梯仿真模型 ,通過外設(shè)電梯等候廳模擬裝置 ,可以模擬等候電梯時的人流:建立了貼合現(xiàn)實(shí)的電梯等候場景 ,達(dá)到了更直觀的觀察效果 ,并通過各傳感器獲得數(shù)據(jù),實(shí)時更新電梯等候情況 ,可以獲取連續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時 ,本文的電梯模型與現(xiàn)實(shí)電梯基本一致 , 能夠完整地演示現(xiàn)實(shí)電梯的功能 ,且造價低 , 易于維護(hù)。