CN105492359B - 多层板电梯分配控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多层板电梯群组中的乘客分配的方法，每个电梯的层板分别限定堆叠在彼此上方并且安装在轿厢框架中以在电梯井中同步地移动的电梯轿厢。由控制单元执行所述方法，以派遣所述电梯轿厢，以便服务于可能作为平台呼叫或轿厢呼叫输入的乘客呼叫，其中呼叫可以创建借助于由所述控制单元所执行的优化算法而计算的多个分配提案，以便将电梯派遣给乘客呼叫。本发明特征在于，然后在选路算法中处理所述分配提案，所述选路算法对于特定呼叫的分配限定要被搭乘的服务层板，在以下情况下重启所述选路算法：对于任何另外的到来呼叫，无论所述另外的到来呼叫是否正在创建新的电梯分配提案；或者当重新分配超时已经逝去时。本发明还涉及一种执行本发明的方法的计算机程序。

Description

多层板电梯分配控制

技术领域

本发明涉及一种用于在包括若干多层板(multi-deck)电梯的多层板电梯群组中分配乘客的方法以及相关联的计算机程序。

背景技术

多层板电梯包括至少两个电梯轿厢，即固定在同一框架中的层板。因此，包含若干轿厢的该框架作为单个单元而移动，同时能够在一次停靠时在若干相邻楼层处同时装载和卸载乘客。这要求在地面楼层上存在例如借助于扶梯互连的多装载大厅。由于这种布置，因此当双层板电梯从地面楼层朝向较高楼层行进时，双层板电梯例如仅停靠超过下一楼层(over-next floor)。然而当服务于离开较高楼层的乘客时，这两个层板可以停靠在任何楼层处，并且允许乘客行进奇数到偶数编号的楼层，并且反之亦然。换言之，当服务于来自较高楼层的乘客呼叫时，允许这两个层板服务于任何呼叫。顺便提及，为了简化的原因，下面通常参照双层板电梯，双层板电梯表示包括固定在所述轿厢框架中并且一个堆叠在另一个之上的两个电梯轿厢的多层板电梯的具体实施例。

在现有技术中，人们例如从US6237721中知道对于这种电梯的控制：通过使得乘客等待时间和驾乘(ride)时间最小化，来优化包含在平台(landing)呼叫楼层处的等待时间以及在去往目的地楼层的轿厢内的驾乘时间的旅程(journey)时间。通过在电梯内部对旅程时间进行比较，来选择用于服务平台呼叫的较好层板。对于每个层板，单独地估计新的平台呼叫和新的轿厢呼叫的影响。预测乘客等待时间和驾乘时间，并且将平台呼叫分配给具有最短旅程时间的层板。

混合式运输对于多层板电梯是挑战，尤其是在乘客服务时间倾向于很长的办公室楼宇中的午餐时间期间，因而这提供了进一步开发多层板电梯群组控制的动机。群组控制向乘客呼叫派遣电梯，被称为乘客分配：每个乘客输入他的目的地楼层，其中由于呼叫输入设备的位置，因此开始楼层是已知的，从而可以获得关于尝试进入系统的乘客的明确信息。通过这些初始数据，电梯群组控制能够找到对于每个乘客的优选电梯轿厢。群组控制派遣电梯以服务由大厅中或平台楼层上的乘客所给出的平台呼叫，同时响应于由电梯轿厢内的乘客所给出的对于目的地楼层的轿厢呼叫。计算技术方面的近来进展已经能够详细规划电梯路线作为派遣决定的基础。将群组控制的决定问题公式化为被称为电梯派遣问题(EDP)的优化问题，所述电梯派遣问题通过所有现有平台呼叫和轿厢呼叫构建完整的电梯路线。只要存在等待服务的平台呼叫，群组控制就形成并且求解电梯派遣问题的新实例，以对新呼叫以及电梯状态的其它改变作出反应。然后电梯选路(routing)算法限定了服务所分配的平台呼叫的顺序，并且将可替代的分配提案(proposal)进行排序，以使得总预期乘客等待时间最小化。

关于本发明中所引用的双层板或多层板电梯，其不仅必须对于特定乘客呼叫选择电梯群组当中的电梯，而且必须选择层板(即，必须由电梯指派控制选择电梯的特定轿厢)。

除了在没有其它改变的情况下根据控制仅一次地固定对服务电梯的呼叫而将电梯轿厢分配给乘客呼叫的最旧方式(＝传统控制)之外，在现有技术中，还存在呼叫分配策略的两种附加可能性，即连续呼叫分配策略和目的地控制分配策略。根据例如文献US 6,508,333 B2、US 6,360,849 B1或US 2001/0032756 A1中所阐述的连续呼叫分配策略，允许若干电梯的群组控制优化并且改变特定平台呼叫的服务电梯，直到所分配的电梯开始减速到平台楼层的最后时刻为止。一旦电梯开始减速，就取消呼叫并且固定了服务电梯。通过连续地更新分配，可以考虑加权函数(参见例如US 2001/0032756 A1)，该加权函数根据优先级对数据元素进行加权，以便选择轿厢的最适当层板。

根据目的地控制分配策略，乘客已经在大厅中或有时在平台楼层上从目的地操作面板输入目的地楼层。所述操作面板将乘客的起点和目的地楼层二者进行组合，并且在目的地呼叫中将信息发送到群组控制。在此情况下，群组控制立即将电梯分配给目的地呼叫，并且将信息发送回到操作面板，然后操作面板在其屏幕上对乘客显示所分配的电梯。还能够将传统上和下呼叫按钮与电梯群组的目的地操作面板进行组合。在这些混合解决方案中，目的地操作面板通常安装在入口楼层大厅中，而上下呼叫按钮位于较高楼层上。因此，在电梯轿厢中所输入的目的地呼叫的所分配的轿厢立即得以固定(因为轿厢无法改变)，而平台呼叫的轿厢的分配采取连续呼叫分配策略，因为让将服务相应呼叫的电梯轿厢仍打开是很方便的。

发明内容

本发明的目的是改进多层板电梯中的乘客分配，以相对于电梯路线上的现有呼叫尽可能多地消除不必要的停靠。

通过提出如权利要求1所述的用于多层板电梯群组中的乘客分配的新方法的本发明来解决所述目的。对应计算机程序如权利要求8所述。

具体实施方式

本发明的基本构思在于：将用于找寻最佳服务电梯轿厢的方式划分为由两种不同算法(即优化算法和选路算法)所实现的两个分层有序序列。这两种算法分别遵从不同的目标。因而这些算法之间的反馈意味着在由电梯或电梯群组的控制单元所执行的不同分配阶段中聚焦于不同目的。如何实现该反馈的具体发明构思受益于发明人实现：对于用户而言哪个层板(即，轿厢)正在为他提供服务是不可见的，使得层板的最终分配可能受到延后，直到轿厢与呼叫楼层之间的预定距离，这意味着例如电梯开始减速到所呼叫的楼层的最后时刻。所述延后导致不必要的停靠得以消除，因此还减少了电梯的往返时间，从而使得电梯的处理容量最大化，这再次导致乘客等待和运送时间得以减少。

当用户给出目的地呼叫时，分配服务电梯并且还有服务层板。根据优化算法得出服务电梯，而根据选路算法得出服务层板。然而，虽然电梯分配在第一分配之后不改变，但当新的目的地呼叫产生时或者当例如五百毫秒(500ms)的重新分配超时已经逝去时，将连续地重新考虑服务层板分配。仅当电梯已经到达预定距离或开始减速时，当前所分配的层板于是成为用于服务登乘楼层的层板，意味着分配于是得以最终固定。

关于优化算法，大部分可能的解一般是不良的，所述优化算法可能必须处理。这样增加了求解优化问题所需的时间，这对于实时优化是不方便的，并且因而降低了所探索的解的质量。换言之，在输入新呼叫的情况下，重新考虑电梯和层板二者并非是方便的方式。这是因为，对于服务呼叫创建了过多的解，其中的大部分是不良的。这就是为什么存在被划分成代替现有算法和仅有的优化算法的两种算法的两个目标的原因。

将本发明构思应用于指派呼叫分配策略(根据指派楼层已经输入到大厅中的操作面板中)，将在目的地操作面板屏幕中对乘客仅显示服务电梯而不显示层板——虽然也分配了层板，但可以稍后在通知另一到来(incoming)呼叫时或者在所述重新分配超时已经逝去时，重新分配层板。利用乘客并不识别将为他提供服务的层板的观测，本发明引入一种立即固定服务电梯以及服务层板的新的多层板目的地控制，但所述方法连续地重新分配服务层板，直到轿厢达到距呼叫楼层的限定距离为止，所述距离可以例如被限定为电梯的减速时间点。具有延迟的层板分配的本发明的控制系统可以因此被称为半连续多层板系统。这还需要新的电梯选路算法，所述新的电梯选路算法不仅确定所分配的呼叫的服务顺序，而且还选择用于每个平台呼叫的服务层板。结果，由于对于实时群组控制而言，用于求解电梯路线的所有可能可选项的实例的计算时间太长，因此使用现有算法无法在实践中实现本发明的半连续目的地控制。然而，借助于将服务于不同目的的两种不同算法进行链接的新方法，计算时间会很短，使得可以在实践中实现本发明的延迟的层板分配(即，半连续控制)。

为此，新的本发明方法可以实现在现有连续呼叫分配策略或者目的地呼叫分配策略中：虽然目的地控制与连续固定传统控制相比增加了平均乘客等待时间，但目的地控制还带来了若干优点：增加电梯群组的处理容量，减少停靠数量，并且减少平均乘客运送时间。因此本发明的半连续目的地控制通过提供更短的乘客服务时间而被证明为优于传统目的地控制。

另一方面是优化目标。正如下面示例中的仿真结果所论证的，乘客等待和旅程时间是冲突的目标。因为在特定情况下由于人为因素，优化分配不一定是明智的，所以在等待时间的全局目标与最大化重合(coincident)停靠的局部目标之间存在冲突。因此，将该问题看作多目标问题是完全合理的。单目标优化可能产生对于处于帕累托(pareto)前部的最末端中的多层板电梯派遣问题的这些解。自然问题是在不牺牲如当前单目标优化牺牲的那样多的等待时间的情况下是否确实存在目的地控制所提供的其它多数优点的解。

根据优选实施例，选路算法根据以下规则中的至少一个来决定服务层板：标识重合停靠，选择具有较小负载的层板，任意选取领先(leading)或落后(trailing)层板。有利地，这些规则按以下顺序分层排序：首先标识重合停靠，其次选择具有较小负载的层板，然后任意选取领先或落后层板。

层板选择(DSP)的本发明构思是在一时间对于一个电梯行程使得停靠数量最小化并且平衡各层板之间的负载。为此，从“行程”和“路线”的角度来理解本发明，电梯的路线包括一个或多个电梯行程，其中的每一个电梯行程包含特定行进方向上的若干停靠。DSP对同一时间的一个电梯行程的所有服务层板的选择进行建模。

将每个电梯的电梯路线R_e构建为在一个行进方向上的电梯行程P的序列，其中的每一个电梯行程包含同一方向上的并且相对于电梯行程的开始时的初始位置在电梯的前面的呼叫。所述方向分别对应于电梯行程向下并且对应于向上行进。通过相同方式来定义呼叫方向。集合U_e表示对行程中的电梯的初始位置和结束位置进行建模的人工(artificial)呼叫。集合V_e中还包括人工呼叫U_e。电梯行程和路线如下正式地定义为：

定义1.电梯行程P是呼叫的有序集合(n1；……；n_pmax)，其中P_max≥2并且n_p∈V，其满足以及电梯行程在人工呼叫时开始和结束，n₁、n_pmax∈U。

定义2.电梯路线R是电梯行程的序列(P₁；……；P_rmax)，其中r_max≥1，对于所有r＝1；……；r_max-1满足

电梯选路算法逐一处理分配给电梯e的呼叫，并且相应地更新有关状态变量。通过相似的步进式(step-wise)方式，通过应用若干规则对每个呼叫选择服务层板y_i，这些规则以优先级顺序在这两个层板服务于呼叫时尝试检测重合停靠并且平衡各层板之间的负载。在这些规则还未确定服务层板的情况下，选取电梯相对于其行进方向的领先层板。

由于DSP比“何时”更多地考虑电梯停靠在“何处”，因此可以从DD-EDP(＝双层板电梯派遣问题)和路线的基于呼叫的公式化转变到基于楼层的公式化。根据以下公式，以下将DSP公式化为使得双层板电梯的停靠数量最小化的分配问题。为此，DSP的主要决定变量变成z_dk，如果层板d∈{1，2}服务于楼层(其中)，则z_dk等于1，否则等于0。相应地定义集合和此外，集合表示具有固定服务层板y_i＝d的电梯e的层板d内部的乘客的目的地呼叫的楼层。

其中，k_min和k_max表示集合V^F _e中的最低楼层和最高楼层。目标函数(6)对服务于k_min与k_max之间的所有呼叫楼层的停靠的数量进行计数。对于求和中的每个楼层如果较低层板被分配给楼层k和/或较高层板被分配给楼层k+1，则maxz_d(k+d-1)等于1。因此，求和需要考虑范围中的所有楼层，而不仅是呼叫楼层。约束(7)确保仅一个层板可以被分配给乘客等待搭乘的楼层。该约束源于双层板电梯的可使用性要求。约束(8)将等待乘客的目的地楼层的服务层板连接到为他们的起点楼层提供服务的相同层板。对于已经在层板d内部并且行进到楼层k的乘客，约束(9)对于该层板实行停靠在此。这种约束对楼层产生附加限制：如果层板d内部的乘客已经朝向其他乘客正在等待服务的楼层k前行，则层板d还必须服务于等待的乘客。然而，这些约束允许两个层板服务于同一目的地楼层其中如果当电梯行程开始时电梯正在停驻并且减速到楼层k_min或k_max，则分别对于电梯行程向上或向下应用约束(10)或(11)。为了平衡各层板之间的乘客负载，DSP还需要考虑呼叫楼层上的乘客转移(transfer)以及每个停靠之后的层板的负载。为此，楼层k上的层板d内部的乘客的数量的净改变被定义为：

其中使得每个停靠之后的各层板负载之间的平方差之和最小化的目标函数被定义为：

其中内和表示达到楼层k和/或k+1上的(可能)停靠的这两个层板的负载的累计改变。以上等式假设电梯行进的方向是向上的。对于向下行进，需要从最高楼层开始以降序对楼层进行求和。

由于DSP立刻考虑电梯行程的所有呼叫，因此将DSP引入选路算法中轻微地改变其结构。此外，循序地应用停靠最小化和负载平衡目标函数，将其优先级顺序保持为在初始算法中那样。因此，在第一阶段，求解具有目标函数(6)的DSP，以找寻具有最小停靠数量的解。当且仅当存在多个同等良好的最小停靠解时，才仅对于这些解估算目标函数(14)。以此方式，第一阶段将可能较大数量的解可选项减少为对于第二阶段仅少数良好的解。两个目标函数也可以用于求解DSP作为多目标优化问题。以上公式化以相当直接的方式概括包括两个以上电梯轿厢的多层板电梯。在概括中，目标函数(6)无需改变，但目标函数(14)需要考虑所有可能的成对层板之间的负载差异。

根据本发明实施例，通过将电梯路线编码成可替代染色体来利用遗传分配方法将乘客分配给服务于他的电梯轿厢，关于对于乘客的电梯轿厢和层板所需的数据存储在染色体的基因中。此外，利用遗传方法，开发可替代染色体，并且选择它们当中的最佳染色体，除此之外，将由最佳染色体所指示的乘客引导到由最佳染色体所表示的电梯轿厢和层板，同时使得由最佳染色体所指示的电梯轿厢和层板服务于染色体上所存储的乘客。根据本发明实施例，只要遗传算法正在运行，基因就包含若干等位可选项。根据另一方面，可以在运行单元获得电梯轿厢和电梯层板的GA内核中执行遗传分配，并且对于将被引导作为乘客的乘客选择遗传分配。

以下通过借助于图1中示意性地示出的双层板电梯示例来描述本发明。

由数值示例论证了对于传统控制的双层板电梯派遣问题的构思，以阐明现有技术的层板分配问题的公式化与电梯分配问题的本发明的公式化之间的差异。在图1中，给出了简化示例，意味着一个双层板电梯的“群组”将必须服务两个乘客。

图1示出初始在已经将轿厢呼叫登记为楼层5(圆形)的层板1(＝较低层板)中存在一个正在行进的乘客而且一个乘客在楼层5处的向上呼叫(向上三角形)后面等待。服务于乘客的两个可能路线以及层板1的所得停靠楼层被示出为标记有“路线1”和“路线2”，其描述了服务于向上呼叫的两种可能方式。在路线1的情况下，电梯首先停靠其较高层板，以便服务于楼层5处的向上呼叫(F5UP)，并且仅在此之后停靠较低层板，以便服务于楼层5处的轿厢呼叫(F5CC)。在路线2的情况下，仅较低层板停靠在楼层5处，以同时服务于向上呼叫和轿厢呼叫。图中的箭头描述电梯的移动。在箭头旁边示出包括在楼层5处的10秒停靠时间的各呼叫之间的运行时间。表格显示了包含人工呼叫、电梯初始位置(INI)和逆行楼层(REV)的呼叫的细节。

表：

在对于给定分配组合已经创建了电梯的路线之后，可以通过目标函数来估算分配的质量(诸如，乘客等待时间和旅程时间)。由于电梯群组是服务系统，因此全局目标需要基于乘客(或基于呼叫)。然而，还可以考虑其它目标，尤其是在双层板电梯的情况下，其它目标局部地估算电梯路线的质量。这些局部目标是例如：1)电梯行进时间或距离，2)停靠的数量，3)服务于一个以上呼叫的重合停靠的数量，以及4)仅具有另一层板服务的停靠的数量，即层板内部存在乘客，但其在停靠期间不服务任何呼叫。

以下的表显示了用于示例的路线1和2的上述目标中的每一个目标的值。

首先考虑全局目标，乘客等待和旅程时间：路线1使得等待时间最小化，而在等待时间中的边际增加的情况下，路线2使得旅程时间最小化。当看局部目标时，在每一测量中，路线2优于路线1。哪个路线应当是优选的？凭经验，已知的是旅程时间的最小化导致显著较长的等待时间，这在该简单示例中是不可见的。自然，延长的等待时间不是期望的，而路线1显然是低效的，并且因此不是期望的。

再次考虑图1的示例，但现在作为电梯分配问题公式化。对于分配，由于在群组中仅存在一个方便的电梯轿厢，因此当大厅中的人首先输入呼叫时，不决定任何事情。由于大厅中的轿厢呼叫已经具有固定的服务层板，因此轿厢得以选择并且稍后将不改变。

然而，如果第五楼层中的人首先输入其呼叫，则分配电梯和层板。层板分配可以是层板1或层板2。如果分配较高层板2，则在大厅中的人输入他对于到达第5楼层的呼叫的情况下，将重新分配该层板。然而，如果层板1已经被分配给第5楼层中的人，则所分配的层板的重新考虑将导致改变，并且层板1仍服务于二者。

以下，提出作为用于选路算法(即用于在已经分配电梯之后分配并且重新考虑服务层板)的示例的算法：

Claims (6)

1.一种用于多层板电梯群组中的乘客分配的方法，每个电梯的层板分别限定堆叠在彼此上方并且安装在轿厢框架中以在电梯井中同步地移动的电梯轿厢，由控制单元执行所述方法，以派遣用于服务于乘客呼叫的电梯轿厢，其中呼叫创建借助于由所述控制单元所执行的优化算法而计算的多个分配提案，以便将电梯派遣给乘客呼叫，

其特征在于，然后在选路算法中处理所述分配提案，所述选路算法对于特定呼叫的分配限定要被搭乘的服务层板，在以下情况下重启所述选路算法：

a)对于任何另外的到来呼叫，

b)或者当重新分配超时已经逝去时，

其中，所述选路算法根据以下规则中的至少一个来决定所述服务层板：使得停靠数量最小化，使得各层板之间的负载差异最小化，选择具有较小负载的层板，任意选取领先或落后层板，

其中，所述规则按以下顺序分层排序：首先使得停靠数量最小化，其次使得各层板之间的负载差异最小化，然后选择具有较小负载的层板，最后任意选取领先或落后层板。

2.如权利要求1所述的方法，

其特征在于，对于任何另外的到来呼叫，重启所述选路算法，直到到达距呼叫楼层的限定距离为止。

3.如权利要求2所述的方法，

其特征在于，所述距离被限定为当电梯开始减速以便服务于呼叫时的时间点。

4.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，所述优化算法是包括遗传算法的整体优化算法。

5.如权利要求4所述的方法，

其特征在于，所述选路算法是包括遗传算法的整体优化算法。

6.如权利要求5所述的方法，

其特征在于，所述方法还考虑呼叫楼层上的乘客转移以及在每个停靠之后的层板的负载，以便在一时间对于一个电梯行程，使得停靠数量最小化并且平衡各层板之间的负载。