JP5903138B2 - シミュレーション装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、駐車装置に設けられるエレベータの縦振動（加速度）を評価するシミュレーション装置と方法に関する。

エレベータを利用したエレベータ式駐車装置では、例えば、車両が駐車可能な駐車階を複数設け、入出庫階と各駐車階との間で、車両をエレベータで昇降させる。エレベータは、ワイヤーロープなどの索体で吊り下げられて昇降駆動される。

エレベータ式駐車装置において、駐車階の数、エレベータの昇降速度、エレベータの昇降加速度などがそれほど大きくない場合には、エレベータを吊り下げる索体の縦振動、即ち、鉛直方向におけるエレベータの振動する加速度（以下、振動加速度という）が、顕著に現れなかった。従って、エレベータの昇降制御において、索体の縦振動が問題とはならなかった。

本願の先行技術文献として、例えば下記の特許文献１、２がある。

特開２００４−１６８４８５号公報 特開平７−１６６７３２号公報

しかし、近年のエレベータ式駐車装置が高層化し、これに伴い、索体が長くなってきた。この場合、索体のバネ特性により、エレベータの昇降停止時などに索体の縦振動（伸縮）が顕著に現れるようになってきた。この縦振動により、エレベータの停止状態をセンサが速やかに検出できなくなるため、縦振動が収まるまで次の動作に移れなくなる。その結果、入出車時間が長くなり、エレベータ式駐車装置の性能を悪化させることになる。

そこで、本発明の目的は、前記エレベータの振動加速度を抑制できるエレベータの索体制御パターンを探し出せるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明によると、駐車装置に設けられるエレベータの振動加速度を評価するシミュレーション装置であって、
前記エレベータは、索体に吊り下げられ該索体を介して昇降駆動され、
索体制御パターンを入力する入力部と、入力された前記索体制御パターンに基づいて前記振動加速度を演算する演算部と、を備え、
前記索体制御パターンは、前記エレベータに向けて鉛直下方に前記索体を繰り出す繰出速度と時間との関係、または、前記エレベータ側から鉛直上方へ前記索体を引き上げる引上速度と時間との関係であり、
前記演算部は、前記エレベータの運動を表す運動系モデルを保持し、該運動系モデルに前記索体制御パターンを適用することで前記振動加速度を演算し、
前記運動系モデルには、前記索体のバネ特性が反映されている、ことを特徴とするシミュレーション装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によると、前記運動系モデルには、前記エレベータに積載された車両のサスペンションのバネ特性が反映されている。

また、本発明の好ましい実施形態によると、前記運動系モデルには、前記索体の前記バネ特性による縦振動の減衰特性が反映されている。

さらに、本発明の好ましい実施形態によると、前記運動系モデルには、前記サスペンションの前記バネ特性による縦振動の減衰特性が反映されている。

前記索体の前記バネ特性、または該バネ特性による縦振動の減衰特性は、前記エレベータに向けて鉛直下方に繰り出された前記索体の繰り出し長さの関数であり、
繰り出し長さと、前記索体の前記バネ特性、または該バネ特性による縦振動の減衰特性との関係を予め求めておき、
前記演算部は、当該関係に基づいて、前記振動加速度を算出してよい。

好ましくは、前記索体制御パターンは、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に増加する範囲が定められた加速部分と、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に減少する範囲が定められた減速部分とを有し、
前記加速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する増加率をゼロから徐々に大きくすることで加速を開始し、その後、前記増加率がゼロになるまで前記増加率を徐々に小さくすることで前記加速を終了するようになっており、
前記減速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する減少率をゼロから徐々に大きくすることで減速を開始し、その後、前記減少率がゼロになるまで前記減少率を徐々に小さくすることで前記減速を終了すようになっている。

また、上記目的を達成するため、本発明によると、上述のシミュレーション装置を用いたシミュレーション方法であって、
前記入力部により、前記索体制御パターンを入力する入力ステップと、
前記演算部により、前記索体制御パターンを前記運動系モデルに適用することで、前記振動加速度を演算する振動演算ステップと、を有する、ことを特徴とするシミュレーション方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によると、前記入力ステップで入力する前記索体制御パターンは、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に増加する範囲が定められた加速部分と、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に減少する範囲が定められた減速部分とを有し、
前記加速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する増加率をゼロから徐々に大きくすることで加速を開始し、その後、前記増加率がゼロになるまで前記増加率を徐々に小さくすることで前記加速を終了し、
前記減速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する減少率をゼロから徐々に大きくすることで減速を開始し、その後、前記減少率がゼロになるまで前記減少率を徐々に小さくすることで前記減速を終了する。

上述した本発明によると、前記索体制御パターンを、前記エレベータの運動を表す運動系モデルに適用することで前記振動加速度を演算し、前記運動系モデルには、前記索体のバネ特性が反映されているので、前記索体の伸縮による振動加速度が許容値以下であるかを判断できる。演算した振動加速度が許容値を超える場合には、異なる索体制御パターンで振動加速度を再び演算して、振動加速度が許容値以下となる索体制御パターンを探し出すことができる。
また、本発明者は、エレベータに積載される車両のサスペンションが、エレベータの振動加速度に影響を与えることに着目して、前記運動系モデルに、前記エレベータに積載された車両のサスペンションのバネ特性を反映させた。これにより、高い精度で、エレベータの振動加速度を演算できる。なお、本発明の実施形態による他の効果は、後述する。

本発明によるシミュレーション装置と方法の対象となるエレベータ式駐車装置のエレベータの昇降機構を示す。 図１のバネ特性を表わす昇降機構の簡略図である。 本発明の実施形態によるシミュレーション装置の処理の流れを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるシミュレーション装置の処理の流れを示す別のブロック図である。 シミュレーション装置を示すブロック図である。 本実施形態によるシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の実施形態によるシミュレーション方法のフローチャートである。 本発明の実施形態によるシミュレーション結果と、実際の計測結果との比較を示すグラフである。 本発明の別の実施形態によるシミュレーション方法のフローチャートである。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明のシミュレーション装置１０が適用可能な駐車装置のエレベータ３（ケージ）を昇降させる昇降機構を示す概略図である。昇降機構は、駆動装置５、駆動シーブ７、従動滑車９、索体１１（図１の例では、ワイヤーロープ）、およびカウンターウエイト１３を備える。駆動装置５は、駆動モータ５ａと、該駆動モータ５ａの回転を減速させる減速機５ｂとを備える。駆動モータ５ａは、減速機５ｂを介して駆動シーブ７を回転させる。駆動シーブ７には、索体１１の中間部が掛け渡されており、索体１１の一端は、エレベータ３に固定されており、索体１１の他端は、カウンターウエイト１３に固定されている。従って、駆動シーブ７が回転すると、駆動シーブ７に掛けられた索体１１が、その回転方向により、エレベータ３に向けて繰り出され、または、エレベータ３側から引き上げられてカウンターウエイト１３に向けて繰り出され、これにより、エレベータ３が昇降する。図１の例では、このような索体１１が、４本設けられており、これら４本の索体１１は、それぞれ、エレベータ３の４隅から延びて、従動滑車９、従動滑車９、駆動シーブ７、従動滑車９にこの順で掛けられ、カウンターウエイト１３まで延びている。

図２は、図１のバネ特性を表わす昇降機構を簡略化した図である。即ち、図２では、図１の４本の索体１１を１本の索体１１として表現し、従動滑車９を省略している。図１、図２のように、エレベータ３は、索体１１に吊り下げられ、駆動装置５により該索体１１を介して昇降駆動される。

図１、図２において、昇降する運動系は、エレベータ３、索体１１、および、これらと共に運動する他の運動要素を有する。当該他の運動要素として、カウンターウエイト１３、エレベータ３に積載される車両１５（図１では省略）、および当該車両１５が有するサスペンション１５ａがある。なお、図２では、サスペンション１５ａにより車両１５がエレベータ３に吊り下げられているとする。これにより、後述の計算が簡単になり、かつ、エレベータ３に車両１５が積載されている場合と同じ計算結果を得ることができる。

図３、図４は、本発明の実施形態によるシミュレーション装置１０による処理の流れを示すブロック図である。シミュレーション装置１０は、駐車装置に設けられるエレベータ３の振動加速度を評価し、入力部１７、演算部１９、および評価部２１を備える。
入力部１７は、人に操作されることで、索体制御パターンを入力する装置であり、例えば、コンピュータのキーボードやマウスである。索体制御パターンは、入力部１７から演算部１９へ入力される。索体制御パターンは、索体１１の移動速度と時間との関係である。即ち、索体制御パターンは、エレベータ３に向けて鉛直下方に索体１１を繰り出す繰出速度と時間との関係、または、エレベータ３側から鉛直上方へ索体１１を引き上げる引上速度と時間との関係である。
演算部１９は、入力された前記索体制御パターンに基づいて前記振動加速度を演算し、該振動加速度を出力する。即ち、演算部１９は、エレベータ３の運動を表す運動系モデルを保持し、該運動系モデルに前記索体制御パターンを適用することで前記振動加速度を演算する。前記運動系モデルには、索体１１のバネ特性が反映されている。
評価部２１は、演算部１９により演算された前記振動加速度の振幅（例えば、最大振幅）が、所定の許容値以下であるかを判断し、この判断の結果を示す信号を出力し、例えば、当該結果をディスプレイ装置に表示する。なお、評価部２１の代わりに、演算部１９から出力された前記振動加速度を示す波形を表示するディスプレイ装置が設けられてもよい。この波形は、横軸を時間とし、縦軸を当該振動加速度としてディスプレイ装置に表示される。この表示された波形に基づいて、前記振動加速度の振幅が許容値以下であるかを人が判断してもよい。

図５は、図３、図４の処理を実行するシミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。シミュレーション装置１０は、入力部１７、演算部１９、および評価部２１以外に、記憶装置２３や通信装置２５などを備える。
入力部１７は、この例では、上述のキーボード１７ａおよびマウス１７ｂの少なくとも一方により構成される。
演算部１９は、コンピュータのＣＰＵ（中央処理装置）１、および、記憶装置２３に記憶・保持された数値計算プログラムにより構成される。数値計算プログラムＰ１は、上述の運動系モデルを表したものである。演算部１９において、ＣＰＵ１は、数値計算プログラムＰ１を実行することで、上述のように、入力された前記索体制御パターンに基づいて前記振動加速度を演算して記憶装置２３へ出力する。
評価部２１は、ＣＰＵ１、および、記憶装置２３に記憶・保持された評価プログラムＰ２により構成される。評価部２１において、ＣＰＵ１は、評価プログラムＰ２を実行することで、上述のように、演算部１９により演算された前記振動加速度の振幅が、所定の許容値以下であるかを判断し、この判断の結果を示す信号をディスプレイ装置１８ａ、プリンタ１８ｂ、記憶装置２３などへ出力し、例えば、当該結果をディスプレイ装置１８ａに表示させたり、プリンタ１８ｂにより印刷させたりする。
記憶装置２３は、数値計算プログラムＰ１、評価プログラムＰ２、演算部１９から出力された前記振動加速度、評価部２１から出力された前記判断の結果（例えば、上述の波形）などを記憶する。記憶装置２３は、例えばハードディスクであってよい。
通信装置２５は、ネットワーク２７（例えば、ＬＡＮ：ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続されている。このネットワーク２７を介して、通信装置２５は、所望の場所に設置されたコンピュータや記憶装置などへ前記振動加速度および前記判断の結果の少なくとも一方を送信することができる。

上述の運動系モデルとして、後述の式（１）〜（９）が演算部１９に保持される。本実施形態によると、運動系モデル（即ち、後述の式（１）〜（９））には、索体１１のバネ特性（即ち、後述のバネ定数ｋ_１、ｋ_２）と、サスペンション１５ａのバネ特性（即ち、後述のバネ定数ｋ_３）が反映されている。また、本実施形態では、運動系モデル（即ち、後述の式（１）〜（９））には、索体１１のバネ特性による縦振動の減衰特性（即ち、後述の減衰係数ｃ_１、ｃ_２）と、サスペンション１５ａのバネ特性による縦振動の減衰特性（即ち、後述の減衰係数ｃ_３）が反映されている。

以下において、上述の運動系モデルとして演算部１９に保持される式（１）〜（９）を説明する。

エレベータ３を含む運動系の運動方程式は、次の［数１］の式（１）〜（３）で表される。

ここで、上記各式（１）〜（３）の各記号について説明する。
ｒは、駆動シーブ７の半径を表す。θは、駆動シーブ７の回転角度を表す。ｘ_１、ｘ_２およびｘ_３は、下向きを正の方向として、それぞれ、エレベータ３の変位（即ち、鉛直方向の変位）、カウンターウエイト１３の変位（即ち、鉛直方向の変位）、車両１５の変位（即ち、鉛直方向の変位）を表す。ｍ_１、ｍ_２およびｍ_３は、それぞれ、エレベータ３の質量、カウンターウエイト１３の質量、車両１５の質量を表す。ｇは、重力加速度を表す。
ｃ_１、ｃ_２およびｃ_３は、上述の減衰特性としての減衰係数であり、ｋ_１、ｋ_２およびｋ_３は、上述のバネ特性としてのバネ定数である。即ち、索体１１が、その長さ方向（即ち、鉛直方向）にバネ定数ｋ_１、ｋ_２で伸縮振動するバネであるとし、かつ、この伸縮振動をしながら、当該伸縮振動の振幅が減衰係数ｃ_１、ｃ_２で減衰するとする。ｋ_１、ｃ_１は、それぞれ、エレベータ３と駆動シーブ７との間における索体１１のバネ定数、減衰係数であり、ｋ_２、ｃ_２は、それぞれ、カウンターウエイト１３と駆動シーブ７との間における索体１１のバネ定数、減衰係数である。また、車両１５のサスペンション１５ａが、鉛直方向にバネ定数ｋ_３で伸縮振動するバネであるとし、かつ、この伸縮振動をしながら、当該伸縮振動の振幅が減衰係数ｃ_３で減衰するとする。
ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３または後述のθの真上に付したドット記号「・」は、ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３またはθの時間による１回微分（即ち、ｄｘ_１／ｄｔ、ｄｘ_２／ｄｔ、ｄｘ_３／ｄｔ、ｄθ／ｄｔ）を示し、ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３または後述のθの真上に付した２つのドット記号「・・」は、ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３またはθの時間による２回微分（即ち、ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２、ｄ^２ｘ_２／ｄｔ^２、ｄ^２ｘ_３／ｄｔ^２、ｄ^２θ／ｄｔ^２）を示す。
ｘ_１０は、初期状態での索体１１の静的伸縮によるエレベータ３の変位（即ち、ｘ_１の原点から索体１１の静的伸縮量だけ変位した位置）を表し、ｘ_２０は、初期状態での索体１１の静的伸縮によるカウンターウエイト１３の変位（即ち、ｘ_２の原点から索体１１の静的伸縮量だけ変位した位置）を表し、ｘ_３０は、初期状態での索体１１とサスペンション１５ａの静的伸縮による車両１５の変位（即ち、ｘ_３の原点からサスペンション１５ａの静的伸縮量だけ変位した位置）を表す。ｘ_１０、ｘ_２０およびｘ_３０は、次の［数２］の式（４）〜（６）を満足する。
上述した各記号の定義は、以下においても同じである。

さらに、駆動シーブ７の回転運動を表す次の［数３］の式（７）を加える。

ここで、τ_ｉｎは、駆動モータ５ａのトルクを表す。（Ｊ_ｓ＋α^２Ｊ_ｍ）は、駆動シーブ７の回転軸で換算された慣性モーメントを表し、Ｊ_ｓは、駆動シーブ７に集約された機械系の慣性モーメントを表し、Ｊ_ｍは、駆動モータ５ａの慣性モーメントを表し、αは、減速機５ｂによる減速比を表す。Ｔ_１は、駆動シーブ７からエレベータ３までにおける索体１１の張力を表し、Ｔ_２は、駆動シーブ７からカウンターウエイト１３までにおける索体１１の張力を表す。Ｔ_１、Ｔ_２は、それぞれ、次の［数４］の式（８）、（９）で表される。これら各記号の定義は、以下においても同じである。

演算部１９による第１および第２の演算方法を説明する。

［第１の演算方法］
演算部１９には、図３のように、索体制御パターンが入力部１７から入力される。この索体制御パターンは、駆動モータ５ａの角速度ω_ｒｅｆである。ω_ｒｅｆは、時間ｔの関数である。

Ｘ＝［ｘ_１ ｘ_２ ｘ_３］^Ｔと置き、上述の式（１）〜（３）を、次の［数５］の式（１０）で表わす。

ここで、Ｍ、Ｃ、Ｋ、Ｕ、Ｆは、それぞれ、次の［数６］の式（１１）〜（１５）で表わされる。

上式（１０）の右辺において、第１項を外乱、第２項を入力であると見ることができる。
駆動モータ５ａの角速度指令ω_ｒｅｆに対する駆動シーブ７の周波数応答は、次の［数７］の式（１６）、即ち、式（１７）で表わされる。

上式（１７）において、ｓはラプラス演算子であり、Ｔ_ａは、時定数である。上式（１７）を状態空間表示すると、次の［数８］の式（１８）を得る。

上式（１０）と上式（１８）を組み合わせた次の［数９］の式（１９）が、駆動シーブ７の角速度入力に対するエレベータ３とカウンターウエイト１３の動的挙動を表わす状態方程式となる。

演算部１９は、上式（１９）と上式（４）〜（６）を用いて、駆動モータ５ａの角速度指令ω_ｒｅｆに対して、ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｄｘ_１／ｄｔ、ｄｘ_２／ｄｔ、ｄｘ_３／ｄｔ、およびθ、ｄθ／ｄｔ、さらに、ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２、ｄ^２ｘ_２／ｄｔ^２、ｄ^２ｘ_３／ｄｔ^２、ｄ^２θ／ｄｔ^２を算出する。この計算は、時々刻々と各変数（ｘ_１など）を計算していく逐次計算であってよい。このように、演算部１９は、エレベータ３の振動加速度（即ち、ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２）を算出する。

［第２の演算方法］
演算部１９は、例えば、次のように、入力に基づいて演算してもよい。演算部１９には、図４のように、索体制御パターンが入力部１７から入力される。この索体制御パターンは、この例では、駆動モータ５ａの回転速度Ｎ（ｔ）（即ち、単位時間当たりの回転数）である。Ｎ（ｔ）は、時間ｔの関数である。演算部１９は、Ｎ（ｔ）を減速比αで割ることで、駆動シーブ７の回転速度（即ち、ｄθ／ｄｔ＝Ｎ（ｔ）／α）を算出する。また、演算部１９は、ｄθ／ｄｔとθの既知の初期値とに基づいて、θを算出する。さらに、演算部１９は、θの時間による２回微分（ｄ^２θ／ｄｔ^２）を算出する。次いで、演算部１９は、算出したθ、ｄθ／ｄｔ、ｄ^２θ／ｄｔ^２を、運動系モデル（即ち、上式（１）〜（９））に適用することで、エレベータ３の振動加速度（即ち、ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２）を算出する。なお、演算部１９は、θ、ｄθ／ｄｔ、ｄ^２θ／ｄｔ^２を上述の式（１）〜（９）に適用することで、τ_ｉｎ、Ｔ_１、Ｔ_２、ｘ_１、ｄｘ_１／ｄｔ、ｘ_２、ｄｘ_２／ｄｔ、ｄ^２ｘ_２／ｄｔ^２、ｘ_３、ｄｘ_３／ｄｔ、ｄ^２ｘ_３／ｄｔ^２も算出できる。なお、時間により値が変化する各パラメータの初期値は既知であるとして、演算部１９は、上述の演算を行う。この演算は、時々刻々と各変数（ｘ_１など）を計算していく逐次計算であってよい。

図６は、シミュレーション装置１０によるシミュレーション結果を示すグラフである。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ異なる索体制御パターンによるシミュレーション結果を示す。図６（Ａ）〜（Ｃ）において、符号Ｐは、演算部１９に入力された索体制御パターンを（ｒ×ｄθ／ｄｔ）として表したグラフを示し、符号Ｑは、入力された索体制御パターンに基づいて演算部１９が上述の式（１）〜（９）により算出した振動加速度ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２を表すグラフを示す。なお、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、エレベータが静止状態から７０ｍ上昇して停止した場合を示す。

図７は、上述したシミュレーション装置１０を用いたシミュレーション方法を示すフローチャートである。シミュレーション方法は、入力ステップＳ１と振動演算ステップＳ２を有する。
入力ステップＳ１では、人が入力部１７を操作することで、前記索体制御パターンを入力する。例えば、上述のように索体制御パターンとして、Ｎ（ｔ）、ｒ×ｄθ／ｄｔまたは他の式を入力部１７により入力する。
振動演算ステップＳ２では、演算部１９により、前記索体制御パターンを前記運動系モデルに適用することで、前記振動加速度ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２を演算する。この演算は、上述と同じ方法で行う。

本実施形態によると、好ましくは、前記索体制御パターンは、次のように、Ｓ字曲線の波形を有する。入力ステップＳ１で入力する前記索体制御パターンは、図６（Ｃ）の索体制御パターンＰのように、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に増加する範囲が定められた加速部分と、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に減少する範囲が定められた減速部分とを有する。前記加速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する増加率をゼロから徐々に大きくすることで加速を開始し、その後、前記増加率がゼロになるまで前記増加率を徐々に小さくすることで前記加速を終了する。前記減速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する減少率をゼロから徐々に大きくすることで減速を開始し、その後、前記減少率がゼロになるまで前記減少率を徐々に小さくすることで前記減速を終了する。従って、前記索体制御パターンは、図６（Ｃ）のように、Ｓ字曲線の波形を有する。

また、上述のシミュレーション方法は、評価ステップＳ３を有してよい。評価ステップＳ３では、振動演算ステップＳ２で演算した振動加速度が、所定の許容値以下であるかを判断する。この判断は、上述の評価部２１で行ってもよいし、上述のディスプレイ装置に表示された当該振動加速度に基づいて人が行ってもよい。当該振動加速度が、所定の許容値を超える場合には、図７のように、索体制御パターンを変えて、再び、入力ステップＳ１、振動演算ステップＳ２、評価ステップＳ３を行ってよい。このような処理を、振動演算ステップＳ２で演算した振動加速度が、所定の許容値以下になるまで繰り返してよい。このようにして、振動加速度が所定の許容値以下となる索体制御パターンが見つかったら、シミュレーションを終了し、この索体制御パターンで、図１のエレベータ３を実際に昇降駆動させる。
本実施形態では、索体制御パターンを変える場合、好ましくは、上述のＳ字曲線の波形において、Ｓ字の度合いを変えた索体制御パターンで、再び入力ステップＳ１、振動演算ステップＳ２、評価ステップＳ３を行う。

なお、索体１１のバネ定数ｋ_１、ｋ_２と減衰係数ｃ_１、ｃ_２は、既知であれば、その既知の値を使用する。ｋ_１、ｋ_２とｃ_１、ｃ_２が、既知でない場合には、例えば、所定の条件の下で、索体１１を実際に伸縮振動させ、その伸縮振動を測定することで、ｋ_１、ｋ_２、ｃ_１、ｃ_２を取得してよい。
同様に、サスペンション１５ａのバネ定数ｋ_３と減衰係数ｃ_３は、既知であれば、その既知の値を使用する。サスペンション１５ａのバネ定数ｋ_３と減衰係数ｃ_３が、既知でない場合には、例えば、所定の条件の下で、サスペンション１５ａを実際に伸縮振動させ、その伸縮振動を測定することで、ｋ_３、ｃ_３を取得してよい。なお、駐車装置の使用時に、エレベータ３に積載される種々の車両１５のサスペンション１５ａのバネ定数と減衰係数の平均値を、ｋ_３、ｃ_３として本実施形態で使用してよい。
車両１５の質量ｍ_３は、駐車装置の使用時に、エレベータ３に積載される種々の車両１５の質量の平均値としてよい。

なお、ｋ_１、ｋ_２、ｃ_１、ｃ_２は、一定であるとしてもよいが、エレベータ３に向けて鉛直下方に駆動シーブ７から繰り出された索体１１の長さ（即ち、駆動シーブ７からエレベータ３までの索体１１の長さ。以下、繰り出し長さという）の関数であるとしてもよい。この場合、使用する索体１１を伸縮振動させた要素試験を実機とは別に実施し、前記繰り出し長さとｋ_１、ｋ_２、ｃ_１、ｃ_２との関係をテーブル化、または、近似式によって予め求めておく。演算部１９は、当該関係に基づいて、上述の第１または第２の演算方法の上記逐次計算において、時々刻々と変えたｋ_１、ｋ_２、ｃ_１、ｃ_２を用いて、エレベータ３の振動加速度（即ち、ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２）を算出する。

上述した本発明の実施形態によるシミュレーション装置１０と方法では、以下の効果（ア）〜（ウ）が得られる。

（ア）前記索体制御パターンを、エレベータ３の運動を表す運動系モデルに適用することで前記振動加速度を演算し、前記運動系モデルには、索体１１のバネ特性が反映されているので、索体１１の伸縮による振動加速度が許容値以下であるかを判断できる。演算した振動加速度が許容値を超える場合には、（好ましくは、上述のＳ字曲線の度合いを変化させた）異なる索体制御パターンで振動加速度を再び演算して、振動加速度が許容値以下となる索体制御パターンを探し出すことができる。

（イ）エレベータ３に積載される車両１５のサスペンション１５ａが、エレベータ３の振動加速度に影響を与えることに着目して、前記運動系モデルには、エレベータ３に積載された車両１５のサスペンション１５ａのバネ特性を反映させたので、高い精度で、エレベータ３の振動加速度を演算できる。
図８（Ａ）は、上述のようなＳ字曲線の波形を有する索体制御パターンを入力部１７から入力して、演算部１９により算出したエレベータ３の振動加速度を表す波形を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の結果を得るのに使用した同じ索体制御パターンで、図１のエレベータ３を実際に昇降駆動した場合に計測したエレベータ３の振動加速度を表す波形を示す。図８（Ａ）と図８（Ｂ）から、本実施形態により算出した振動加速度は、実際の波形と精度よく一致することが分かる。
なお、本実施形態により算出した振動加速度が、実際の波形からずれた場合には、パラメータ（ｋ_１〜ｋ_３、ｃ_１〜ｃ_３など）の評価を行い、これらパラメータの値を適宜修正して次のシミュレーションを行い、再度、シミュレーションによる振動加速度の波形と、実際の波形とを比較し、両者がずれていれば、再度、パラメータの値を修正するといった具合に、このようなシミュレーション、比較、パラメータ値の修正を繰り返し行ってよい。これにより、シミュレーションの精度を向上させることができる。

（ウ）前記索体制御パターンが、上述のようなＳ字曲線の波形を有することでエレベータ３の加速度振動を小さい値に抑えることが可能となる。即ち、図６（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）のうち、Ｓ字曲線の波形を有する索体制御パターンを入力した図６（Ｃ）の場合には、Ｓ字曲線の波形を有しない索体制御パターンを入力した図６（Ａ）または（Ｂ）の場合と比較して、加速度振動が大幅に抑制されていることが分かる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

上述の実施形態では、車両１５とそのサスペンション１５ａを反映させた運動系モデルを用いて、所定の許容値以下となる索体制御パターンを見つけ出したが、好ましくは、上述の運動系モデル（ここでは、負荷考慮運動系モデルという）と、上述の運動系モデルにおいて車両１５とそのサスペンション１５ａの影響のみを除外した運動系モデル（ここでは、負荷除外運動系モデルという）との両方によるシミュレーションで、前記振動加速度が許容値以下となる索体制御パターンを見つけ出す。例えば、図９のように、まず、負荷考慮運動系モデルを用いて演算した前記振動加速度の振幅（例えばその最大振幅）が許容値以下となるまで、入力ステップＳ１１、振動演算ステップＳ１２、評価ステップＳ１３をこの順で繰り返す。ここで、入力ステップＳ１１、評価ステップＳ１３は、それぞれ、上述の入力ステップＳ１、評価ステップＳ３と同じであり、振動演算ステップＳ１２は、負荷考慮運動系モデルの代わりに負荷除外運動系モデルを用いて前記振動加速度を演算する点以外は、上述の振動演算ステップＳ２と同じである。入力ステップＳ１１、振動演算ステップＳ１２、および評価ステップＳ１３により、前記振動加速度の振幅が許容値以下となる索体制御パターンが見つかったら（即ち、ステップＳ１３でＹＥＳ）、この索体制御パターンで、振動演算ステップＳ２２を行う。この振動演算ステップＳ２２は、上述の振動演算ステップＳ２と同じであり、当該索体制御パターンを負荷考慮運動系に適用して行われる。振動演算ステップＳ２２で、振動加速度を算出したら、評価ステップＳ２３により、この振動加速度の振幅（例えば最大振幅）が前記許容値以下かを判断し、そうであればシミュレーションを終了し、そうでなければ、索体制御パターンを変更して、入力ステップＳ１１へ戻る。このような処理を、評価ステップＳ２３でＹＥＳとなるまで繰り返す。

上述の実施形態では、エレベータ３は、駆動シーブ７から繰り出された索体１１による吊り下げられていたが、本発明は、これに限定されない。例えば、ドラムから繰り出された（巻き出された）ワイヤーロープなどの索体１１により吊り下げられ、ドラムを回転駆動することで、索体１１を介してエレベータ３を昇降させる場合にも本発明を適用できる。

また、特許文献２のように、圧縮バネを介して索体１１をエレベータ３に固定する場合には、上述の索体１１のバネ定数ｋ_１を、当該圧縮バネのバネ特性も反映させた値にする。

本発明では、索体制御パターンは、エレベータ３に向けて鉛直下方に索体１１を繰り出す繰出速度と時間との関係、または、エレベータ３側から鉛直上方へ索体１１を引き上げる引上速度と時間との関係を直接的または間接的に表すパターンであってよい。例えば、索体制御パターンは、上述の実施形態では、前記各関係を間接的に表す駆動モータ５ａの角速度ω_ｒｅｆや回転速度Ｎ（ｔ）であったが、前記各関係を間接的に表すｒ×ｄθ／ｄｔであってもよい。いずれの場合でも、演算部１９は、索体制御パターンからθ、ｄθ／ｄｔ、ｄ^２θ／ｄｔ^２を取得し、これらを上式（１）〜（９）に適用して（例えば、上述の第１または第２の演算方法で）振動加速度を算出する。

３ エレベータ、５ 駆動装置、５ａ 駆動モータ、
５ｂ 減速機、７ 駆動シーブ、９ 従動滑車、
１０ シミュレーション装置、１１ 索体、
１３ カウンターウエイト、１５ 車両、
１５ａ 車両のサスペンション、１７ 入力部、
１９ 演算部、２１ 評価部

Claims (8)

1. 駐車装置に設けられるエレベータの振動加速度を評価するためのシミュレーション装置であって、
   前記エレベータは、索体に吊り下げられ該索体を介して昇降駆動され、
   人に操作されることで索体制御パターンを入力する入力部と、入力された前記索体制御パターンに基づいて前記振動加速度を演算する演算部と、を備え、
   前記索体制御パターンは、前記エレベータに向けて鉛直下方に前記索体を繰り出す繰出速度と時間との関係、または、前記エレベータ側から鉛直上方へ前記索体を引き上げる引上速度と時間との関係であり、
   前記演算部は、前記エレベータの運動を表す運動系モデルを保持し、該運動系モデルに前記索体制御パターンを適用することで前記振動加速度を演算し、
   前記運動系モデルには、前記索体のバネ特性が反映されており、
   前記演算部により演算された前記振動加速度の振幅が、所定の許容値以下であるかを判断し、この判断の結果を示す信号を出力する評価部、または、前記演算部から出力された前記振動加速度を示す波形を表示するディスプレイ装置をさらに備える、ことを特徴とするシミュレーション装置。
2. 前記運動系モデルには、前記エレベータに積載された車両のサスペンションのバネ特性が反映されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
3. 前記運動系モデルには、前記索体の前記バネ特性による縦振動の減衰特性が反映されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
4. 前記運動系モデルには、前記サスペンションの前記バネ特性による縦振動の減衰特性が反映されている、ことを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション装置。
5. 前記索体の前記バネ特性、または該バネ特性による縦振動の減衰特性は、前記エレベータに向けて鉛直下方に繰り出された前記索体の繰り出し長さの関数であり、
   繰り出し長さと、前記索体の前記バネ特性、または該バネ特性による縦振動の減衰特性との関係を予め求めておき、
   前記演算部は、当該関係に基づいて、前記振動加速度を算出する、ことを特徴とする請求項３または４に記載のシミュレーション装置。
6. 前記索体制御パターンは、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に増加する範囲が定められた加速部分と、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に減少する範囲が定められた減速部分とを有し、
   前記加速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する増加率をゼロから徐々に大きくすることで加速を開始し、その後、前記増加率がゼロになるまで前記増加率を徐々に小さくすることで前記加速を終了するようになっており、
   前記減速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する減少率をゼロから徐々に大きくすることで減速を開始し、その後、前記減少率がゼロになるまで前記減少率を徐々に小さくすることで前記減速を終了すようになっている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のシミュレーション装置を用いたシミュレーション方法であって、
   前記入力部により、前記索体制御パターンを入力する入力ステップと、
   前記演算部により、前記索体制御パターンを前記運動系モデルに適用することで、前記振動加速度を演算する振動演算ステップと、を有し、
   前記演算部により演算された前記振動加速度の振幅が、所定の許容値を超える場合には、人が前記入力部を操作することで、前記索体制御パターンから変化させた索体制御パターンを再び入力し、前記演算部により、再び入力された前記索体制御パターンを前記運動系モデルに適用することで、前記振動加速度を演算する、ことを特徴とするシミュレーション方法。
8. 前記入力ステップで入力する前記索体制御パターンは、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に増加する範囲が定められた加速部分と、前記繰出速度または前記引上速度が時間と共に減少する範囲が定められた減速部分とを有し、
   前記加速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する増加率を徐々に大きくすることで加速を開始し、その後、前記増加率がゼロになるまで前記増加率を徐々に小さくすることで前記加速を終了し、
   前記減速部分では、前記繰出速度または前記引上速度の時間に対する減少率を徐々に大きくすることで減速を開始し、その後、前記減少率がゼロになるまで前記減少率を徐々に小さくすることで前記減速を終了する、ことを特徴とする請求項７に記載のシミュレーション方法。

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