引言

在越來(lái)越提倡以人為本、工匠精神的當(dāng)今社會(huì) , 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(shí) ,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(gè)因素 ,使得電梯調(diào)度形同虛設(shè) , 高峰期時(shí)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(jì)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(méi)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(jì)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(jì)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(guò)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(guò)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(duì)重裝置 ,通過(guò)導(dǎo)向輪提供穩(wěn)定的滑動(dòng) 。通電時(shí) ,在人體感應(yīng)器感應(yīng)范圍內(nèi) ,按動(dòng)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(dòng)模型轎廂到達(dá)指定樓層 ,對(duì)重裝置與模型轎廂相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

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(dòng) ,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(dòng)連接 ,使得模型轎廂更容易上下運(yùn)動(dòng)。

同時(shí) ,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(guò)快撞擊井道框架底部。頂部設(shè)置有信號(hào)燈 , 當(dāng)電梯載重達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí) ,信號(hào)燈開(kāi)啟: 當(dāng)使用滿載直駛功能時(shí) ,信號(hào)燈開(kāi)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(kāi)關(guān) ,底部設(shè)有下極限保護(hù)開(kāi)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(huì)自動(dòng)停止 ,不再工作。

井道框架在對(duì)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(mén)機(jī)電連接 ,模型轎廂能移動(dòng)至觸發(fā)樓層感應(yīng)器以使模型轎廂的門(mén)滑動(dòng)至打開(kāi)或閉合 , 同時(shí)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(hào) ,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(duì)應(yīng)的若干個(gè)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(duì)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(guò)螺絲固定在底板上 , 電梯外召裝置通過(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)到指定樓層 ,同時(shí)打開(kāi)轎廂門(mén)機(jī) ,取消該樓層召喚信號(hào)。電梯外召裝置會(huì)同步顯示召喚樓層的上行召喚信號(hào)或下行召喚信號(hào) , 當(dāng)轎廂到達(dá)指定樓層時(shí) , 電梯外召裝置也會(huì)取消該樓層召喚信號(hào) , 當(dāng)人體模擬裝置與電梯外召裝置進(jìn)行互動(dòng)時(shí) ,該互動(dòng)也會(huì)帶動(dòng)模型的各機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)鏈條帶動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)等各種動(dòng)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(guò)及停下 ,氣缸模擬手臂 ,模擬人體伸出手臂時(shí) ,設(shè)置兩個(gè)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(wú)桿腔輸入壓縮空氣時(shí) ,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(dòng)活塞運(yùn)動(dòng) ,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(dòng)人體模擬裝置離開(kāi)人體感應(yīng)器的感應(yīng)范圍時(shí) ,如果上行召喚按鈕或下行召喚按鈕有信號(hào) ,則取消信號(hào) , 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(shí) ,通過(guò)計(jì)算換算模擬轎廂人數(shù) ,通過(guò)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(shí)顯示屏上會(huì)顯示電梯當(dāng)前位置信息等 ,操作電梯模型會(huì)同時(shí)聯(lián)動(dòng)到電梯外召裝置上 , 同時(shí)操作電梯外召裝置也會(huì)聯(lián)動(dòng)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(duì)應(yīng) ,則電梯外召裝置的上行召喚按鈕被按下 , 同時(shí)在電子顯示屏上顯示電梯運(yùn)行情況:如果不是對(duì)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(hào)時(shí) ,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(gè)因子:層站的候梯廳人數(shù)N、層站被錯(cuò)過(guò)次數(shù)C、層站候梯時(shí)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(jí)別越高 ,擁有的層站數(shù)越少 。 當(dāng)高階滿位時(shí) ,低階層站即使?jié)M足躍遷條件也無(wú)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(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種電梯仿真模型 ,通過(guò)外設(shè)電梯等候廳模擬裝置 ,可以模擬等候電梯時(shí)的人流:建立了貼合現(xiàn)實(shí)的電梯等候場(chǎng)景 ,達(dá)到了更直觀的觀察效果 ,并通過(guò)各傳感器獲得數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)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(shí) ,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(jià)低 , 易于維護(hù)。