基于多目標(biāo)優(yōu)化的電梯群控調(diào)度運(yùn)行方案

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1、基于多目標(biāo)優(yōu)化的電梯群控調(diào)度運(yùn)行方案摘要本文是針對教學(xué)樓在人流高峰期出現(xiàn)的擁堵現(xiàn)象而進(jìn)行的群控電梯優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案的研究。我們以人流的等待時(shí)間和乘坐電梯時(shí)間兩個(gè)因素作為評價(jià)指標(biāo)，給出了合理的電梯調(diào)度運(yùn)行方案。根據(jù)人流的特點(diǎn)，我們把電梯在第一節(jié)課前和第三節(jié)課前的人流模式分為上行高峰交通模式和層間交通模式。分別對兩種模式進(jìn)行研究分析。在上行高峰交通模式中，原來八部電梯采用單轎廂系統(tǒng)的運(yùn)行方案，人流擁堵時(shí)間長達(dá)1270秒，滯留時(shí)間較長，運(yùn)行方案很不合理。在該模式下，我們先采用靜態(tài)分區(qū)群控方法把電梯群分成幾個(gè)區(qū)域,用不同電梯分別控制整個(gè)大樓的不同樓層。以電梯處于人流高峰時(shí)期的運(yùn)載能力作為電梯運(yùn)行效率作

2、為評價(jià)指標(biāo)，用C語言編程采用枚舉法選出最佳分區(qū)群控方案。結(jié)果人群高峰滯留時(shí)間縮短到541秒，人流高峰期的運(yùn)力從原來的0.63人/秒提高到1.48人/秒，提高了135%。大大提高了電梯系統(tǒng)的運(yùn)行效率。對于層間交通模式，電梯的群控方案實(shí)質(zhì)就是指在得到一組呼梯編碼后，電梯群控控制器如何給出一個(gè)最優(yōu)派梯方案，本文以一定權(quán)重比同時(shí)考慮乘客滿意度即侯梯總時(shí)間與電梯運(yùn)輸效率及平均乘梯時(shí)間，以這兩個(gè)指標(biāo)確定電梯群控評價(jià)函數(shù)：，用此函數(shù)來確定最優(yōu)派梯方案：在得到一個(gè)呼梯信號后，群控器將各組電梯的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與呼梯信號樓層相結(jié)合，得出一個(gè)使評價(jià)函數(shù)值最小即最優(yōu)的電梯號，并派遣該部電梯去響應(yīng)這個(gè)呼梯信號。我們經(jīng)過測量確

3、定了電梯的參數(shù)，并隨機(jī)給出一份電梯狀態(tài)表，結(jié)合各樓層人數(shù)分布模擬出一份呼梯信號表，并通過C語言編程進(jìn)行電梯群控模擬仿真，得到侯梯總時(shí)間與平均乘梯時(shí)間，并與電梯單轎廂運(yùn)行進(jìn)行比較，估算出這個(gè)方案下，總體效率大致能提高2.5倍左右。本文中上行高峰交通模式中的模型簡單，但能很好的控制電梯資源合理分配，縮短電梯運(yùn)行的周期，從大大提高電梯系統(tǒng)運(yùn)行效率。在現(xiàn)實(shí)生活中具有較高的可操作性和實(shí)用性。由于現(xiàn)實(shí)中的情況有更多的隨機(jī)性，可能造成結(jié)果有一些偏差。如果再考慮把能耗這一重要社會因素加在該模型中的進(jìn)行評價(jià)，該模型將會有更加廣泛的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：靜態(tài)分區(qū)上行高峰交通模式窮舉法層間交通模式多目標(biāo)優(yōu)化22一、問題

4、重述在高層建筑里，電梯承擔(dān)著將人和貨物運(yùn)送到各個(gè)樓層的任務(wù)。目前的大多數(shù)高層建筑中，通常都使用傳統(tǒng)的單井道單轎箱電梯，單轎箱電梯的特點(diǎn)是，如果電梯轎廂上方樓層的人希望上行，電梯就會一直上行，直到滿足了所有“上行請求”后，才會響應(yīng)“下行請求”，而一旦開始下行，電梯就不再接納任何希望上行的乘客，直到轎箱下面的樓層不再有下行請求。使用這樣的電梯，經(jīng)常會出現(xiàn)冗長的等待時(shí)間和擁擠的現(xiàn)象，若要提高運(yùn)載效率，只能通過增加電梯井道數(shù)來實(shí)現(xiàn)。理工樓設(shè)計(jì)為地上層數(shù)為14層，地下2層。其中地下一層為空調(diào)機(jī)房和部分實(shí)驗(yàn)室，地下二層一部分房間為倉庫，其余房間為工人宿舍，地上1~3層為教室，10層為辦公樓層，其它樓層為實(shí)

5、驗(yàn)室樓層。目前，該樓有三個(gè)學(xué)院，假設(shè)每個(gè)學(xué)院有學(xué)生1000人，教工70人。樓內(nèi)有8個(gè)電梯井道，東西各四部，其中東西各有兩部電梯運(yùn)行樓層為地下2層至14層，其余的電梯運(yùn)行樓層為地上1層至14層。目前，理工樓8部樓梯全部采用單轎廂系統(tǒng)的運(yùn)行方案，高峰時(shí)等待時(shí)間比較長，效率比較低。為縮小等待時(shí)間，有人在等待時(shí)同時(shí)按動4部電梯按鈕，導(dǎo)致電梯空載運(yùn)行，產(chǎn)生浪費(fèi)?，F(xiàn)在有人建議：一是分別對東西兩側(cè)4部電梯采用群控技術(shù)進(jìn)行改造，即加裝一套智能裝置同時(shí)控制4部電梯的運(yùn)行；二是對人流比較大的樓層采用專用電梯方式，如10層。針對以上建議，請完成如下工作：任務(wù)一：根據(jù)你的觀察和經(jīng)驗(yàn)，試給出一個(gè)每天第一堂上課前高峰時(shí)人

6、流方案、第二堂課下課和第三堂課上課前的時(shí)間段內(nèi)人流方案；任務(wù)二：建立數(shù)學(xué)模型，給出一個(gè)群控電梯優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案，使盡可能地提高電梯系統(tǒng)的運(yùn)行效率。并采用任務(wù)一的人流方案，對群控運(yùn)行方案的效率和每個(gè)轎廂單獨(dú)運(yùn)行時(shí)效率進(jìn)行比較，估計(jì)電梯系統(tǒng)的運(yùn)行效率能大致能提高多少？任務(wù)三：若在群控基礎(chǔ)上，再考慮加上專用電梯方式，試給出群控電梯優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案，并對其運(yùn)行效率提高程度進(jìn)行估計(jì)。二、基本假設(shè)1．假設(shè)第一堂課上課前人流全從一樓大廳乘電梯向上去往各層。2．第一堂課上課前忽略少量的層間人流交換。3．忽略少數(shù)走樓梯的人群。4．假設(shè)不出現(xiàn)電梯故障導(dǎo)致無法使用的情況。221．東西兩側(cè)的群控系統(tǒng)一模一樣，各層人流

7、均分到兩側(cè)使用電梯。2．為簡化模型，電梯勻速運(yùn)行。三、模型的符號說明：電梯在一個(gè)樓層間的平均運(yùn)行時(shí)間；：乘客平均等待電梯時(shí)間；：乘客平均乘坐電梯時(shí)間；：電梯在除一層外其他樓層的?？繒r(shí)間;：電梯在一層的?？繒r(shí)間;：各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，；：電梯的平均運(yùn)行周期；：第i分區(qū)電梯的運(yùn)行周期，；：第j分區(qū)的最高樓層，；：乘客i申請呼叫方向；：電梯k當(dāng)前的運(yùn)行方向；：乘客i當(dāng)前所在樓層；：電梯k當(dāng)前的所在樓層；：電