电梯交通系统配置的理论和应用研究.doc

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1、摘要摘 要 本文是国家自然科学基金项目：“电梯交通系统的智能控制及最优配置研究”(项目编号：69874026)的后续研究。电梯交通配置系统所要解决的是一个复杂的、具有不确定性的决策优化问题。本文在对电梯交通配置系统国内外众多成果分析的基础上集中对电梯交通配置系统与国内实践相结合问题进行了深入地分析研究，对系统中大量直接影响电梯服务质量的变量和参数进行了比较详细的讨论，更重要的是结合现阶段我国的实际国情，对这些变量的计算公式和参数的取值进行了修订；在此基础上设计了计算机辅助电梯交通配置设计系统；并对所设计的系统进行了实际测试，测试结果表明了计算机辅助电梯交通配置系统的有效性及相对于现阶段设计手段

2、的先进性。关键词：电梯交通，群控，电梯交通配置，计算机辅助设计- 53 -AbstractWrite by Peng liu(Computer)Directed by Tiejian Zou & Zhilin liang The research of this paper is continuance of the project of the national nature science fund: the research for intelligent control and optimum dispatching of the elevator traffic system. Wh

3、at the elevator traffic dispatching of elevator traffic system deal with is a complex, optimization decision-making problem with uncertainty. Based on summarizing lots of domestic and foreign research achievement of elevator traffic dispatching, in this paper, the author analyzed the problem of elev

4、ator traffic dispatching working in domestic practice, discussed variables and parameters which affect quality of elevator service in detail, edited the expressions of these variables and values of parameters based on the domestic fact now, designed elevator traffic dispatching system with computer

5、aided design. The proposed computer aided design system is discussed by comparison of computers results and our calculation. The comparison results shows the effectiveness of the propose computer aided design system and the advantage over method used at present.Keyword: elevator traffic, group contr

6、ol, elevator traffic dispatching, computer aided design目录 目 录 1-53引言 11绪论 31.1电梯及电梯群控发展的历史、现状和未来 31.1.1电梯及电梯群控的历史 31.1.2电梯群控的现状 51.1.3电梯群控的未来发展方向 51.2电梯交通配置发展的历史与现状 51.2.1电梯交通配置的内容及历史1.2.2电梯交通配置的现状与未来 62.电梯交通配置设计的理论基础 82.1现代高层建筑对垂直交通系统的要求2.1.1乘客对电梯系统的要求2.1.2评价现代高层建筑电梯系统的几个重要参考参数 92.2电梯交通配置设计的数学模型 10

7、2.2.1电梯交通配置设计的数学模型2.2.2电梯交通配置设计的输入参数 112.2.3电梯交通配置设计的输出参数 132.2.4电梯交通配置设计系统图 152.2.5电梯交通系统配置设计的评价和优化3电梯交通配置设计数学模型的改进 173.1电梯交通配置系统数学模型存在的主要问题3.2电梯交通配置设计数学模型的改进 183.2.1电梯总使用基数Q 183.2.2电梯服务层数（m） 203.2.3短区间单站运行时间（tr） 213.2.4电梯乘客人数r与电梯额定荷载Re的关系 233.2.5开关门单元时间td 243.2.6轿厢出入口宽度修正系数K 243.2.7电梯交通系统配置设计结果的期望

8、值 264.计算机辅助电梯交通配置设计的实现 284.1计算机辅助电梯交通配置设计的系统分析4.1.1计算机辅助电梯交通配置设计的输入参数4.1.2计算机辅助电梯交通配置设计的输出参数 304.2计算机辅助电梯交通配置设计的算法设计 314.2.1电梯交通配置设计算法 314.2.2电梯交通配置优化算法 374.3计算机辅助电梯交通配置设计的实现 374.3.1计算机辅助电梯交通配置设计的数据类型4.3.2计算机辅助电梯交通配置设计的主要界面 384.3.3计算机辅助电梯交通配置设计的主要代码 404.4计算机辅助电梯交通配置设计的测试 444.4.1测试数据的内容4.4.2手工计算的数据结果

9、4.4.3计算机辅助设计的计算数据结果 454.4.4对比分析 465.结论和展望 475.1结论 475.2展望 48致谢 49参考文献 50-53引言引言 建筑设计中钢架结构技术的不断进步与完善，使得建筑物向着高层方向自由发展成为可能，现代建筑正向高层化、复杂化和智能化方向发展。上世纪80年代，出现了真正意义上的智能建筑，高层智能建筑是现代建筑发展的主要方向，现在国际上已经出现了大量的高层和超高层智能建筑，如原纽约世界贸易中心大厦、帝国大厦、日本标志大厦、上海金贸大厦等等。目前国际智能建筑研究机构对智能建筑做出的定义是：以目前国际上先进的分布式信息与控制理论而设计的集散式系统，运用计算机技

10、术、控制技术、通信技术和图形图像显示技术，通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务和管理以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，建立一个由计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。日本智能建筑专家黑泽清先生对智能建筑的定义为：智能大厦是可自由高效地利用最新发展的各种信息通信设备，具有更自动化的高度综合性管理的大厦。现代高层和超高层建筑的大量兴建使作为主要垂直交通运输工具的电梯，在现代生活中日益的普及。占建筑物造价10%的垂直交通系统即为我们的交通带来了大量的方便，但随着电梯的广泛使用，相应的也为我们带来了新的问题，在大量使用电梯

11、的今天因为电梯设置问题和运行问题带来的各种现象日益复杂，既有因为电梯而为建筑物带来丰厚效益的，也有因为电梯配置不合理而导致物质损失，甚至是人员伤亡的大型事故。作为现代建筑一个重要发展方向的现代智能建筑快速发展更要求，我们对整个电梯系统的研究更加的全面化和系统化。 电梯问世不过100多年，但发展迅速，在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的一种标志。每幢大型高楼都可以说是一座垂直的城市，建筑的高层化和大型化以及以人为本的设计理念对电梯控制技术的要求越发严格。摩天大楼的高度，不仅受建筑技术因素的限制，一个重要的原因是受到电梯提升高度的限制。随着电梯技术的开发和研究，高效智能化控制的电梯已经开

12、始为智能大厦提供良好的、优质的服务。例如，在9.11事件中惨遭摧毁的原纽约世界贸易中心大楼，高410米，共110层，每天有5万人上班，还有约8万人来访或旅游，其中配置了客用电梯72台，另配置208台客货两用电梯，还有若干自动扶梯；我国在上海建成的上海浦东金茂大厦，有88层，建筑面积22万平方米，其中有60台电梯，18台自动扶梯；已于今年竣工的台北国际金融大厦（101楼）高508米(地上为101层，地下5层)是目前世界最高的建筑物，该大厦启用两部由东芝公司承建的世界上速度最快的电梯，其速度是16.7ms成为高速电梯世界之最，有人将其称为“后现代技术设计的电梯系统”1。 现阶段大规模、集团化电梯群

13、交通系统在大型建筑中广泛的使用，使人们对电梯系统的关注从电梯硬件设计转为对电梯系统控制设计。现代电梯系统控制设计主要是围绕这两个方面展开的：电梯交通系统控制和电梯交通系统配置。电梯系统交通控制主要是在建筑物交付使用后，对电梯群进行总体控制，使其能够满足乘客的大部分需求；电梯系统交通配置主要是在建筑物设计阶段，根据建筑物的特性对电梯群进行设计和规划。第一章 绪论1绪论1.1电梯及电梯群控发展的历史、现状和未来1.1.1电梯及电梯群控的历史 电梯的英文名称为Lift或Elevator，单词Lift起源于中世纪斯堪的纳维亚文的单词Liften，而单词Elevator则由拉丁文的单词Elevare导出

14、，意为提升。使用这两个词来表达一种用来将人员或物品从某一层楼提升或降低到另一层楼的设备。第一台乘客“升降梯”则是由Elisha Otis于1854年在纽约水晶宫展览会上公开表演了由他研制的“安全升降梯”，这次表演使得公众对“升降梯”的“安全性”得到认同，1857年3月23日在纽约E.V.Haughwout & Compan公司专营法国瓷器和玻璃器皿的商店中安装了Otis公司生产的安全客运升降梯，乘客电梯使用了Passenger Elevator一词。因为它们都是以非电力为动力的，至此为止应称为“升降机”。由于升降梯是一种新生事物，Elisha Otis的生意并不红火，据文献记载：在1854年只

15、销售很少的几台，1855年也只销售15台，1886年也仅销售27台。直到1889年12月美国Otis公司研制出的才是第一台名符其实的直接连结式电梯，采用涡轮电气设备驱动系统，该电梯安装在纽约第玛瑞斯特大厦，令人赞叹的是该电梯一直使用到上个世纪三十年代大厦拆除为止。随后又出现了电动机控制的电梯，1903年Otis公司开发出无齿轮曳引电梯，使电梯的速度大大提高。以后电梯技术的发展主要集中在自动控制方面。如1924年研制出的信号控制系统；1937年研制出的高峰期控制系统；1950年第一台无司机电梯在美国德克萨斯州达拉斯大西洋大楼出现。现代电梯大约从上世纪七十年代开始，电梯技术以电脑群控和集成电路为其

16、特征。由于采用司机来操纵电梯的这种控制方式很不经济，因此人们采用了简易自动控制方式，但是它不能同时响应多个呼梯信号，使用起来很不方便，效率低，以后又出现了集选控制，它能记忆下所有的呼梯信号，并在前进方向上根据呼梯顺序停靠。但大型的建筑，特别是大型办公楼只有单台电梯是不能很好应付全部客流的，因此需要设置几台或多台电梯，但如果多台电梯不能相互协助，而是并列的各自独立操作，当乘客同时按下几台电梯的层站呼梯按钮时，就可能会使几台轿厢去应答向一呼梯信号而造成很多空载运行和不必要的停站，电梯不能有效工作，而且在频繁的需求下会造成轿厢集拢现象；另一方面，在类似于办公大楼的这种大型建筑物，上下班的单行客流十分

17、集中，上班的上行乘客，下班时的下行乘客，午饭时的上下行乘客非常多，单靠增加电梯的荷载、速度、台数是不能适应这种客流量的剧烈变化规律，也难以克服轿厢的频繁往返，更无法改善在某段时间内必然出现的长候梯现象。关键问题是在于这群电梯的协调调度，要根据轿厢的人数、上下方向的停站数、层站及轿厢内呼梯以及轿厢所在的位置等因素，来分析实时客流的变化情况，自动选择最适宜于客流情况的输送方式。因此可以把安装在一起的多台电梯的控制系统相互联接，且装有自动监控系统。在这样的系统中，层站的召唤按钮对所有并联电梯来说是共有的，交通流量监控系统确定梯群中的哪一台电梯去应答层站召唤信号。为此二十世纪四十年代，美国的两大电梯制

18、造公司Otis电梯公司和西屋电机公司研究出了电梯群控方式，它能根据客流情况的变化，高效率地对所有各层进行充分的服务。据统计，在为办公楼提供的电梯中，群控电梯1950年占12%，而1953年则上升至80%，1975年使用计算机以后，进入了现代电梯群控系统阶段，实践证明，对于办公楼等大型高层建筑，采用群控电梯，可使电梯交通系统质量大为改善3，一般可使平均间隙时间减少15%-25%，即输送能力提高15% -25%。由于实现自动高度和各层均等服务，使得长候梯时间大为缩短，一般可减少40%-60%。据研究，乘客的候梯心理烦噪程度是与候梯时间的平方成正比的。而候梯时间超过60秒即为所谓长候梯时间，其心理烦

19、噪程度会急剧上升4，采用电梯群控将使这种现象大为改善。如表1-1所示，电梯群控的最初阶段的控制器件是继电器，控制方式采用时间间隔控制。这种方式可适当使梯群中的各个轿厢沿井道高度均匀分布，特别是在繁忙的交通需求期间。然而它有一个主要缺点：轿厢在顶端底层需要花费相当的时间等待分配，而且轿厢在等待分配时闲置着。表1-1 电梯群控技术的发展阶段群控系统应用计算机控制应用人工智能综合评价系统最短候梯时间控制集成电路自动模式选择系统时间1971 1975 1982 1988分派系统区间分配系统呼梯分配系统控制系统间隔控制带 有专家系统等待时间预测控制学习功能的预测控制指示系统轿厢到站指示立即指示将到站轿厢

20、电梯群控系统第二阶段是在硬件上采用了集成电路，克服了硬件复杂、可靠性低、维修困难、效率低等缺点，并可以进行所必需的较为复杂的逻辑计算。这一时期采用的呼梯派梯方式是针对每一个具体的呼梯信号派梯，当一个层站呼梯信号登记后，系统会根据交通情况和各轿厢的状态，选择一部轿厢为之服务。控制方式是候梯时间控制。 自从计算机开始用于电梯群控系统中，便进入了现代电梯群控阶段。 电梯系统计算机控制的第一个方法，是将常规控制算法用软件程序来实现。由于常规控制算法提供的性能，必然受它的固定逻辑程序所限制，因此不是最好的方法。另一种可能是一种新设计的控制系统，按照每个轿箱应答召唤信号的时间，把层站召唤信号分配给轿厢。它

21、还包括许多其他性能，如优先级的确定、对流动频繁的楼层的考虑，以及长时间等候的信号的优先服务等。1.1.2电梯群控的现状 最初的现代电梯群控系统，电梯到达楼层的预报准确度有了提高，但长候梯时间的发生率很高，需要解决。控制方式是候梯时间预测控制。 接下来的电梯群控技术在系统加入了对交通需求的学习功能。这一功能提高了梯群运行状态预报的准确率，减少了长候梯发生率，这使得为层站呼梯信号派梯后，能立即显示所派电梯。另外在派梯中开始使用了评价系统，当呼梯信号发生后，电梯群控系统根据交通情况和梯群的状态，对每个轿厢的多个性能指标进行综合评价，从中选出最合适的轿厢去响应呼梯信号。这一时期的系统极大地减少了乘客的

22、平均候梯时间、长候梯时间发生率等。 人工智能技术开始应用于电梯群控系统中，使现代电梯群控系统进入到了第三阶段。1990年棚桥澈等研制出带有模糊控制的人工智能的电梯群控系统ELEX系统H21，平均候梯时间比常规群控系统减少1520。1994年KitaHMarkon等人首次将人工神经经网络技术引入电梯群控系统中13，接着日本东芝公司开发使用人工神经网络的电梯群控装置EJ-1000FN，表明带有人工神经网络的电梯群控系统已进入实用化阶段。1.1.3电梯群控的未来发展方向 电梯群控技术目前主要的发展方向是应用最新的人工智能技术对电梯控制系统进行改进，这里主要的技术是将专家系统、模糊控制技术、人工神经网

23、络和模糊神经网络等等。通过深入地探讨这些技术和电梯控制系统特点的结合点，将电梯控制系统设计得更加人性化，能够更好的满足乘客的需求，将是未来一段时期的主要研究方向。1.2电梯交通配置发展的历史与现状1.2.1电梯交通配置的内容及历史电梯交通配置（Elevator Traffic Dispatching）是指电梯交通系统设计、电梯交通配置设计、电源设计、安装和维修工程等。这个分支容易被人忽视。例如有关资料报导：日本直至本世纪60年代对电梯交通系统分析“尚未作过充分的研究6”。随着超高层智能建筑的兴起，这个分支愈显重要，受到人们的重视。电梯交通系统分析在建筑物设计过程中主要是指电梯设置的工程可行性研

24、究，在分析之后要确定电梯的相关尺寸数据和电梯的数量型号等物理数据；在大楼完工后，电梯交通系统分析要研究和计算其性能指标是否满足高层建筑对垂直交通运输效率的要求，以及如何提高垂直运输效率。电梯交通配置的核心内容是电梯交通配置设计，其中包括根据建筑物类型和用途、电梯选型数据、乘客流量情况，选用合适的配置公式进行配置计算，并根据性能指标的实际值和期望值进行电梯交通最优配置等。电源设计主要是指与电源设备、电源线、变压器和过电流断路器有关的计算和选型。安装和维护主要包括电梯的订货、安装、调试和运行后的一切维护过程。在国际电梯技术领域，作为电梯系统设计的重要组成部分的电梯交通配置设计，直到上世纪70年代才

25、逐步的受到应有的重视。从上世纪20年代至今，电梯交通配置设计的发展基本上可以分为两个阶段：20世纪70年代中期（1974年）以前，电梯交通配置理论研究基本上集中在电梯交通统计特性上，即采用统计学方法研究电梯交通的统计规律，依靠统计资料建立适当的实践公式来计算电梯系统的运行情况和确定电梯系统的可靠度；20世纪70年代中期（1975年），随着高层智能建筑的大量出现，人们对电梯系统的要求越来越严格，统计特性已经不能满足实际工程的需要，在借助计算机的前提下，人们开始系统化的研究电梯交通系统的动态特性，即采用专家系统、模糊控制等人工智能技术研究电梯系统的模糊性、非线性及不确定性等特性，并在此基础上完成电

26、梯交通系统的最优配置。1988年6月在卡尔斯鲁厄（原西德）召开的第二届国际电梯工程师协会年会（暨ELEVCON88电梯技术会议）上，在技术报告的六个专题中有一个就是“电梯乘客交通分析”，其内容占17%。而1995年的第六届国际电梯技术会议的26篇论文中，属于电梯交通配置理论的有8篇，占31%。在国内的电梯技术领域，我国的电梯交通配置技术研究严重滞后，处于相对落后状态，目前大部分的电梯系统配置仍在采用主观模式或凭经验进行。关于电梯交通配置理论的研究更是落后，截至1996年，我国共公开发表电梯交通配置的研究论文49篇，其中关于电梯交通配置设计的仅有4篇，占全部的8.1%。1.2.2电梯交通配置的现

27、状与未来目前电梯交通配置正在逐步的由统计特性研究转向为数学模型研究，并取得了一定的收获，在国内外都产生了一系列具有代表性的成果。目前，在电梯交通配置设计领域我国已经远远的滞后于国际的领先潮流。在国际上，电梯交通配置设计已经成为高层建筑设计的一个必经的阶段，而且计算机辅助电梯交通配置设计也正在逐步的普及；而目前国内仍在广泛使用手工进行电梯交通配置设计，甚至有些建筑设计师根本没有进行电梯交通配置设计，只是根据建筑规模和经验，就决定设计方案。但作为现代智能建筑系统的三个重要的子系统之一的电梯系统，与其他的子系统有着明显的不同，这里主要是指电梯系统具有不可更改性，一旦电梯安装工程结束电梯系统就不能再有

28、任何的变化。以现在的配置方式，电梯交通系统的合理性将直接由实际使用方来进行检验，而且即使存在明显的设计纰漏也因为系统自身的固定特性，而无法进行更改、改善和提高。因此，在现阶段的设计方式下，为了防止出现预设计方案与实际工作环境不相称的情况出现，一般都将设计结果人为的放大，以确保预设计方案能够在更大的范围内工作，但这将明显的导致资源的浪费，进而降低电梯交通系统的实际工作效率。从电梯交通配置理论的发展趋势来看，目前国际电梯交通配置的主要发展方向是：从统计特性逐步过渡到动态特性；逐步增加人工智能技术在电梯交通配置中的适用范围；广泛推广采用计算机的电梯群控系统和计算机辅助电梯交通配置；进一步研究电梯交通

29、配置的统计公式、建立严谨的数学模型和细化统计参数。在这一领域我们面临着严峻的挑战，现阶段我们的主要任务是：建立符合我国国情的电梯交通配置理论模型；设计适用于我国实际国情的计算机辅助电梯交通配置系统；利用人工智能技术研究电梯交通系统的动态特性。第二章 电梯交通配置设计的理论基础2.电梯交通配置设计的理论基础2.1现代高层建筑对垂直交通系统的要求2.1.1乘客对电梯系统的要求衡量一套高层建筑的垂直交通系统的优劣，主要是通过电梯乘客对电梯性能的评价。作为垂直交通主要公共交通工具的电梯系统，其最重要的指标应该是系统自身的安全运行，只有这样才能够给电梯乘客一种安全感，才能够充分的发挥其设计功能。但是仅仅

30、是安全运行，这样的条件未免过于简单，对于电梯乘客而言他们对整个电梯系统的要求是复杂的，简单而言，可以概括成两大类：生理上的和心理上的，即生理的承受能力和心理的承受能力。电梯系统安全运行在这里仅仅是所有要求中最基础的。除此之外，乘客对系统的要求还包括：生理上的要求是指乘客对其在垂直平面内的运动方式提出的要求。当人们在垂直平面内运动时，随着外部运动的变化，会引起人体内部器官的相对运动，进而使乘客产生不舒服的感觉，这种感觉主要发生在人体承受加速和减速时，因而在生理医学上被称为重力加速度效应。作为飞行员或者航天人而言，他们需要进行这方面的专门训练，以承受在飞行中可能出现的6g（重力加速度）的加速度，但

31、作为垂直公共交通系统主要交通工具的电梯系统，我们不可能要求电梯系统的乘客拥有飞行员一样的身体素质，能够承受较大的加速度，因此我们必须在生理上满足大部分正常人的需求。人们对重力加速度效应的适应情况是因人而异的，这不仅跟年龄有关，还与乘客当时的生理和心理方面的健康状况以及运行期间是否有突发事件等随机因素有关。故而，到目前为止还没有一个明确的理论来解释加速度和人体健康之间的关系，但凭借经验我们可以知道：人们对电梯的运行速度的适应是很强的，甚至可以说是没有限制的，但是对加速度的适应确是有限的。一般情况下加速度小于1.5m/s2时，人们是不会感到任何的不舒适。尤为重要的是，根据具体试验的结果表明，之所以

32、会出现加速度效应，其主要的原因不是速度或者加速度过大，而是加速度的变化率过大，实验证明当加速度变化率控制在2.0m/s3，且保持恒定时，乘客的不舒服感会大幅减轻7。相对生理要求的明确性，更复杂的是乘客的心理要求，可以预料的，乘客的心理感觉是十分微妙的。乘客对同一部电梯的服务级别有一定的要求，但同样是这位乘客在一天中的不同时间及不同地点，却对电梯的服务级别有着不同的要求。就以一个普通的白领为例，在上班乘电梯的过程中对电梯的服务没有太多的要求，尤其是在已经打完卡之后，更是没有任何的烦躁感产生；但同样是这位员工，乘坐同样的电梯，当他下班的时候如果不能迅速的离开办公大楼，他就会产生明显的烦躁感；相对而

33、言，他就不会对自家住宅电梯的服务级别作相同的要求。乘客的这种要求可以归纳为乘客的候梯时间要求，候梯时间是主要的心理要求。乘客的乘梯时间长短是影响乘客心理状态的第二位因素。据已知资料的统计，若乘客乘梯的时间超过90秒，乘客就会因为电梯的中间层停留而感到极不耐烦，同时其容忍程度还取决于他是否有同伴同行，以及其他乘客的行为举止如何。Strakocsh（1967）将乘客的这种心理要求总结为“乘客乘坐电梯的时间应保持在一个特定的期限内”。另外，美观大方的轿内装潢、考究的厅轿门外观等其他因素，增加了乘客对电梯系统的好感，提高了乘客对电梯系统的信任度，也可以在一定程度上缓解乘客因为乘梯时间过长带来的恐慌心理

34、。乘客对电梯生理上的要求一般可以通过改善单台电梯的运行性能来满足，这些改动现在已经由电梯生产厂家直接在电梯的运行参数中保证，一般不在电梯交通配置设计的考虑范围之内；而乘客心理上的要求就不是简单的改善电梯系统的运行能过满足的了，它需要通过对电梯群的有效协调控制来满足，这也是电梯交通配置设计的主要内容：在电梯系统安装之前通过有效的计算和分析，确保电梯系统运行期间能够保证乘客的心理要求。2.1.2评价现代高层建筑电梯系统的几个重要参考参数乘客对乘坐电梯的心理要求主要表现在对候梯时间和乘坐电梯时间的要求上，但在不同的时间、地点和客流交通情况下，又可以转换成不同的具体要求。一般情况下，分别采用下列几个参

35、数来评价电梯系统的优劣：1. 5分钟载客率(CE)。5分钟载客率是反映设置电梯的建筑物垂直运输效率的重要标志。5分钟载客率反映的是电梯系统在一段时间内的实际使用情况，作为衡量电梯系统配置是否合理的重要参数，CE明确地指出了电梯系统的繁忙程度，通过将实际的5分钟载客率和CE的期望值CE*进行比较，就可以准确的指导电梯系统是否可以适应当前使用环境的需求。当然并不是说CE的值越大越好，也不能武断的认为CE的值越小越好，准确地说应该是：CE的值应该处于一个适当的范围内为好。CE的值过大，表明电梯系统的负荷太高，应该适当的增加垂直交通工具；反之，如果CE的值太小，这则表明电梯系统过于空闲，系统存在着明显

36、的资源浪费。2. 平均行程时间（AP）。图2-1 平均行程时间平均行程时间（AP）是指：电梯轿厢从关门启程运行至到达目的站所用时间的统计平均值，如图2-1所表示的，其中：t1,i表示乘客在第i站进入轿厢的时间；t2,i表示第i站的轿厢关门时间；t3,i表示从第i站到第i+1站的轿厢行车时间；t4,i表示第i站的轿厢开门时间；t5,i表示乘客从第i站走出轿厢的时间。从AP的定义和图1，可以分析的是，平均行程时间就是衡量是否满足乘客对乘梯时间的要求的重要参数，因而在电梯交通配置设计中AP占有重要的地位。3平均间隙时间（AI）。平均间隙时间表是一组电梯中，先后到达基站的两台电梯的平均时间差。在电梯交

37、通配置设计中，采用AI来衡量乘客平均的候梯时间（AWT）。但需要注意的是，准确地讲，AI和AWT并不是完全意义上的相同的，对于一名普通的乘客而言，他的候梯时间可能是0，也可能是大大的超过电梯的平均间隙时间。但近几年的研究表明，AWT和AI并不是完全无关的，两者之间是存在着一定的联系的，近来工程设计界普遍采用Richard D. Peters给出的数据：AWT = 60%AI （2-1）2.2电梯交通配置设计的数学模型 目前国内关于电梯交通配置设计的研究已经取得了重大的进展，20世纪90年代朱德文教授提出了关于电梯交通配置的数学模型7。2.2.1电梯交通配置设计的数学模型 电梯交通配置设计的系统

38、模型可以由图2-2来简单的表示：图2-2 系统整体方块图 其中：R 表示系统的输入参数； Y 标识系统的输出参数。 在这里，“设计过程”表示根据系统的输入参数，按特定的计算方式进行电梯交通配置计算，并得到设计结果；“电梯”表示根据统计特性对得到的设计结果进行分析，确定这个结果的输出参数；“交通计算”根据得到的设计结果和输出参数，进行优化以期得到符合实际工作环境的最优设计。 根据对电梯交通配置统计特性的分析，电梯交通配置设计的系统输入参数R包括：建筑物类型、建筑物规模、电梯曳动类别、建筑服务方式和轿厢门别；而电梯交通配置设计的系统输出参数Y包括：5分钟载客率、平均间隙时间、平均乘梯时间和电梯台数

39、。据此，电梯交通配置系统模型可以简化为图2-3所表示的关系。 由图2-3可以得到下列两个重要的公式：R = colBType，BSize，ERun，BServer，EDoor （2-2）Y = colCE，AI，AP，N （2-3）其中：BType表示建筑物类型；BSize表示建筑物规模；ERun表示电梯曳动类别；BServer表示建筑服务方式；EDoor表示轿厢门别。图2-3 输入-输出关系图2.2.2电梯交通配置设计的输入参数1. 建筑物类型BType。根据统计特性分析的结果，建筑物的类型一般可以简单的划分成办公楼、旅馆、住宅楼、医院和百货大楼。作为电梯交通配置的基础变量，建筑物类型可以期

40、望的决定电梯的额定速度Ve和额定负载Re等中间变量。例如，对于中型办公楼，可以期望的确定电梯的额定速度Ve =2.5m/s、3m/s或者3.5m/s，而额定负载Re =1350kg/20人。2. 建筑物规模BSize。建筑物的规模包括建筑物每层的建筑面积、每层的有效利用系数和电梯的最高服务层数等变量。由BSize可以直接的决定电梯总使用基数Q、轿厢行程SL和服务层数n等中间变量。3. 电梯曳动方式ERun。即电梯设备驱动类型，目前常见的主要是下面的4种： 交流单速有齿轮驱动；交流双速有齿轮驱动；直流有齿轮驱动；直流无齿轮驱动。电梯曳动方式能够直接决定短区间单站运行时间tr、加速距离Sa和加速时

41、间ta等变量。其中短区间单站运行时间tr直接影响到乘客乘梯时间；而加速距离Sa和加速时间ta直接决定电梯运行期间的加速度变化程度，进而间接影响乘客乘坐电梯的舒适度。4. 建筑服务方式BServer。即电梯的运行方式，分为如下六种： 单程快行；单程区间快行；各层服务或隔层服务；往返区间快行；单程低层服务；单程高层服务；这六种服务方式各有各自的特点，有各自的适用范围，具体的运行示意图见图2-4。图2-4 电梯服务方式简图电梯服务方式不仅直接影响乘客对建筑物整体的印象，还在电梯交通配置是设计中扮演者重要的角色，它直接决定短区间行车时间、短区间开门时间、快行区间可能停靠站数等重要参数。 例如，各层服务

42、方式确定的短区间上行行车时间为： （2-4）其中：f1u为短区间上行可能停靠站数。5. 轿厢门别EDoor。轿厢门别在这里泛指轿厢门的一切物理量，其中主要包括开关门方式和轿厢门的宽度。轿厢门别直接决定开关门的单元时间td和每个乘客出入轿厢的时间tp等。例如，对于直流电梯两扇中分式自动门，轿厢门宽度为900mm，提前开门时，电梯开关门单元时间td = 3.0s6，7。建筑物类型BType、建筑物规模BSize、电梯曳动方式ERun、建筑服务方式BServer、轿厢门别EDoor，就组成了电梯交通配置设计系统的输入参数R，在进行计算之前是必须掌握清楚的。2.2.3电梯交通配置设计的输出参数从电梯交通配置统计特性分析可知，电梯交通配置设计主要