商业楼电梯的最优运行方案.doc

商业楼电梯的最优运行方案一、摘要 本文针对商务大楼中电梯运行方案问题，在合理的假设下，根据商务大楼特有的情况和参数，对现实中电梯常见的运行方式进行分析。建立了-的数学模型，对目前普遍采用的分层运行和单双层运行方案进行评价，得出了-更优的结果，并根据此方案设计出了案例公司的电梯最优运行方案。首先，我们决定以“能否最大化满足用户”和“能否最小化电梯消耗”两个指标来评价电梯运行方案的好坏。继而分别以“员工等待时间”与“提供电梯运行的电能”两个参数来量化上述两个指标，从而方便对不同方案的直观比较。其次，根据商务大楼电梯乘客流量在时间上的分布特点，我们将电梯运行状态分为“空闲”、“忙碌”两种。将每一个运行模型都分别在这两种时间上分析模拟，从而得到不同方案各自在整体上的优劣势。第三，针对现有的电梯运行模式，我们以目前最优秀、常见的群控式电梯为前提，抽象出了被最广泛使用的两种模型。第一种为电梯分层次运行，将大楼内所有楼层划分为几个区间，然后分别让电梯负责不同区间的乘客运送工作。第二种是电梯分单双层运行，即半数电梯负责单数层乘客的运送工作，其余的负责双数层。此处为计算结果，最后，根据题目中所指出的关于地下停车场的问题，我们结合实际情况，理性的给出分析，对两种运行模式均给出了相应的优化改动。 2、 问题重述 现代高层商务大楼中均配备有多台电梯。为了在保证大楼内各公司员工的正常工作与出行，尽力满足用户需求的同时能降低能耗，节约运行与维护成本，现有的运行方式常见有分层次运行、单双层运行或者某部电梯直达某高层以上的运行模式。需解决以下问题：（1）模型建立：试根据此类运行模式，从节约能源与尽力满足用户需求两个角度分析，评价上述方案的优劣。（2）实际问题：某商务楼高25层，每层有员工220260人，员工上班时间均为上午9时至下午17：30分。楼内共有客用电梯6台以及消防电梯一台。电梯运行速度约为1.7m/s，层高为装修前4.1m，装修后3.2m。建立一个合理的运营方案，使得既能降低能耗，又能尽可能的满足公司员工的需求。（3）问题扩展：若大楼另有两层地下车库，方案应该作如何调整？三、符号说明表示楼高（层数）；表示每层的高度； 表示每层员工数量；表示大楼内客运电梯的数量；表示每台电梯的最大运载量；表示电梯的运行速度； 表示电梯在上班时在底层装满人，以及下班时在某一层装满人所需时间表示出去上述情况，电梯在某一层的停留时间（包括加减速，开关门，进出人的时间）；表示第台电梯的运行周期。表示楼层高度。4、 基本假设 五、问题分析 3.1 商务大楼情况分析此类商务大楼具有如下特点：1)每层人员分布比较均匀，并且基本上各层人员数相差不大。2)楼内人员组织分布在各层，几乎不存在跨层组织，所以层与层之间人员流动极少。3)上下班期间是电梯运作的高峰，而下班后或者上班时间内电梯较空闲。4)商务大楼内电梯多为群控式，即当一楼有外召唤时，群控系统只分配一台电梯响应该召唤，而其它电梯停在其它楼层等待召唤。消防电梯为单控式，即公司员工可以称乘该电梯到达任意楼层。所有模型的建立应以上述特点为基础。另外：大楼装修前后并未改变电梯运行的位移，所以上述实际问题中应该以装修前的层高4.1m为计算值。 3.2 方案评定因素 对于商务大楼的电梯，首先要考虑的是高效性和经济性，即对电梯运行模 式需从“能否最大化满足用户”以及“是否最小化电梯消耗”两个角度来对 电梯运行方案进行评价1) 关于能否最大化满足用户 从满足客户需求角度考虑，用户对电梯运行的满意度包括生理和心理 两方面的满意。生理满意一般包括电梯在启动和暂停时的加速度不致让人 感到不适，在电梯运行途中尽量少的停顿次数。心理满意包括：尽量短的等待时间，尽量短的乘电梯的时间。我们用员工等待电梯的时间还衡量员工的 满意度，等待时间越长，员工的满意度越低。2) 关于能否最小化电梯消耗对于电梯消耗，考虑到电梯运行的主要动力来自电力，所以我们用所消耗的电能来表示电梯的消耗，即能量，可以假定在电梯运行时，和的值保持不变，因此，电梯的运行周期越大,则消耗越大。 3.3 电梯召唤方式选择当电梯数量大于1时，电梯召唤按钮对电梯的控制就有如下分类：单控和群控。群控电梯就是多台电梯集中排列，共有厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制的电梯。单控电梯即每台电梯各自接受召唤，而不是系统地受统一调度。当使用单控电梯时，乘客召唤电梯一般都会同时按亮所有电梯的外召唤，哪台先到就乘座哪台，这样势必会造成其它电梯的空运行，从而大大降低了电梯的运行效率，增加了电梯的能耗。我们通过查询知道，群控电梯是效率较高的一种控制方式，被广泛采用。因此我们建立的电梯运行模型都是群控式(消防电梯除外)。3.4 常见运行模式分析电梯在运行过程中，每一次停下（包括减速，开门，关门，加速等过程）都会消耗一定的时间以及能耗，也伴随着一定的机械磨损，所以说让电梯变得高效，节能的方法主要就是尽可能的减少停的次数。对于电梯的运行模式，我们只比较最为常用常见的两种模式：分层次运行以及单双层分运行。前者指的是将楼层分为多个区间，不同的电梯分别负责不同的区间段乘客的运送，这样有效减少了电梯中途停下的次数，增加了运行效率；后者指的是将电梯分为只在单数层运行和只在双数层以及底层运行两种，这样可以避免电梯在相邻层之间的运送，避免了刚启动就要停下导致耗时耗能的情况发生。3.5 关于消防电梯消防电梯是指在发生火灾的情况下，供消防人员进行灭火和救援工作的具有一定功能的电梯，平时也可以当作客运电梯使用。但是由于其火灾时期的特殊作用，消防电梯必须能够到达每一层，