多台电梯调度算法设计及仿真_六部群控算法SCL程序资源-CSDN文库

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多台电梯调度算法设计及仿真第 1 页共 12 页

多台电梯调度算法设计及仿真

）

摘要：根据电梯群控系统的非线性，随机性，不确定性和离散动态性特点，采用面向对象的分析与

设计方法和基于事件扫描的数字仿真方法，设计一个多台电梯调度算法，采用 Visual C++技术编程

和 OpenGL 可视化技术，并通过对电梯群的运行状态进行实时监测与分析，实现高层建筑电梯群调度

和载客的活动仿真情况，评价电梯群的服务质量和运行效能。

关键词：电梯群控制系统，多台电梯调度算法，面向对象，数字仿真

1. 引言

电梯是现代立体交通的重要组成部分，随着高层建筑在世界范围内得以迅猛发展，极大地促使了

电梯技术的改良和革新。近半个世纪以来，电梯技术已经从原始模型升降机发展到高级智能化电梯。

而智能化要求电梯系统服务质量和服务效率能尽量提高建筑的有效利用率和性能。在建筑设计中，同

常将多台电梯配置在一起，构成电梯群，集中为大楼提供服务，这就是电梯群控系统（ EGCS,

Elevator Group Controlystem）

【

】

。电梯群控系统是一个实时性非常强的系统，需要不断收集梯群的状

态信息和厅外的召唤信号，采取一定的派梯策略，选择最合适的电梯去应答厅外召唤。为了节约开发

成本，一个成功的电梯群控系统在应用到实际控制系统之前，往往都在计算机系统上进行仿真研究，

调试参数，在仿真研究完成以后，在应用到电梯试验塔做实验，检验控制策略的有效性和有关的性能

指标。电梯群控系统是通过对电梯群运行状态进行实时监测与分析，再根据不同的实际情况对电梯进

行优化调度和合理分配，进而改善和提高电梯系统服务质量和服务效率

【

】

。

随着智能控制技术在电梯群控系统(EGCS)中的广泛应用,电梯交通系统设计的关键是满足乘客生理

上和心理上的承受力,有效地解决高层建筑复杂的楼内垂直交通。一个设计良好的电梯群控系统必须具

备在客流高峰时确保乘客在较短的侯梯时间和乘梯时间内到达目的地，在空闲时使电梯群运行消耗能

量最低。我国电梯配置和电梯系统特征的研究与国外相比还处于落后的状态，虽然国内与 1990 年对

电梯系统的动态特性进行了研究，但在电梯群控方面，仍有许多理论及技术问题亟待解决，因此开展

电梯群控算法研究具有重要的理论和实际意义，这对电梯群控系统性能（安全性，舒适性等）是十分

必要的，同时也可以改变我国目前电梯技术主要依赖于进口的不利局面

【

】

。

用计算机仿真研究电梯群的服务质量和运行效能，大楼的层高不要超过 25 层，电梯的总台数不要

超过八台。设某办公大楼楼层为 20 层，有载客电梯 5 部（用电梯 1—电梯 5 标识）。利用 Visual C++

技术编程和 OpenGL 可视化技术实现高层建筑电梯群调度和载客的活动仿真情况。

2.设计方案

2.1 设计规则：

为了实现电梯群调度和载客的活动仿真情况，采用两种方式对其仿真：（1）人工控制方式；（2）

自动控制方式。

2.1.1 人工控制方式：

这种方式是完全仿真真实电梯群情况，乘客自己决定到达电梯时候和选择需要到达的楼层以及电

梯的开关门。这种方式通过可视化技术可以直观的观察乘客发送电梯请求后，电梯群的调度情况和各

电梯的当前状态，包括电梯内人数，电梯运行趋势，电梯开关门状态和电梯所在楼层。这种方式下电

梯群调度遵循的规则为：

电梯运行规则：

a）电梯的运行规则：电梯 1-电梯 5 五部电梯可以相应达到每一层。

b）容量：每部电梯的最大乘员量均为 K 人（K 值可以根据仿真情况在 10-20 人之间确定）。

c）初始位置：仿真开始时，各电梯随即处于符合运行规则的任意一层。

d）初始容量：初始所有电梯无人乘坐，为空梯。

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e）运行方向：电梯运行的方向由先发出请求者决定，不允许后发出请求者改变电梯的当前运行方向，

除非是未被请求的空梯。即当电梯在上行过程中，不响应电梯内部乘客比当前层低的楼层；当电梯

在下行过程中，不响应电梯内部乘客比当前层高的楼层

(f) 安全要求：不允许电梯超员。

乘客运行规则：

(a) 初始位置：每个人初次所要到的楼梯层由乘客自己决定。

(b) 请求特征：每次发出的乘坐请求由乘客自己决定。

2 .l.2 自动控制方式；

这种运行方式是在没有人工参与下进行的．电梯群运行的各个性能指标由用户事先指定。同时，乘

客到达大楼的时刻、所选楼层、上下方向以及滞留时甸均有随机数产生，即通过一系列随机数对电梯

群

的调度算法进行综合评估，包括乘客平均等待时间、电梯运行时间、电梯空闲时间、电梯各个时刻流

量

统计，并采用可视化方法绘制出各种曲线图“’。这种方式下电梯群调度遵循规则与人为控制方式调度

算法一致，区别在于电梯运行规则和乘客运行规则：

电梯运行规则：

(a) 电梯的运行规则：电梯卜电梯 5 五部电梯可以响应达到每一层。

(b) 容量：每部电梯的最夫乘员量均为 K 人(K 值可以根据仿真情况在 lO 一 20 人 z 问确定)。

(d) 初始容量：初始所有电梯无人乘坐，为空梯。

(e) 运行速度：电梯运行速度为 s 秒／层(s 值可以根据仿真情况在 l—5 之间确定)，每个

人上下的时间为 T 秒(T 值可以根据仿真隋况在 2 一 10 之间确定)。

(f) 运行方向：电梯运行的方向由先发出请求者决定．不允许后发出请求者改变电梯的当前

运行方向，除非是束被请求的空梯。

(g) 安全要求：不允许电梯超员。

乘客运行规则：

(a) 初始位置：每个人初次所要到的楼梯层是随机的，令其在台适的电梯处等待电梯的到来。

(b) 请求特征：每次发出的乘坐请求为随机楼层。 ”

一楼层，依次类推，当每个人乘坐过 L 次，L 值可以根据仿真情况在 3—10 次之葡确定)电梯后，

第 L+1 次为下至底层并结束乘梯行为。到所有人结束乘梯行为时，本次仿真结束。

运行监控规则：

（a）初始条件：仿真开始后，有 N 人在 M 分钟内随机地到达该办公楼的某一层，并且开始乘梯活动。

（b）结束条件：所有 N 个人结束乘梯行为。

2.1.3 调度算法

根据目前电梯的运行状态和乘客的呼叫请求，采用两级调度方法，其实施方法为：一级调度主要

响应电梯外乘客呼叫请求，二级调度主要响应电梯内乘客的呼叫请求，同时必须满足先请求者的决定

方向。

集体调度算法：

（a)调度目标：电梯群控制系统是一种对多台电梯进行优化调度的系统，群控系统追求的目标是:根据

不同的客流交通状况，选择合理的调度方案以协调各电梯的运行，使电梯群设备获得最大的乘客输送

能力和尽可能短的乘客候梯时间，以及尽可能低的能耗。为了使候梯者满意，需要的是等待时间尽量

短；为了使乘客满意，应使电梯运行行程尽量短，且拥挤度不要太高；为体现节能，尽量减少起制动

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与开关门的次数。

（b）评价指标：为保证电梯调度运行的安全性和稳定性，缩短候梯者和乘梯者时间，减低电梯运行

能耗，提高电梯运行效率和服务质量等，在相关文献的基础上，本仿真系统模型的设计基于采用四个

重要指标：乘客等待时间，电梯能量耗损，电梯有效运行效率，电梯拥挤度。

（c）电梯派第原则：针对随机设定的交通客流和电梯的初始状态，根据上述评价指标构造总的评价

目标，对于电梯 i,其响应所有呼梯信号的综合评价目标函数可采用如下形式：

本电梯群控仿真系

统是在固定某一权重系数的情况下，依据上述原则计算各电梯的评价目标函数值，根据目标值最小原

则，并且满足先请求者决定方向的原则，调度相应电梯运行，从而使乘客最快到达目标层的电梯。

2.2 设计目标

（1）各电梯相互独立，各自在自己的线路中运行，动态显示各电梯的载客和运行情况。

（2）动态显示各楼层的人员停留情况和要求乘梯情况。

（3）电梯上行过程中，如果电梯内外请求楼层与所在运行电梯一致且请求楼层在上，必须予以响应。

（4）电梯下行过程中，如果电梯内外请求楼层与所在运行电梯一致且请求楼层在下，必须予以响应。

（5）动态显示从仿真开始到目前的时间。

（6）显示时要求表示出每个乘客当前要求去往的楼层。

（7）统计各梯的运行与空闲时间；统计每个人发出乘梯要求后的等待时间。

（8）没部电梯的最大成员量 K，参与仿真人数 N，到齐时间 M，每人要乘坐 L 次，电梯运行速度 S，

每人上下时间 T 可变动输入（主要用于自动控制方式）。

（9）界面友好易于理解。

2.3 设计模型

为了简化模型和方便处理程序，我们作如下假设:

a)假设电梯到达某请求层之后，乘客按照先下后上的规则乘坐电梯。

b)假设必须先满足同方向上的乘客请求之后，才满足相反方向上的请求。

c)乘客发出请求方向的同时，发出其要到达的楼层。

d)乘客发出的请求为合法请求，即不发出和当前楼层的相同的请求楼层。

e)乘客所发出的请求为完整请求，即乘梯请求中包含目标楼层。

模型框图：

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QR0728

2021-07-06

有源程序嘛？

那年春很青

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