對電梯群組調(diào)用過程的計算機模擬

楊先遠

（中山大學藥學院，廣東廣州 510275）

0 引言

電梯需要進行檢驗和維修以確保其處于安全狀態(tài)。對電梯設(shè)備進行維修保養(yǎng)，一般是對電梯的運轉(zhuǎn)過程進行監(jiān)控，并對主要工作部件進行定期檢查與調(diào)試。如發(fā)現(xiàn)電梯存在安全隱患，再采取相應的措施處理，防止產(chǎn)生電梯安全事故[1]。目前電梯的維修保養(yǎng)分為半月、季度、半年、年度維修保養(yǎng)[2]。

然而這種維修規(guī)則缺乏預見性，因為電梯的使用頻率不同，其折舊速率有快有慢，因而其檢驗周期也不同。目前對電梯維修保養(yǎng)的研究主要針對的是電梯出現(xiàn)的具體問題及解決方法，鮮有涉及電梯折舊率的預測。一般來說，一個機械的工作量越大，其零部件的磨損越嚴重。電梯的使用量除了與其所屬大樓的使用需求呈正相關(guān)外，還可能受到其他因素的影響。本文先對居民樓內(nèi)電梯群組的運行情況進行一定的簡化，然后對居民的出行和電梯的調(diào)用采用隨機抽樣的方法進行計算機模擬。考慮不同的電梯調(diào)用規(guī)則、不同的電梯配備數(shù)目以及早晚高峰的影響，計算得到了電梯的調(diào)用次數(shù)和運行距離。該模擬方法可為制定合理的維修周期提供技術(shù)支撐。

1 電梯運行條件的設(shè)定

1.1 電梯運行規(guī)則

（2）如果兩部或以上的電梯距離使用請求所在樓層距離相同，則分為兩種模式：①優(yōu)先模式，調(diào)用這幾部距離相同的電梯中編號最小的那一部；②隨機模式，在這幾部距離最近的電梯中隨機調(diào)用一部。

1.2 居民的出行方式

（1）考慮到居民樓對于電梯使用的需求主要為早晨外出上班、晚上下班回家，故認為每天電梯使用具有早、晚2 個高峰期。概化為0—12 時、12—24 時2 個時段。

（2）忽略居民樓內(nèi)各層住戶之間的來往。即只考慮第2 層到頂層的住戶從其所住樓層下行至1 層，以及從1 層返回其所住樓層這兩種電梯使用請求。

（3）由于每個人每天需要外出的次數(shù)不同，設(shè)置一個出行系數(shù)來反映樓內(nèi)所有人每天平均的外出次數(shù)。

1.3 電梯的運行過程

忽略電梯的運行時間。即認為在使用請求發(fā)出后，電梯立即響應并且瞬時完成該請求，將乘客送至其目標樓層。

1.4 多人同乘一部電梯

多人同乘一部電梯時，會減少電梯的使用次數(shù)。采用對總?cè)藬?shù)乘以一個同乘系數(shù)的方式來反映這一影響。

2 編制軟件

采用C 語言編程，計算電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過的樓層數(shù)，以此作為電梯使用率的評價指標。

程序運行需要的輸入數(shù)據(jù)：電梯部數(shù)，樓層數(shù)，平均每層每天的出行人數(shù)，出行系數(shù)（一般大于1），同乘系數(shù)（一般小于1），電梯運行模式（1——優(yōu)先模式，2——隨機模式），電梯運行模擬的時間（天數(shù)）。程序運行過程見圖1。

這一時期，風景園林的各項行業(yè)法規(guī)及政策極大地促進了產(chǎn)業(yè)快速良性發(fā)展，并且擴大了行業(yè)覆蓋范圍，豐富了風景園林行業(yè)內(nèi)涵。

3 模擬結(jié)果

3.1 計算參數(shù)取值

（1）研究對象選定為居民樓，地面以上共有30 層。不考慮地下車庫。

（2）模擬10 年（3650 d）的使用情況。

（3）樓內(nèi)居民900 人，考慮出行系數(shù)1.39，同乘系數(shù)0.56，每日總共需要調(diào)用電梯次數(shù)上下各為700 次。

3.2 模擬過程中考慮的影響因素

（1）電梯的運行規(guī)則。分為優(yōu)先模式和隨機模式兩種。

（2）早晚高峰外出與返回的客流比。早高峰分別按照外出人員∶返回人員=9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5 計算，晚高峰出入人員比例與之相反。

（3）配備的電梯數(shù)。分別考慮配備3、5、7 部電梯。對電梯編號電梯1、電梯2……電梯7。

3.3 群組運行規(guī)則對電梯使用量的影響

配備5 部電梯，早高峰出入客流比為8∶2，晚高峰為2∶8。經(jīng)計算，得到每部電梯的調(diào)用次數(shù)（圖2），經(jīng)過的樓層數(shù)（圖3）

3.4 早晚高峰期間外出與返回的客流比對電梯使用量的影響

配備5 部電梯，考慮客流比分別為1∶9、2∶8、3∶7、4∶6 及5∶5。優(yōu)先模式下的模擬結(jié)果見圖4、圖5，隨機模式下的模擬結(jié)果見圖6、圖7。

圖1 程序框圖

圖2 兩種運行規(guī)則下每部電梯的調(diào)用次數(shù)

3.5 配備的電梯數(shù)對電梯使用量的影響

采用早高峰出入客流比為8∶2，晚高峰出入客流比為2∶8。計算在配備3 部、5 部及7 部電梯時的使用量。優(yōu)先模式下的模擬結(jié)果見圖8、圖9，隨機模式下的模擬結(jié)果見圖10、圖11。

4 模擬結(jié)果分析

根據(jù)圖2、圖3 可知，電梯運行規(guī)則對于電梯的使用量具有顯著影響。

在優(yōu)先模式下，每部電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)均隨著電梯編號的增大而減少，并且電梯1（被優(yōu)先調(diào)用的電梯）的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)都是電梯2 的3 倍多。這說明，電梯1 的折舊速率將高于其他電梯，應具有較短的維修周期。

圖3 兩種運行規(guī)則下每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)

圖4 優(yōu)先模式下每部電梯的調(diào)用次數(shù)（配備5 部電梯）

圖5 優(yōu)先模式下每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)（配備5 部電梯）

在隨機模式下，各部電梯相應的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)相差不大。這表明各部電梯之間的折舊率相近，可采用相同的維修周期。

根據(jù)圖4～7 的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)出入客流比對于電梯的使用量也具有重要影響。

在優(yōu)先模式下（圖4、圖5），對某一固定的客流比，各電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過的樓層數(shù)都隨著電梯編號的增大而減少。隨著客流比趨近于5∶5，各個電梯之間使用量的差異逐漸縮小。這意味著，對于執(zhí)行優(yōu)先模式的電梯群組而言，出入客流比越平均，幾部電梯之間的使用量越接近，相應的維修周期也更接近。

在隨機模式下（圖6、圖7），對于每一個確定的出入客流比，各電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)大致相同。隨著出入客流比趨近于5∶5，每部電梯的調(diào)用次數(shù)沒有出現(xiàn)明顯變化，而每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)都隨之下降。這說明處于隨機模式下的各部電梯具有相似的折舊率。

圖6 隨機模式下每部電梯的調(diào)用次數(shù)（配備5 部電梯）

圖7 隨機模式下每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)（配備5 部電梯）

圖8 優(yōu)先模式下每部電梯的調(diào)用次數(shù)

圖9 優(yōu)先模式下每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)

圖10 隨機模式下每部電梯的調(diào)用次數(shù)

圖11 隨機模式下每部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)

此外，無論采用哪種運行規(guī)則，5 部電梯經(jīng)過的樓層數(shù)的總和都隨著出入客流比接近于5∶5 而減少，這在一定程度上可以延緩電梯群組的折舊。造成該現(xiàn)象的原因可能是：①在出入客流比懸殊的情況下，電梯總是更多地運送單方向流動的乘客，因此電梯在1 樓與乘客所住樓層之間往返時，空梯運行的距離在總運行距離中占比較高；②在出入客流比接近于5∶5 時，電梯的利用率相對較高，即空梯運行的距離在總運行距離中占比低。因此在運行總次數(shù)不變的情況下，出入客流比越趨近于5∶5，電梯經(jīng)過的樓層總數(shù)就越低。

根據(jù)圖8、圖9 的結(jié)果，可以看出在優(yōu)先模式下，無論配備幾部電梯，每部電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)均隨著電梯編號的增大而減少，但是電梯1（被優(yōu)先調(diào)用的電梯）的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)始終是電梯2 的3 倍左右。此外，增加配備的電梯數(shù)目，雖然可以讓電梯1 的使用量和電梯群組經(jīng)過的樓層數(shù)的總和下降，但降幅不明顯。這反映出電梯配備的數(shù)目對于應用優(yōu)先模式的電梯群組產(chǎn)生的影響較小，因此不能通過增加電梯數(shù)目來延緩電梯的折舊。

根據(jù)圖10、圖11 的結(jié)果可知，在隨機模式下，當配備一定的電梯數(shù)目時，每部電梯的運行次數(shù)和經(jīng)過的樓層數(shù)基本一致。隨著電梯配備數(shù)目的增加，各電梯的調(diào)用次數(shù)和經(jīng)過樓層數(shù)都逐漸減少，且降幅相對比較顯著，電梯群組經(jīng)過樓層數(shù)的總和也略有下降。這是由于在隨機模式下，新增加的設(shè)備可以有效地分攤需求的總量，從而降低了每個設(shè)備的使用量，延緩了電梯的折舊。但是，增加電梯的數(shù)目也會提高電梯的安裝成本，因此用增配電梯的方式延緩電梯折舊的方法性價比不一定高。

5 結(jié)語

本文考慮電梯的調(diào)用規(guī)則、出入客流比及電梯數(shù)目3 個因素，模擬了電梯的運行過程。通過計算，得到以下結(jié)論：

（1）電梯群組的運行規(guī)則對于電梯群組折舊快慢產(chǎn)生的影響最大。優(yōu)先模式下，被優(yōu)先調(diào)用的電梯工作量最大，折舊率最高，因此其維修周期應該最短；隨機模式下各部電梯之間工作量相近，因而可采用相同的折舊率和維修周期。

（2）出入客流比也會影響電梯群組的使用量。出入客流比越接近于5:5，電梯群組的運行總距離越短，即電梯群組的總使用量越小，使得電梯群組的折舊速率更低。即均勻的出入客流比對應較低的折舊率。

（3）配備不同數(shù)目的電梯會對每部電梯的工作量產(chǎn)生影響。雖然增加電梯數(shù)目可以延緩每部電梯的折舊，但這也同時增加了電梯購置的成本。

由于本文模擬計算中沒有考慮電梯運行的時間，沒有涵蓋像辦公樓那樣存在層與層之間往來的情況，也沒有設(shè)計更多的運行規(guī)則，這些都是下一步需要研究的內(nèi)容。