Gebäudetechnik: Planung und Ausführung von Aufzugsgruppen

Eine Studie zur Servicequalität von Gruppenplanung und Zielgruppenkontrollen

Paternoster-Aufzüge

Vor langer Zeit wurden einige niedrige Bürogebäude von einer endlosen Reihe kleiner, offener Waggons bedient, die sich langsam in auf- und absteigenden Schächten drehten. Diese Installationen wurden Paternoster genannt. Die Wartezeiten waren kurz, weil die Fahrgäste immer ein ankommendes Auto sehen und im richtigen Moment einsteigen konnten. Die Reisezeiten waren lang, sodass die Passagiere genügend Zeit hatten, sich auf den richtigen Moment zum Aussteigen zu konzentrieren.

Moderne Hochgeschwindigkeitsgruppen versuchen Paternoster zu imitieren. Für eine Vierer-Gruppe liegt eine ideale Positionierung der Kabinen vor, wenn eine Kabine auf oder nahe der Etage Null steht, eine zweite Kabine auf halbem Weg in die oberste Etage fährt, eine dritte Kabine auf oder nahe der obersten Etage ist und eine vierte Kabine ist auf halbem Weg zum Boden Null. Die Autos sind Elemente in einer imaginären Kette von rotierenden Autos. Das Gruppensteuerelement ist die imaginäre Zeichenfolge.

Eine Erhöhung der Anzahl der Autos in dieser Reihe verringert den durchschnittlichen Zeitabstand zwischen den Autos. Die Transportkapazitäten der Gruppe steigen. Ein zusätzliches Auto bedeutet, dass die durchschnittliche Zahl der Passagiere pro Auto unter allen Verkehrsbedingungen erheblich reduziert wird. Folglich machen Autos weniger Stopps, die Hin- und Rückfahrtzeiten sind kürzer und die imaginäre Autokette dreht sich schneller. Es liegt auf der Hand, dass ein oder mehrere zusätzliche PKW(s) die Transportkapazitäten verdoppeln. Folglich können Autos viel kleiner sein. Dieses Beispiel des Konzernbetriebs zeigt sowohl die Bedeutung der Planung als auch die wesentliche Funktion der Konzernsteuerung.

Traditionelle Gruppen mit großen Autos sind ineffizient

Die gängigste Gruppe von Aufzügen besteht aus vier großen Kabinen mit einer nominalen Vertragslast von etwa 1600 kg (20 Passagiere). Die Mehrheit der bestehenden Gruppen verfügt über traditionelle Bedienelemente mit Auf-/Ab-Tasten an den Haltestellen und Etagentasten in den Kabinen. In Zeiten mit geringer oder mittlerer Verkehrsdichte bieten diese Gruppen zufriedenstellende Servicequalitäten, da die Autos wenig Fahrgäste befördern. Hin- und Rückfahrt mit den Autos sind kurz, da die Autos nur wenige zeitaufwendige Stopps machen.

In Zeiten mit starkem Verkehr machen volle Autos viele Stopps, die lange Hin- und Rückfahrtzeiten verursachen. Die Gruppensteuerung hat wenig oder keinen Einfluss auf die Bedienung, da die Fahrgäste alle Fahrkorbbewegungen mit den Etagentasten steuern. Dies impliziert, dass die Effizienz traditioneller Gruppen am schlechtesten ist, wenn sie am dringendsten benötigt wird.

Anfang des letzten Jahrhunderts verhinderten Aufzugswärter und ihre Vorgesetzten diesen Kontroll- und Effizienzverlust, indem sie Passagiere mit demselben Ziel bestimmten Fahrkörben zuordneten. Ihre Intelligenz und Erfahrung mit den Zielorten der Passagiere sorgten in verkehrsreichen Zeiten für zufriedenstellende Servicequalitäten. Diese Intelligenz ging verloren, als die Begleiter und ihre Vorgesetzten/Disponenten abgeschafft wurden.

Gruppenplanung ist immer ein Kompromiss

Die Planung und Leistung jeder Gruppe ist ein Kompromiss zwischen den folgenden vier Gruppen von voneinander abhängigen Merkmalen:

1. Transportkapazitäten rauf und runter
2. Zeitabhängige Servicequalitäten
3. Platz- und Energiebedarf
4. Kapital- und Wartungskosten

Der bestmögliche Kompromiss ist eine Gruppenkonfiguration, die die Gruppendienstqualitäten 1 und 2 optimiert und die Merkmale 3 und 4 minimiert.

Dieser Artikel beweist, dass bestmögliche Konfigurationen und Effizienz durch das Verhältnis von Gruppentransportkapazitäten und zeitabhängigen Servicequalitäten definiert werden. Diese Logik zeigt, dass Gruppen mit großen Autos ineffizient sind und offenbart:

• Große Aufzüge benötigen zu viel Bauraum und verbrauchen zu viel Energie.
• Große Aufzüge sind ineffizient und verursachen in verkehrsreichen Zeiten lange Wartezeiten und Fahrzeiten, da sie durch zu viele Haltestellen Zeit verschwenden.

Bedenken Sie Folgendes: Ein großer Einzelwagen kann eine Niedrigbauzone oder eine Kurzbauzone bedienen. Wenn wir den Einzelwagen durch eine Zweiwagengruppe mit Vertragsladungen von 50 % des Einzelwagens ersetzen, verbessern sich alle Servicequalitäten. Im Vergleich zum Großwagen wird die durchschnittliche Zahl der Stopps pro Hin- und Rückfahrt bei den Kleinwagen unter allen Verkehrsbedingungen geringer sein. Folglich sind ihre durchschnittlichen Roundtrip-Zeiten jederzeit kürzer. Die Zweiwagen-Gruppe kann unter allen Verkehrsbedingungen mehr Fahrgäste befördern als der große Einzelwagen; dh die Zweiwagengruppe ist effizienter als die Einzelwagen. Darüber hinaus werden die durchschnittliche Wartezeit (AWT) und die durchschnittliche Fahrzeit in den Wagen (ATTC) der Zweiwagen-Gruppe für alle Verkehrsbedingungen reduziert.

Jede Erhöhung der Wagenanzahl einer Gruppe ermöglicht kleinere Vertragsladungen und verbessert die Gruppeneffizienz (Transportkapazitäten) und zeitabhängige Servicequalitäten. Die bessere Effizienz von Gruppen mit mehr und kleineren Kabinen ermöglicht es Gruppen, mehr Stockwerke oder größere Bevölkerungsgruppen zu bedienen. Gruppen mit fünf oder sechs Autos können kleine Kontraktladungen haben und liefern hohe Transportkapazitäten in Kombination mit hervorragenden zeitabhängigen Servicequalitäten. Diese Logik gilt für jede Gruppe und jedes Gruppensteuerungssystem. Es ist ein inhärentes Merkmal von Aufzugsgruppen.

Die Konfiguration traditioneller Gruppen

Wie bereits erwähnt, werden die meisten Gebäude von traditionellen Vierergruppen mit großen Autos bedient. Für Gruppen mit traditionellen Steuerungen (dh reaktiven, nicht intelligenten Steuerungen) sind diese Konfigurationen mit vier Kabinen der bestmögliche Kompromiss.

Traditionelle Gruppen mit sechs Kleinwagen gibt es nicht, obwohl diese Konfigurationen eine Reduzierung der Vertragslast auf 800 kg ermöglichen würden. Diese Konfigurationen mit sechs Wagen können auf dem gleichen Raum untergebracht werden, der für traditionelle Gruppen mit vier großen Wagen erforderlich ist. Der Energieverbrauch einer Sechs-Kleinwagen-Gruppe wird reduziert anteilig auf die gesamten Vertragslasten (6400/4800 kg), dh um 25 %. Die Transportkapazitäten der Sechs-Wagen-Gruppe liegen um rund 5 % höher. Die Sechs-Kleinwagen-Gruppe verdoppelt die Anzahl der Rundfahrten in verkehrsreichen Zeiten; dh verdoppelt die Servicefrequenz, wodurch sowohl die Wartezeiten als auch die Reisezeiten erheblich reduziert werden.

Vor allem in vielen repräsentativen Gebäuden gibt es traditionelle Gruppen mit sechs großen Autos. Diese Gruppen nutzen ihre größeren Transportkapazitäten, um drei oder vier zusätzliche Stockwerke zu bedienen. Die zusätzlichen Stockwerke erhöhen die von einer Gruppe bediente Bevölkerung erheblich. Darüber hinaus erhöht sich die durchschnittliche Hin- und Rückfahrtzeit jedes Autos unter allen Verkehrsbedingungen. Die Effizienz jedes Autos wird entsprechend reduziert. Das Ergebnis dieser falschen Planungspraxis ist eine Erhöhung der durchschnittlichen Zeit bis zum Zielort (die Summe aus durchschnittlicher Warte- und Fahrzeit) unter allen Verkehrsbedingungen.

Traditionelle Sechsergruppen mit großen Wagen sind zwar teurer, benötigen mehr Bauraum und verbrauchen mehr Energie, ihre zeitabhängigen Servicequalitäten sind jedoch schlechter als die der klassischen Vierergruppen. Ihre Transportkapazitäten sind um etwa 5 % geringer. Eine traditionelle Vier-Wagen-Gruppe kann normalerweise 12-14 Stockwerke bedienen. Diese Zahl hängt von der Bodenpopulation ab. Eine Erhöhung der Kabinenanzahl um 50 % ermöglicht aufgrund der reduzierten Gruppeneffizienz eine Erhöhung der Anzahl der bedienten Stockwerke um 25 %.

Intelligente Zielgruppensteuerung

In den letzten 20 Jahren hat sich die Zielgruppensteuerung zum bevorzugten Steuerungssystem für Gruppen in Hochhäusern entwickelt. Diese verlangen von den Fahrgästen, ihr Ziel an Kontrolltafeln in den Lobbys einzugeben. Die Steuerung reagiert, indem sie jeden Fahrgast einem bestimmten Auto zuweist. Der wesentliche Unterschied zu herkömmlichen Gruppen ist das Fehlen von Etagentasten in den Wagen.

Bestehende Zielgruppenkontrollen wurden entworfen, bevor der Autor die Relativität von Gruppenmerkmalen entdeckte. Folglich verfügen bestehende Gruppen mit Zielortkontrollen noch nicht über die künstliche Intelligenz und die künstliche Erfahrung, die für die Erzielung bestmöglicher Effizienz und Servicequalitäten unerlässlich sind. Vorhandene Zielsteuerungen sind reaktiv, aber noch nicht proaktiv.

Intelligente Zielgruppensteuerungen werden über lernende Systeme verfügen, die Fahrzeugvorgänge, Wagenladungen, Servicerufe und andere gruppen- und gebäudespezifische Daten kontinuierlich überwachen, aufzeichnen und analysieren. Diese Systeme erleichtern die Gruppensteuerung, um Verkehrsdichtemuster zu und von jedem Stockwerk, Servicerufmuster usw. zu erstellen. Diese Lernfähigkeiten machen intelligente Zielsteuerungen proaktiv.

Die Lernfähigkeiten ermöglichen es auch intelligenten Gruppensteuerungen, Datenstrukturen zu erstellen, die Leistungsdaten für alle möglichen Verkehrsbedingungen offenlegen. Diese Datenstrukturen machen das Leistungspotenzial einer Gruppe transparent, dh vorhersehbar und kontrollierbar. Kontrollierbar, weil intelligente Gruppen ein einziges Kontrollziel haben – die Minimierung und Angleichung der Round-Trip-Times (RTTs) unter allen Verkehrsbedingungen. Dieses Ziel maximiert die Transportkapazitäten und optimiert gleichzeitig alle zeitabhängigen Servicequalitäten für alle Verkehrsbedingungen, dh zu jeder Zeit.

Das RTT-Ziel wird durch Minimierung und Angleichung der zulässigen Anzahl von Haltestellen für jede Kabine und für jede Auf- und Abfahrt in Bezug auf die momentane und/oder erwartete Verkehrsdichte erreicht. Dieses System ermöglicht jederzeit die sofortige Zuordnung von Fahrgästen zu bestimmten Wagen.

Leistung und Konfigurationen von Gruppen mit intelligenter Zielsteuerung

Ein bemerkenswertes Merkmal intelligenter Gruppen ist die Fähigkeit, die durchschnittliche Fahrtzeit bis zum Ziel bei steigender Verkehrsdichte zu verkürzen. Diese Funktion ist leicht zu erklären.

Eine steigende Verkehrsdichte erfordert eine kürzere durchschnittliche RTT; dh die Anzahl der erlaubten Stopps muss reduziert werden. Die AWT wird erhöht und die ATTC verringert. Die Reduzierung der ATTC übersteigt die AWT-Erhöhung.

Gruppen mit intelligenter Zielsteuerung liefern unter allen Verkehrsbedingungen die erforderlichen Auf- und Abtransportkapazitäten in Kombination mit bestmöglichen zeitabhängigen Servicequalitäten für aktuelle Verkehrsdichten. Zeitabhängige Servicequalitäten werden sowohl für auf- als auch absteigende Passagiere gerecht.

Bei Neubauten ermöglichen intelligente Zielsteuerungen erhebliche Platz- und Energieeinsparungen. Beispielsweise beträgt die optimale Mindestvertragslast für intelligente Vier-Wagen-Gruppen etwa 1200 kg. Für Gruppen mit sechs Autos beträgt dieses Minimum etwa 800 kg und für Gruppen mit fünf Autos etwa 1000 kg. Die Mindestvertragslasten hängen von der Anzahl der Fahrkörbe und der Anzahl der bedienten Stockwerke und ihrer Bevölkerung ab. Wird das Optimum für die Anzahl der Stockwerke, die von einer bestimmten Gruppe bedient werden können, überschritten, ist eine höhere Mindestvertragslast erforderlich. Der Platz- und Energiebedarf steigt. Gruppeneffizienz und zeitabhängige Servicequalitäten werden sich verschlechtern.

Gruppen mit intelligenter Zielsteuerung können größere Vertragslasten und größere Autos für einen verbesserten Fahrgastkomfort haben; Größere Autos beeinträchtigen jedoch nicht die bestmögliche zeitabhängige Servicequalität. Die Planung der Konfiguration und Leistung intelligenter Gruppen wird eine exakte Übung sein, deren Servicequalitäten vertraglich zugesichert werden können.

Die Aufzugsindustrie

Die Relativität der Merkmale, die die Leistung und Effizienz von Gruppen definieren, stellt Aufzugsunternehmen und Aufzugsberater vor ein Dilemma. Die Existenz der Relativität einfach zu leugnen scheint unmöglich. Relativität zu akzeptieren und zu übernehmen erfordert die Entwicklung intelligenter Gruppensteuerungen und den Verzicht auf falsche (empirische) Leistungsbewertungs- und Planungsmethoden. Diese falschen Methoden sind die Ursache für besondere Geschäftspraktiken in der Aufzugsbranche.

Bisher war das theoretische Leistungspotenzial von Gruppen unbekannt. Gruppensteuerungen, die unter allen Verkehrsbedingungen die bestmögliche Leistung erbringen, waren (und sind) nicht verfügbar. Diese Situation hat bei Bauplanern und Bauherren Unsicherheit über die Leistung von Gruppen verursacht (und verursacht weiterhin). Diese Unsicherheit hat zu einer Nachfrage nach unabhängigen Aufzugsberatern geführt. Planer und Bauherren fühlen sich bei der Aufzugsplanung durch eine unabhängige Beratung sicherer. Diese Praxis ist für Aufzugsunternehmer praktisch, da anscheinend ein Dritter die Verantwortung für die Gruppenleistung übernimmt.

Diese Situation war für alle Beteiligten nachteilig. Aufzugsbauer haben ihren Einfluss auf die Aufzugsplanung weitgehend verloren. Die Beteiligung und das Interesse des Vertriebs- und F&E-Personals an der Gruppenplanung wurde reduziert. Die Tatsache, dass die Planung von Gruppen und deren Leistung voneinander abhängig sind, wurde verschleiert. Berater haben Chancen verloren, ihre Arbeit sinnvoller und wichtiger zu machen. Eigentümer und Planer können nicht die wirtschaftlichsten und leistungsstärksten Gruppen planen oder kaufen.

Für die Aufzugsbranche stellen intelligente Zielgruppensteuerungen neue Probleme dar, die unattraktiv erscheinen können. Die bestmögliche Gruppenleistung führt letztendlich zur Standardisierung der Gruppensteuerung. Dies dürfte den Wettbewerb um neue Projekte und den Erhalt bestehender Gruppen beeinträchtigen. Die Integration von Aufzugsgruppensteuerungen in Gebäudemanagementsysteme könnte ein nächster Schritt sein. Angesichts der Bedeutung von Gebäudesicherheitssystemen erscheint eine solche Entwicklung logisch.

Intelligente Zielsteuerungen überwachen den Verkehr zu und von jedem Stockwerk. Sie können das Kommen und Gehen einzelner Mitglieder aufzeichnen und melden. Gebäudeverwalter und Mieter haben ein Interesse an diesen Daten. Sie könnten auch zur Steuerung von Klimaanlagen oder sogar Beleuchtung verwendet werden. Der Autor empfiehlt Bauherren und Planern, effiziente Gruppen zu fordern, die unter allen Verkehrsbedingungen bestmögliche Servicequalitäten erbringen. Servicequalitäten sollten vertraglichen Garantien unterliegen. Intelligente Zielgruppenkontrollen sind einfach und leicht zu realisieren, denn ihre Datenstrukturen machen die Performance transparent und kontrollierbar.

Leo Weiser Port erfand die Zielgruppensteuerung (Sydney, 1960er Jahre). Die Entwicklung intelligenter (proaktiver) Zielkontrollen ist der nächste Schritt. Dafür ist die Marktnachfrage unabdingbar. Dieser Artikel zeigt, dass Gebäudeplanung und intelligente Steuerung entscheidend für die Gruppenleistung sind. Wenn Bauherren, Architekten und Berater erkennen, dass sie die Aufzugsplanung und -leistung definieren und steuern können, wird die Nachfrage folgen. Das erste Gebäude mit intelligenten Gruppen wird ihre überlegene Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen und für den Durchbruch sorgen.

Im Buch The Planning and Performance of Groups of Elevators wird die inhärente Relativität von Gruppentransportkapazitäten und deren zeitabhängigen Servicequalitäten mathematisch bewiesen. Es beschreibt detailliert Logik, Systeme, Mathematik und Funktionen intelligenter Zielgruppensteuerungen. Dieses Buch kann über die Website des Autors abgerufen werden: www.elevatorgroupcontrols.com.