Método Monte Carlo mejorado para la configuración de apartamentos

El programa se basa en estudios de configuración de tráfico de ascensores existentes para lograr resultados óptimos.

por Shi Xiaoliang, Si Liangqun y Wan Jianru

El ascensor es el medio de transporte vertical indispensable en la ciudad moderna, y la configuración de su tráfico es cada vez más importante. De acuerdo con las características del flujo de tráfico de apartamentos combinado con la calidad del servicio de ascensores y el ahorro de recursos, este artículo presenta un método Monte Carlo mejorado mediante el cual optimizar la configuración del ascensor y muestra los resultados de configuración óptimos logrados. Este programa hace uso de Visual Basic 6.0 para el diseño de la interfaz y viene con el módulo de evaluación del desempeño.

Según el Perfil de la Industria del Transporte Vertical de The ELEVATOR WORLD: Edición 2014, el número de ascensores en servicio en China fue de aproximadamente 3.3 millones en 2014. Esta cifra aumentará a un ritmo de aproximadamente el 20% cada año. Aunque China se ha convertido en el mayor mercado de ascensores y base de fabricación del mundo, todavía existe una gran brecha en la tecnología de configuración del tráfico de ascensores, en comparación con la de otros países. Una configuración adecuada de los ascensores puede mejorar la utilización del espacio y ahorrar tiempo de transporte de personas y materiales. Por el contrario, una configuración inadecuada de los ascensores puede desperdiciar tiempo, espacio y energía eléctrica, y provocar congestión de pasajeros y pérdidas de capital.

Teniendo en cuenta el estricto requisito de cantidad y rendimiento de ascensores en el edificio de apartamentos moderno, este artículo adopta su método Monte Carlo mejorado para optimizar los parámetros de cálculo del tiempo de ida y vuelta (RTT) basado en un modelo de sistema de tráfico de ascensores. Este método separa la relación entre cada variable del sistema de tráfico de ascensores de forma concisa y hace que la configuración sea más precisa.

Modelo de tráfico de ascensores

Un sistema de tráfico de ascensores es una combinación de características de edificios, ascensores y funcionamiento de ascensores. Esto significa que el sistema de ascensor puede verse como un sistema de múltiples entradas y múltiples salidas. Teniendo en cuenta las diferentes tareas de transporte y métodos de configuración, los investigadores pueden elegir diferentes variables de entrada. El método descrito en este artículo está dirigido principalmente al diseño de ascensores para apartamentos grandes, que generalmente pertenecen al modelo up-peak y down-peak. Selecciona el área de construcción (U), el área efectiva (S), el número de servicio del ascensor (Q), la altitud de servicio (H) y los pisos de servicio (n) como entradas. Los resultados del sistema pueden proporcionar una referencia para la evaluación de la calidad. Este método selecciona las variables estadísticas de 5 min. tasas de ocupación, intervalo medio (AI) y tiempo medio de espera (AWT). Establece el modelo de análisis de un sistema de ascensores en intervalo de pico ascendente, intervalo de pico descendente e intervalo convencional simultáneamente, con el fin de lograr una evaluación más completa.

Proceso de configuración de tráfico de ascensores

El proceso de configuración del tráfico de ascensores es un método para calcular el RTT. Algunas variables intermedias, como el tiempo de traslado de pasajeros (T_p), tiempo de apertura y cierre de la puerta (T_d) y el tiempo de viaje en automóvil (T_r), se utilizará para obtener la salida real. Luego, esto se compara con los valores esperados. Si la diferencia es demasiado grande, se reconfigurará ajustando las variables intermedias (N, V_e Y R_e).

Cálculo de RTT

RTT (también llamado “período de operación del ascensor”) se puede describir como el tiempo requerido cuando la cabina comienza a moverse, los pasajeros son transportados a varios pisos y luego la cabina regresa a su estación base. RTT es clave para la configuración del ascensor. En este artículo, se lleva a cabo en modo de piso alterno.

Las paradas de intervalo corto unidireccional f₁ son un parámetro importante del cálculo RTT. En este intervalo, los pasajeros no necesariamente abandonan el automóvil en cada piso en el proceso de subida o bajada; el coche no se detiene necesariamente en todos los pisos. Estas posibles paradas se consideran paradas de corto intervalo unidireccional. Según las estadísticas, la expresión de f₁ :

n es el número total de pisos de servicio de ascensores, n1 es el número en intervalos cortos e y es el número de pasajeros. De acuerdo con la Ecuación 1, las paradas de intervalo arriba-corto y intervalo abajo-corto, f_u y_d, respectivamente, se pueden obtener.

y_u e y_d, respectivamente, representan el número de pasajeros en modo ascendente y modo descendente.

Los pasajeros del ascensor, los pasajeros en modo up-mode y los pasajeros en modo down están determinados por los tipos de edificios, sin importar el número y el área efectiva de cada piso. En esta configuración de ascensor, generalmente se reconoce que en

R_e es el número de pasajeros bajo la carga nominal. El tiempo de traslado de cada pasajero ascendente es:

y el tiempo de transferencia de cada pasajero descendente es:

En las ecuaciones 6 y 7, 0.8 es el tiempo que un pasajero accede al automóvil en la estación base, Kf^1/3 es el tiempo que un pasajero abandona el automóvil en el piso general, y K es el coeficiente de corrección del ancho de entrada del automóvil. Este modelo usa 0.9.

Teniendo en cuenta el tiempo de pérdida, el tiempo de traslado de pasajeros es:

y el tiempo de apertura y cierre de la puerta es: 

En el modo de piso alternativo, el tiempo de viaje en automóvil se puede dividir en dos tipos:

T_r es el tiempo de viaje en automóvil de un solo piso. H_a es la distancia de aceleración, y t_a es el tiempo de aceleración. La relación entre estos dos parámetros y la velocidad nominal se muestra en la Tabla 1.

RTT es la suma del tiempo de transferencia de pasajeros, el tiempo de apertura y cierre de la puerta y el tiempo de viaje en automóvil.

Salida de la configuración del elevador

Si se ha obtenido RTT, el siguiente paso es calcular las salidas de configuración: 5 min. tasas de ocupación, AI y AWT. Luego, compare estos resultados con los valores esperados. Este proceso se repite luego hasta que sus resultados sean razonables.

El número de ascensores (N) que se puede obtener en 5 min. las tasas de ocupación son:

AI es:

AWT es:                                    

En el intervalo de horas pico hacia arriba y hacia abajo, los pasajeros se encuentran en un estado altamente agregado. Entonces, estos dos parámetros serán más grandes de lo habitual. Basado en una extensa experimentación estadística, la relación es temporalmente:

Calcule N iterando las ecuaciones 13 y 14, acercándose gradualmente al AWT esperado para obtener la configuración razonable. El flujo del programa se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Flujo del programa de configuración del ascensor

Método mejorado de configuración del ascensor

Método tradicional de Montecarlo

Las paradas de intervalo corto unidireccional f1 son un parámetro clave en el cálculo de RTT. En el método tradicional, los pasajeros en modo up-mode r_u y modo abajo r_d relativo a f₁ se obtienen según el tipo de edificación. Sin embargo, la estructura del apartamento chino moderno se ha vuelto cada vez más complicada a medida que ha aumentado la clase de cuello blanco urbano y ha mejorado la calidad de vida. A pesar de que esto tiene un efecto significativo en la configuración del ascensor, generalmente no se considera en el método tradicional. Sin embargo, el método de Monte Carlo lo ha abordado desde el ángulo de la probabilidad. Nuestro método optimiza su expresión de configuración y hace que sus resultados sean más razonables.

Método Monte Carlo mejorado

Los pisos de inicio y destino de pasajeros son factores importantes que deciden las paradas de un solo sentido de intervalo corto. En nuestro método Monte Carlo mejorado, la matriz de densidad inicial y la matriz objetivo inicial se introducirán simultáneamente al determinar estos pisos. La matriz de densidad inicial es:

 

En x + y + z = 1, x es el porcentaje de pasajeros del primer piso en modo up, z es el porcentaje del primer piso en modo down e y es el porcentaje de pisos intermedios. Acumule la densidad inicial de cada piso para reducir el error:

OL_i es la densidad acumulada del suelo i. Para cada pasajero, generando un  de (0 1), si , se seleccionará el piso i como punto de partida del pasajero. El elemento de la matriz de destino inicial es:

La matriz de destino inicial es:

sumi es la suma de cada elemento de la línea i en la matriz de destino inicial. Divida el elemento de la línea i por sumi y dibuje la probabilidad de que el pasajero haya seleccionado j como piso objetivo.

Sume estas probabilidades juntas para reducir el error:

Del mismo modo, la generación de un aleatorio        , Si , el piso j se seleccionará como punto de destino del pasajero. La obtención de la matriz del piso inicial y la matriz del piso objetivo inicial revela las paradas totales durante un experimento. Sin embargo, el valor será diferente en cada experimento debido a la incertidumbre aleatoria. Sin embargo, con el aumento de experimentos, se refleja mejor la realidad. El método mejorado puede modificar las paradas del intervalo corto unidireccional y hace que el resultado sea más racional.

Diseño de software

El software de configuración está diseñado para configurar el tipo y la cantidad de ascensores a través de los parámetros del edificio y la información de los pasajeros. Aquí, el software está diseñado principalmente para apartamentos grandes. Su primera parte es la interfaz de parámetros del apartamento (Figura 2). Ingrese los parámetros y haga clic en "Siguiente"; luego estará la interfaz de parámetros del ascensor (Figura 3). Continúe ingresando los parámetros y haga clic en "Siguiente"; el software obtendrá el resultado de la configuración de acuerdo con el método mejorado anterior. El resultado se muestra en la Figura 4.

Después de los resultados, el software puede mostrar la evaluación del rendimiento por parte de los usuarios que eligen "Evaluación" para comparar el valor real con el estándar (Figura 5). Si no está satisfecho con el resultado, los usuarios pueden hacer clic en "Reconfiguración" para obtener una nueva o hacer clic en "Finalizar" para completar la configuración. El software también tiene un botón "Imprimir" para mostrar todas las entradas, salidas y resultados de configuración en una tabla (Figura 6).

Agradecimientos

Esta investigación fue apoyada por AQSIQ Nonprofit Industry Specialized Research Funding (No. 201310153).

Referencias
[1] Yang Yuefeng, Wan Jianru y Li Shuchao. “Método de predicción del flujo de tráfico de ascensores basado en SAS”, China Elevator, 2009,20 (21): 21-26.
[2] Zhang Junli. "Despacho de tráfico de ascensores y su desarrollo de software", Guangzhou: Universidad de Tecnología del Sur de China, 2012.
[3] Wan Jianru y Yang Yuefeng. “Investigación sobre selección de modelos de ascensores y diseño de configuración y optimización”, China Elevator, 2009, 20 (19).
[4] Ding Jie, Lin Jiansu y Liu Zhong. “Diseño óptimo del flujo de tráfico de ascensores de subprocesos múltiples de Monte Carlo basado en colas de red”, Computer Applications, 2008, 34 (1): 97-99.
[5] Christine Lim y Michael Mcaleer. “Pronósticos de series de tiempo de la demanda de viajes internacionales para Australia”, Tourism Management, 2002 (23): 389-396.
[6] Xu Yuge y Luo Fei. “Método de precognición de tráfico para un sistema de ascensor novedoso”, Teoría y aplicación de control, 2005,22 (6).