Metodo Monte Carlo migliorato per la configurazione degli appartamenti

Il programma si basa su studi esistenti sulla configurazione del traffico degli ascensori per ottenere risultati ottimali.

di Shi Xiaoliang, Si Liangqun e Wan Jianru

L'ascensore è il mezzo di trasporto verticale indispensabile nelle città moderne e la configurazione del suo traffico è sempre più importante. In base alle caratteristiche del flusso di traffico degli appartamenti, combinate con la qualità del servizio di ascensore e il risparmio di risorse, questo articolo presenta un metodo Monte Carlo migliorato per ottimizzare la configurazione dell'ascensore e mostra i risultati ottimali ottenuti. Questo programma utilizza Visual Basic 6.0 per la progettazione dell'interfaccia e include un modulo di valutazione delle prestazioni.

Secondo l'edizione 2014 del rapporto ELEVATOR WORLD Vertical Transportation Industry Profile, il numero di ascensori in servizio in Cina era di circa 3.3 milioni nel 2014. Questo numero è destinato ad aumentare a un tasso di circa il 20% ogni anno. Sebbene la Cina sia diventata il più grande mercato e base produttiva di ascensori al mondo, esiste ancora un ampio divario nella tecnologia di configurazione del traffico degli ascensori rispetto ad altri paesi. Una configurazione adeguata degli ascensori può migliorare l'utilizzo dello spazio e far risparmiare tempo al trasporto di persone e materiali. Al contrario, una configurazione inadeguata degli ascensori può comportare sprechi di tempo, spazio ed energia elettrica, oltre a causare congestione del traffico passeggeri e perdite di capitale.

Considerati i severi requisiti di quantità e prestazioni degli ascensori nei moderni condomini, questo articolo adotta il suo metodo Monte Carlo migliorato per ottimizzare i parametri di calcolo del tempo di andata e ritorno (RTT) sulla base di un modello di sistema di traffico degli ascensori. Questo metodo separa in modo conciso la relazione tra ciascuna variabile del sistema di traffico degli ascensori e rende la configurazione più accurata.

Modello di traffico dell'ascensore

Un sistema di traffico ascensoristico è una combinazione di caratteristiche di edifici, ascensori e funzionamento degli ascensori. Ciò significa che il sistema di ascensori può essere visto come un sistema a più input e più output. Considerando diverse attività di trasporto e metodi di configurazione, i ricercatori possono scegliere diverse variabili di input. Il metodo descritto in questo articolo è principalmente mirato alla progettazione di ascensori per appartamenti di grandi dimensioni, che generalmente appartengono al modello di punta in salita e di punta in discesa. Seleziona come input l'area di costruzione (U), l'area effettiva (S), il numero di servizi dell'ascensore (Q), la quota di servizio (H) e i piani di servizio (n). Gli output del sistema possono fornire un riferimento per la valutazione della qualità. Questo metodo seleziona le variabili statistiche relative ai tassi di occupazione a 5 minuti, all'intervallo medio (AI) e al tempo medio di attesa (AWT). Stabilisce il modello di analisi di un sistema di ascensori contemporaneamente negli intervalli di punta in salita, di punta in discesa e convenzionale, al fine di ottenere una valutazione più completa.

Processo di configurazione del traffico degli ascensori

Il processo di configurazione del traffico degli ascensori è un metodo per calcolare il RTT. Alcune variabili intermedie, come il tempo di trasferimento dei passeggeri (T_p), tempo di apertura e chiusura della porta (T_d) e tempo di percorrenza in auto (T_r), verrà utilizzato per ottenere l'output effettivo. Questo verrà quindi confrontato con i valori attesi. Se la differenza è troppo grande, verrà riconfigurata regolando le variabili intermedie (N, V_e e R_e).

Calcolo dell'RTT

L'RTT (chiamato anche "periodo di funzionamento dell'ascensore") può essere descritto come il tempo necessario affinché la cabina inizi a muoversi, i passeggeri vengano trasportati ai vari piani e la cabina venga riportata alla stazione base. L'RTT è fondamentale per la configurazione dell'ascensore. In questo articolo, viene eseguito in modalità a piani alternati.

Le fermate del breve intervallo di sola andata f₁ sono un parametro importante per il calcolo del RTT. In questo intervallo, i passeggeri non necessariamente scendono dalla vettura a ogni piano in salita o discesa; la vettura non si ferma necessariamente a ogni piano. Queste possibili fermate sono considerate fermate di breve intervallo a senso unico. Secondo le statistiche, l'espressione di f₁ è:

n è il numero totale di piani serviti dall'ascensore, n1 è il numero di piani serviti dall'ascensore nell'intervallo breve e y è il numero di passeggeri. Secondo l'Equazione 1, le fermate di salita e discesa nell'intervallo breve, f_u e f_d, rispettivamente, possono essere ottenuti.

y_u ey_d, rispettivamente, rappresentano il numero di passeggeri in modalità salita e discesa.

I passeggeri dell'ascensore, i passeggeri in salita e i passeggeri in discesa sono determinati dalla tipologia di edificio, indipendentemente dal numero e dalla superficie effettiva di ciascun piano. In questa configurazione dell'ascensore, è generalmente riconosciuto che in

R_e è il numero di passeggeri al di sotto del carico nominale. Il tempo di trasferimento di ogni passeggero è:

e il tempo di trasferimento di ogni passeggero è:

Nelle equazioni 6 e 7, 0.8 è il tempo impiegato da un passeggero per accedere all'auto presso la stazione base, Kf^1/3 è il tempo impiegato da un passeggero per uscire dalla cabina al piano generale, e K è il coefficiente di correzione della larghezza di accesso alla cabina. Questo modello utilizza 0.9.

Considerando il tempo di perdita, il tempo di trasferimento dei passeggeri è:

e il tempo di apertura e chiusura della porta è: 

Nella modalità a piani alternati, il tempo di percorrenza dell'auto può essere suddiviso in due tipi:

T_r è il tempo di percorrenza di un'auto su un singolo piano. H_a è la distanza di accelerazione e t_a è il tempo di accelerazione. La relazione tra questi due parametri e la velocità nominale è mostrata nella Tabella 1.

RTT è la somma del tempo di trasferimento dei passeggeri, del tempo di apertura e chiusura delle porte e del tempo di percorrenza dell'auto.

Output della configurazione dell'ascensore

Una volta ottenuto l'RTT, il passo successivo consiste nel calcolare gli output di configurazione: tassi di occupazione a 5 minuti, AI e AWT. Quindi, confrontare questi output con i valori attesi. Questo processo viene ripetuto fino a ottenere risultati ragionevoli.

Il numero di ascensori (N) che può essere ottenuto con tassi di occupazione di 5 minuti è:

L'intelligenza artificiale è:

AWT è:                                    

Nelle fasce orarie di punta e di discesa, i passeggeri si trovano in uno stato di elevata aggregazione. Pertanto, questi due parametri diventeranno più grandi del solito. Sulla base di un'ampia sperimentazione statistica, il rapporto è temporaneamente:

Calcolare N iterando le equazioni 13 e 14, avvicinandosi gradualmente all'AWT previsto per ottenere la configurazione ragionevole. Il flusso del programma è mostrato in Figura 1.

Figura 1: Flusso del programma di configurazione dell'ascensore

Metodo migliorato di configurazione dell'ascensore

Metodo tradizionale di Monte Carlo

Le fermate del breve intervallo f1 a senso unico sono un parametro chiave nel calcolo dell'RTT. Nel metodo tradizionale, i passeggeri in modalità up r_u e modalità down r_d relativo a f₁ sono ottenuti in base alla tipologia di edificio. Tuttavia, la struttura dell'appartamento cinese moderno è diventata sempre più complessa con l'aumento della classe dirigente urbana e il miglioramento della qualità della vita. Nonostante ciò abbia un effetto significativo sulla configurazione dell'ascensore, di solito non viene considerato nel metodo tradizionale. Il metodo Monte Carlo, tuttavia, ha affrontato il problema dal punto di vista della probabilità. Il nostro metodo ottimizza l'espressione della configurazione e rende i risultati più ragionevoli.

Metodo Monte Carlo migliorato

I piani di partenza e di arrivo dei passeggeri sono fattori importanti che determinano le fermate di un breve intervallo di sola andata. Nel nostro metodo Monte Carlo migliorato, la matrice di densità di partenza e la matrice di arrivo di partenza verranno introdotte simultaneamente per determinare questi piani. La matrice di densità di partenza è:

 

In x + y + z = 1, x è la percentuale di passeggeri dal primo piano in modalità salita, z è la percentuale al primo piano in modalità discesa e y è la percentuale ai piani intermedi. Accumulare la densità iniziale di ciascun piano per ridurre l'errore:

OL_i è la densità cumulativa del pavimento i. Per ogni passeggero, generando un casuale  da (0 1), se , il piano i verrà selezionato come punto di partenza del passeggero. L'elemento della matrice di partenza-destinazione è:

La matrice di partenza-obiettivo è:

sumi è la somma di ogni elemento della retta i nella matrice di partenza-obiettivo. Dividere l'elemento della retta i per sumi e calcolare la probabilità che il passeggero abbia scelto j come piano di arrivo.

Somma queste probabilità per ridurre gli errori:

Allo stesso modo, generare un casuale        , Se , il piano j verrà selezionato come punto di arrivo del passeggero. L'ottenimento della matrice del piano di partenza e della matrice del piano di arrivo iniziale rivela il numero totale di fermate durante un esperimento. Il valore sarà diverso in ogni esperimento, tuttavia, a causa dell'incertezza randomizzata. Tuttavia, con un numero maggiore di esperimenti si ottiene una migliore rappresentazione della realtà. Il metodo migliorato può modificare le fermate dell'intervallo breve a senso unico e rende il risultato più razionale.

Progettazione software

Il software di configurazione è progettato per configurare il tipo e il numero di ascensori tramite parametri dell'edificio e informazioni sui passeggeri. In questo caso, il software è progettato principalmente per appartamenti di grandi dimensioni. La prima parte è l'interfaccia dei parametri dell'appartamento (Figura 2). Inserire i parametri e fare clic su "Avanti"; verrà visualizzata l'interfaccia dei parametri dell'ascensore (Figura 3). Continuare a inserire i parametri e fare clic su "Avanti"; il software ricaverà il risultato della configurazione secondo il metodo migliorato sopra descritto. Il risultato è mostrato in Figura 4.

Dopo aver ottenuto i risultati, il software può visualizzare la valutazione delle prestazioni selezionando "Valutazione" per confrontare il valore effettivo con lo standard (Figura 5). Se non si è soddisfatti del risultato, è possibile fare clic su "Riconfigurazione" per ottenerne una nuova o su "Fine" per completare la configurazione. Il software dispone anche di un pulsante "Stampa" per visualizzare tutti gli input, gli output e i risultati della configurazione in una tabella (Figura 6).

Ringraziamenti

Questa ricerca è stata supportata da AQSIQ Nonprofit Industry Specialized Research Funding (n. 201310153).

Referenze
[1] Yang Yuefeng, Wan Jianru e Li Shuchao. “Metodo di previsione basato su SAS del flusso di traffico dell'ascensore”, China Elevator, 2009,20(21):21-26.
[2] Zhang Junli. “Distribuzione del traffico degli ascensori e sviluppo del software”, Guangzhou: South China University of Technology, 2012.
[3] Wan Jianru e Yang Yuefeng. “Ricerca sulla selezione del modello di ascensore e sulla progettazione della configurazione e dell’ottimizzazione”, China Elevator, 2009, 20(19).
[4] Ding Jie, Lin Jiansu e Liu Zhong. “Progettazione ottimale del flusso di traffico dell'ascensore multithreading Monte Carlo basato sulla coda di rete”, Computer Applications, 2008, 34(1):97-99.
[5] Christine Lim e Michael Mcaleer. “Previsioni di serie temporali della domanda di viaggi internazionali per l’Australia”, Tourism Management, 2002(23):389-396.
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