Transito intelligente negli edifici moderni

Gli edifici moderni influiscono sull'equilibrio di un ambiente urbano e rappresentano uno dei mezzi più importanti per attirare l'attenzione del pubblico e incarnare l'orgoglio dei cittadini per le loro città. Rappresentano una tipologia edilizia significativa che continua a crescere in tutto il mondo.

Una volta determinate la forma e la forma di base degli edifici, la parte più scrupolosa è quella di provvedere ai servizi alleati, che possono aiutare a mantenere l'edificio moderno in funzione in ogni momento. Come nel caso della maggior parte delle sfere della vita sociale moderna, una migliore pianificazione e tecnologia stanno migliorando notevolmente i risultati dei progettisti edili. La gestione del movimento delle persone diventa la chiave per poter ottenere il massimo dalle strutture di un edificio e, se questo può essere fatto in modo intelligente ed efficiente dal punto di vista energetico, metà della battaglia è già vinta.

Gli ascensori hanno permesso alle città di espandersi verso l'alto e diventare motori globali di crescita economica e progresso. Le tendenze globali odierne stanno creando nuove opportunità e sfide per il nostro settore. Questa crescita può essere in gran parte attribuita ai seguenti fattori.

Urbanizzazione

Più del 50% della popolazione mondiale vive ora nelle città e la migrazione sta accelerando ulteriormente questa tendenza. Nella sola Cina, ogni anno più di 12 milioni di persone si spostano dalle campagne alle aree urbane. Gli ascensori continueranno a svolgere un ruolo maggiore nello sviluppo urbano, perché il modello emergente di vita urbana sostenibile deve essere orientato verticalmente con città ad alta densità collegate dai trasporti pubblici. Lo stiamo già assistendo nei paesi emergenti, soprattutto in Asia. Qui, i tradizionali edifici monouso affiancati lungo una strada lasciano il posto a strutture polivalenti più complesse collegate da sistemi di trasporto pubblico interrati o sopraelevati. Mentre l'India continua a seguire anche le altre nazioni in via di sviluppo in questo senso, sono in corso piani per recuperare il ritardo su questa tendenza.

Dati Demografici

L'urbanizzazione è accompagnata da tendenze demografiche correlate, come l'aumento delle persone in età da formazione familiare in economie come l'India, l'America Latina, la Turchia, il mondo arabo e la Cina. In India, ad esempio, si prevede che il numero di famiglie urbane della classe media crescerà da meno di 10 milioni attualmente a più di 87 milioni entro il 2025. Questo crescente mercato dei consumi determinerà la necessità di maggiori e migliori spazi abitativi residenziali, tutti di che porterà alla domanda derivata di strutture meglio ascensori.

Crescita del reddito pro capite

L'emergere di una classe media in gran parte dei paesi in via di sviluppo, in particolare Cina e India, sta creando nuove società di consumo alla ricerca di spazi abitativi residenziali nuovi e migliorati. In molte città, strade congestionate, strutture inadeguate e aree commerciali non sviluppate o frammentate stanno già lasciando il posto a nuovi sistemi di trasporto pubblico, aeroporti, ospedali, centri commerciali e altre moderne infrastrutture urbane.

Energy Efficiency

Si prevede che cambiamenti politici e sociali di vasta portata accompagnino questi sviluppi. Uno è il movimento verde, che sta trasformando l'industria edile e automobilistica, e sta esercitando sempre più pressioni sulla costruzione di edifici e le sue agenzie alleate, primo fra tutti l'installazione di ascensori. Ciò è particolarmente rilevante in termini di come gli ascensori contribuiscono all'efficienza energetica di un edificio.

Sicurezza e comfort

La sicurezza e il comfort sono sempre stati vitali, ma lo stanno diventando ancora di più perché sempre di più abbiamo a che fare con strutture e sfide di dimensioni senza precedenti. Oggi, gli edifici alti più di 500 m fanno sempre più parte del paesaggio urbano, il che significa che dobbiamo fornire viaggi sicuri e confortevoli a velocità superiori a 10 mps e consentire variazioni di pressione che farebbero letteralmente schioccare le orecchie dei motociclisti. Poi c'è la gestione del traffico, la sicurezza e il controllo degli accessi, che devono essere convenienti, veloci e sicuri.

Innovazione: una necessità

Per affrontare tutte queste sfide di crescita, dobbiamo innovare continuamente. Schindler, ad esempio, ha fatto passi da gigante nella gestione del traffico e nel controllo degli accessi. Questa tendenza deve essere continuata, insieme a soluzioni per migliorare l'affidabilità e l'efficienza energetica. Dobbiamo anche considerare attentamente come svolgiamo l'attività di servizio alla luce delle considerazioni ambientali.

Gestione del traffico

HC_5% 

5 minuti. capacità di movimentazione (HC5%) è il numero totale di passeggeri che un sistema di ascensore può trasportare in un periodo di 5 min. durante i picchi di traffico (Figura 1). Il valore è espresso in percentuale della popolazione dei piani superiori.

TH_AQ 

Il tempo di percorrenza teorico (THAQ) è il tempo di percorrenza per l'intera altezza di un edificio senza tenere conto del tempo perso per accelerazione e decelerazione (Figura 2). Si raccomanda che questo valore sia di 20 s. per le massime esigenze, 25 s. per esigenze medie e 32 s. per i requisiti di base.

RTT

Il tempo di andata e ritorno (RTT) è il tempo tra due partenze dello stesso ascensore dall'ingresso principale (Figura 3). Viene valutato mediante formule matematiche e una tabella predefinita per il numero di fermate previste e il piano di inversione medio. 

Intervallo

L'intervallo è l'intervallo di tempo medio tra le partenze successive delle auto dalla fermata principale (Figura 4). Si consiglia di 25 s. per le massime esigenze, 32 s. per esigenze medie e 40 s. per i requisiti di base.

Metodo di analisi del traffico

Un'analisi del traffico dovrebbe coprire una serie di importanti situazioni di traffico, soprattutto quando si pianificano nuovi edifici. I valori riportati dovrebbero essere il più possibile affidabili e comparabili. Tuttavia, i valori delle prestazioni dipendono dai metodi di analisi del traffico e dalle ipotesi di traffico di base, per le quali sono necessari i seguenti input preliminari:

• Scopo dell'edificio, comprese le zone previste (ad es. designazioni di aree, come parcheggi, ristoranti, centri benessere)
• Prospetto dell'edificio, inclusa la distanza esatta tra i piani
• Piano di occupazione dell'edificio e/o superficie (ad es. numero di camere d'albergo, appartamenti residenziali per piano e metratura dell'area uffici affittata)

Simulazione contro metodi di calcolo

Nei metodi di simulazione, un flusso di passeggeri reale viene sostituito da uno virtuale creato con l'aiuto di un generatore casuale e caricato nello stesso algoritmo di controllo utilizzato in un controller di ascensore reale. Pertanto, i risultati possono essere misurati in diverse condizioni di traffico e riflettere la realtà prevista. Al contrario, i metodi di calcolo si basano su formule che coprono solo una gamma molto limitata di situazioni di traffico (di solito solo traffico di punta). Le formule riflettono ipotesi teoriche, piuttosto che un comportamento realistico dei gruppi di ascensori, ei risultati sono generalmente troppo ottimistici. Pertanto, i risultati del calcolo non devono essere confrontati con i risultati della simulazione.

Il flusso del traffico in un edificio cambia costantemente; non ci sono due giorni uguali. Di norma, il traffico dipende da molti fattori (come l'ubicazione dell'edificio, la struttura dell'inquilino, ecc.) e può variare notevolmente durante l'operazione di costruzione. Un'analisi del traffico dovrebbe prendere in considerazione tali fattori e cercare, per quanto possibile, di coprire situazioni di traffico future.

In un edificio complesso, una singola ipotesi di traffico non è sufficiente (ad esempio, non è sufficiente applicare un modello di traffico misurato in un edificio esistente alla progettazione di un nuovo edificio). In particolare, i limiti della capacità di movimentazione degli ascensori non possono essere rilevati da tale esame. Le previsioni sull'intervallo di capacità di movimentazione di un gruppo di ascensori possono essere effettuate solo simulando un'ampia gamma di situazioni di traffico. Un metodo di riferimento applica una situazione di traffico di riferimento da bassa a molto alta intensità di traffico; i limiti della capacità di movimentazione degli ascensori possono essere rilevati da questo. Schindler utilizza un metodo di riferimento che fornisce una valutazione neutrale del sistema.

Sistemi di controllo degli ascensori e gestione del traffico

L'architettura tipica di un sistema di controllo di un ascensore è illustrata in Figura 7. Le schede di controllo di un gruppo di ascensori sono solitamente situate in una sala macchine. Ci possono essere uno o più controlli di gruppo in un gruppo di ascensori. Uno dei controlli di gruppo è il master, che invia le chiamate di sala agli ascensori, mentre gli altri controlli di gruppo sono di riserva. Altre funzioni all'interno della cabina (es. registrazione e cancellazione delle chiamate di cabina, controllo delle porte e misurazione del carico di cabina) sono gestite dal controllo dell'ascensore. I moderni controlli per ascensori forniscono dispositivi di monitoraggio degli ascensori integrati o sistemi di monitoraggio remoto dell'edificio per seguire il traffico degli ascensori. Il tipico software di controllo per un componente di un ascensore include un sistema operativo; programmi di pianificazione delle attività; programmi di input, output e comunicazione; e programmi per il controllo e l'ottimizzazione del funzionamento dei componenti.

Il controllo di gruppo alloca le chiamate di sala agli ascensori più idonei ottimizzando la funzione di costo. L'obiettivo di ottimizzazione più comune nel controllo di un ascensore è ridurre al minimo i tempi di chiamata in sala. È stato riscontrato, tuttavia, che ottimizzando i tempi di viaggio dei passeggeri si riduce il numero di fermate dell'ascensore, aumentando la capacità di movimentazione. Lo stesso traffico può essere gestito con meno ascensori di quanto sarebbe necessario per un sistema convenzionale. Nel sistema di controllo Miconic 10™ di Schindler, vengono utilizzate tastiere speciali ai piani di atterraggio. I passeggeri possono inserire le loro destinazioni ai piani di atterraggio, quindi non sono necessarie chiamate di auto all'interno degli ascensori. Con i normali pulsanti di chiamata saliscendi di sala non è possibile determinare i piani di arrivo dei passeggeri, orari e piani di destinazione.

Storia/Principi del controllo di gruppo

I primi ascensori erano azionati da semplici dispositivi meccanici, come il controllo "a fune". Un passeggero potrebbe chiamare un ascensore azionando una fune su entrambi i lati dell'auto. Poiché i vani non erano completamente chiusi, il funzionamento degli ascensori era piuttosto pericoloso. Una forma primitiva di controllo dell'ascensore in una singola auto era basata su un interruttore elettrico per auto azionato da un assistente. Utilizzando l'interruttore, l'addetto potrebbe guidare manualmente l'auto su o giù e decidere a quali piani fermarsi. L'efficienza e la sicurezza degli ascensori sono state aumentate con dispositivi di segnalazione ai piani. I pulsanti sono stati introdotti negli anni '1920 per fornire all'operatore informazioni sulla domanda di traffico e i vani degli ascensori sono stati chiusi. Quando le chiamate registrate vengono memorizzate, l'ascensore può rispondere a più chiamate di sala durante la salita o la discesa. Se ad ogni piano è presente un solo pulsante di chiamata, le chiamate possono essere disposte in fila oraria secondo l'ordine registrato, oppure servite collettivamente.

Nel sistema di controllo selettivo della coda interconnessa, le chiamate di sala vengono raccolte una alla volta dalla coda dell'orario in modo che la chiamata più vecchia venga servita per prima. Questo tipo di controllo viene utilizzato, ad esempio, negli ospedali, dove le chiamate a letto vengono servite individualmente. In comando collettivo la cabina si ferma in sequenza di piano ad ogni chiamata di sala. Il sistema di controllo collettivo interconnesso viene spesso utilizzato negli edifici in cui il traffico è prevalentemente bidirezionale tra il piano terra e i piani superiori. Questo tipo di traffico si verifica, ad esempio, negli edifici residenziali. L'ascensore raccoglie le chiamate di sala durante la discesa (cioè serve le chiamate in sequenza), fermandosi sempre al piano di chiamata più vicino.

Nei grattacieli, sono stati adattati i pulsanti di chiamata in corridoio per entrambe le direzioni su e giù. Il principio di assegnazione delle chiamate più comune, soprattutto nei vecchi controlli a relè, è il sistema di controllo collettivo interconnesso. Con due pulsanti ad ogni piano, un ascensore può prendere la chiamata nella sala più vicina davanti all'auto nella sua direzione di marcia. Le chiamate di cabina effettuate all'interno dell'ascensore sono sempre servite in ordine sequenziale. Dopo aver servito tutte le chiamate nella direzione di marcia, la cabina si sposta nella chiamata di sala più lontana nella direzione opposta, dove inverte il senso di marcia.

L'efficienza del gruppo ascensore è stata migliorata con una logica centrale comune, il controllo di gruppo. Le chiamate di sala possono essere condivise tra più ascensori dove esiste un pulsante di chiamata di sala comune ad ogni piano. Il controllo di gruppo sceglie l'ascensore migliore da un gruppo di cabine dell'ascensore per servire una determinata chiamata di sala. Il controllo di gruppo invia le auto ai piani anche per motivi diversi dalle chiamate in sala, ad esempio per il parcheggio o se è necessario più di un ascensore in un piano occupato. Gli ascensori possono essere disconnessi dal gruppo per modalità di servizio speciali, come il servizio di emergenza, il servizio dei vigili del fuoco o il servizio VIP. Un ascensore disconnesso funziona indipendentemente dagli altri ascensori.

Uno svantaggio del principio di controllo collettivo è il raggruppamento degli ascensori. Durante il traffico intenso, ci sono molte chiamate di sala da servire e gli ascensori hanno la tendenza a muoversi fianco a fianco (cioè, iniziano a raggrupparsi). Questo accade perché gli ascensori si fermano sempre alla chiamata più vicina e ignorano le chiamate in sala solo quando sono completamente carichi. Uno dei primi metodi per prevenire l'accumulo di ascensori è stato quello di adottare un programma di tipo bus inviando le auto dall'atrio a intervalli specifici. Gli ascensori sono stati ritardati nella hall per un certo tempo prima di essere inviati ai piani superiori. Tuttavia, ritardando gli ascensori nella hall, parte della capacità di movimentazione è andata persa.

Negli anni '1970, il controllo collettivo è stato adattato per la prima volta ai controlli elettronici. Questo ha migliorato i controlli collettivi dando priorità alle chiamate di sala lunghe o scadute. Le chiamate in sala attive da poco tempo sono state ignorate a favore di un servizio più rapido per le chiamate scadute. In una certa misura, gli ascensori sono stati tenuti separati l'uno dall'altro con questo controllo. Le situazioni di picco del traffico sono state gestite con modalità operative separate. Nelle modalità di funzionamento di punta, come la prossima cabina, gli intervalli di dispacciamento, la suddivisione in zone dei piani e, successivamente, sono state utilizzate un'opzione di canalizzazione.

I principi di allocazione dei controlli a relè e elettronici sono stati introdotti nei controlli a microprocessore all'inizio degli anni '1980. Le chiamate in sala erano ancora prioritarie in base agli orari del servizio di chiamata e gli orari di chiamata in sala erano previsti con calcoli matematici. Quando si rilevava che una chiamata di sala sarebbe diventata lunga con il normale ordine di servizio, un'auto avrebbe ignorato alcune chiamate di sala per fornire un servizio più rapido a questa chiamata prima che diventasse lunga. Quando si escludevano altre chiamate di sala, veniva verificato se le chiamate escluse potevano essere servite da altre auto entro un lasso di tempo accettabile.

Una caratteristica importante nei moderni controlli di supervisione di gruppo è il momento in cui le chiamate di sala sono finalmente riservate alle auto. Il momento della prenotazione è visibile nella segnalazione al piano di chiamata. Non appena la chiamata di sala è finalmente assegnata a un'auto, si accende una freccia sopra l'apertura della portiera. Contemporaneamente, viene emesso un segnale acustico di gong per informare il passeggero quale auto servirà la data chiamata in sala. La prenotazione finale deve essere stabile in modo che il passeggero non venga ingannato. Per l'ottimizzazione, la prenotazione viene spesso effettuata all'ultimo momento possibile (ovvero quando l'ascensore inizia a decelerare fino al piano sala-chiamata). L'altro estremo è assegnare le chiamate di sala a un ascensore subito dopo che la chiamata di sala è stata data. Questo riduce il tempo di attesa psicologica dei passeggeri. I passeggeri hanno più tempo per radunarsi intorno all'ascensore in arrivo, il che riduce i tempi di caricamento. Quando le chiamate di sala vengono assegnate in una fase iniziale, eventi di traffico futuri modificano la situazione, quindi le prenotazioni anticipate non sono ottimali come se l'assegnazione fosse effettuata in seguito. Nel corso del rapido sviluppo della tecnologia dei microprocessori, gli algoritmi di allocazione delle chiamate sono diventati più sofisticati e il traffico dell'edificio viene misurato e appreso nelle previsioni statistiche.

Il sistema di gestione del traffico Schindler 7000 si basa sul seguente principio di portare i passeggeri a destinazione più velocemente con meno affollamento e maggiore comfort rispetto a un sistema di ascensore convenzionale (Figure 8-10). Attraverso il sistema di controllo della destinazione (DCS) Miconic 10 integrato, il software del sistema guida un programma logico che ottimizza sistematicamente il flusso del traffico dell'ascensore. Utilizza un algoritmo per gestire la complessità dei modelli di traffico mentre cambiano nel corso della giornata.

Esempio

In un esempio di una classica situazione di picco semplificata, 24 persone chiamano gli ascensori per viaggiare dalla hall a vari piani diversi in un periodo di pochi secondi. Con il controllo convenzionale, le prime 10 persone si stipano nella prima auto disponibile. I successivi otto riempiono il secondo e i pochi rimasti occupano le altre auto. Questo comportamento casuale dei passeggeri significa che ogni auto fa più fermate, quindi i tempi di viaggio si allungano e la maggior parte dei passeggeri soffre di sovraffollamento. Il sistema Schindler 7000, al contrario, limita un carico massimo confortevole dell'auto a sei persone e ha registrato che i piani quattro e cinque hanno la più alta densità di chiamate nel traffico di punta. Il sistema indirizza i sei passeggeri che viaggiano verso ciascuno dei due piani occupati verso auto assegnate individualmente e distribuisce in modo ottimale gli altri. Di conseguenza, garantisce a tutti i passeggeri un viaggio veloce a una o due fermate, nessuno soffre di sovraffollamento e il tempo di transito è più breve e più confortevole.

DCS e logica di controllo “ibrida”

Diverse sono le funzioni di controllo in servizio, che dovrebbero anticipare i picchi di traffico al mattino, all'ora di pranzo e alla sera. Queste funzioni di controllo sono spesso promosse con argomenti diversi e parzialmente contraddittori. Il seguente confronto esaminerà il controllo ibrido (booster up-peak) rispetto al DCS. Tutti gli aspetti, comprese le prestazioni, i costi e la facilità d'uso, dovrebbero essere considerati.

Booster di picco

I booster di picco sono un mix tra il controllo convenzionale e un DCS. Le interfacce utente con 10 cifre nella hall e un pannello operativo convenzionale con pulsanti su e giù negli altri piani utilizzano il concetto DCS solo nella hall principale e assegnano gli ascensori agli utenti in base alla destinazione indicata. Il termine "Booster up-peak" viene assegnato perché il concetto DCS viene utilizzato solo per il traffico up-peak.

In up-peak, la capacità di movimentazione può essere aumentata (cioè potenziata) riducendo il numero di fermate durante il viaggio up. Il tempo totale, compreso il tempo di attesa e il tempo di corsa all'interno dell'auto e il tempo di percorrenza, si riduce con la suddivisione in zone. Il gruppo di ascensori può, ad esempio, essere suddiviso in zone in modo che metà degli ascensori serva la parte inferiore dell'edificio e l'altra metà serva la parte superiore. Al piano ingresso si accettano chiamate di cabina solo ai piani serviti della cabina. I piani serviti di ogni cabina sono indicati sopra le porte di piano. Meno piani deve servire un ascensore durante il viaggio in salita, più breve diventa l'RTT. Inoltre, più corto è l'RTT, più aumenta la capacità di gestione dei picchi. I piani serviti di un gruppo di ascensori possono essere suddivisi in tanti settori quanti sono gli ascensori del gruppo. L'intervallo di servizio e i tempi di attesa si allungano, poiché un passeggero in attesa non può entrare in nessun ascensore, ma deve attendere un'auto specifica.

DCS

In un DCS, il sistema insiste su ogni piano – l'ingresso del piano di destinazione. Qui, i passeggeri con lo stesso piano di destinazione sono raccolti nella stessa vettura. Il numero di fermate durante il viaggio in salita si riduce e la capacità di movimentazione aumenta. I passeggeri danno la chiamata di destinazione al piano di atterraggio e il sistema di controllo indica al passeggero in quale auto entrare. Il DCS implementa il concetto di booster up-peak in tutte le situazioni di traffico, conferendogli flessibilità e applicabilità.

Principale svantaggio del sistema ibrido

Poiché il pannello di comando della cabina è attivo non appena la cabina lascia il piano principale, i passeggeri possono inserire piani aggiuntivi. Ciò porterà a una situazione in cui gli utenti entreranno semplicemente nelle cabine dell'ascensore disponibili al piano principale, quindi inseriranno il loro piano di destinazione dopo che l'ascensore ha iniziato a muoversi. Ciò annullerebbe totalmente il vantaggio principale di DCS (cioè, un tempo più breve per raggiungere la destinazione a causa delle fermate minori).

Conclusione

La gamma di applicazioni per i sistemi di aumento pressione di picco è limitata al tipo di edificio e ascensore. Ha più senso per gli ascensori a un piano e per gli edifici per uffici con un solo inquilino. Limita anche la flessibilità del sistema e l'applicazione dell'edificio. Lerch Bates Inc. consiglia di utilizzare sistemi di chiamata hall di destinazione completa nelle seguenti situazioni:

• Quando le probabili fermate sopra l'atrio principale di spedizione includono sei o più pianerottoli serviti da tre o più ascensori
• Quando la valutazione dei tradizionali sistemi a due pulsanti, misurata dall'intervallo medio tradizionale e dalla capacità di movimentazione, fornisce risultati marginali per il tipo di edificio
• Quando l'edificio contiene più atri di carico o un piano intermedio di destinazione (auditorium, caffetteria, teatro, ecc.) che richiedono una considerazione speciale
• Quando il tempo medio di arrivo a destinazione risulta superiore a 60 s. con un sistema di controllo a due pulsanti convenzionale

Transito personalizzato

Il Personal Occupant Requirement Terminal (PORT) di Schindler crea un ambiente in rete e altamente personalizzato che riconosce gli occupanti e risponde a loro individualmente (ELEVATOR WORLD, gennaio 2011). La tecnologia si manifesta per aiutare la gestione complessiva del movimento di un edificio: ingresso, uscita e movimento all'interno dell'edificio (Figura 12). Può regolare questo movimento e, così facendo, fornire la linea di difesa primaria o secondaria per la sicurezza dell'edificio tramite il controllo degli accessi. Ciò può ridurre efficacemente o persino eliminare la necessità di personale o altri sistemi per verificare i diritti di accesso degli occupanti o dei visitatori.

Il sistema può anche essere programmato per tenere conto delle preferenze dell'utente. Quindi, un residente di un edificio può scegliere di viaggiare sempre da solo in ascensore quando si reca nel suo ufficio o appartamento, nel qual caso l'auto non si fermerà per nessun altro durante quel particolare viaggio. La corsa può essere completamente personalizzata in base alle preferenze dell'utente personalizzando l'intrattenimento in auto, l'illuminazione, ecc. Poiché le sue interfacce sono dotate di istruzioni sia visive che verbali, PORT può aumentare l'accessibilità: gli occupanti con disabilità visive, ad esempio, possono scegliere di possono essere assegnati percorsi dotati di indicatori tattili, mentre un utente su sedia a rotelle può scegliere di utilizzare sempre un ascensore più spazioso o viaggiare da solo.