KONE Polaris Ibrido

Sono coperte le allocazioni con algoritmi genetici del suo sistema di controllo della destinazione

di Marja-Liisa Siikonen, Janne Sorsa e Tuomas Susi

All'inizio degli anni '1970, il Dr. GD Closs dimostrò che con le prime informazioni sulle chiamate di destinazione, l'assegnazione delle chiamate agli ascensori poteva essere effettuata in modo più efficiente.^[1] La tecnologia a quel tempo non era pronta per la reale applicazione di questa scoperta. Oggi, molti importanti produttori di ascensori dispongono di un prodotto per il controllo della destinazione con pannelli operativi della destinazione (DOP) a ogni piano. La maggior parte dei produttori, tuttavia, non dispone di un sistema ibrido in cui lo stesso controllo di gruppo assegna sia le chiamate di destinazione che le normali chiamate di piano.

Il vantaggio del sistema di controllo della destinazione (DCS) è che con le informazioni aggiuntive dei piani di destinazione dei passeggeri, il controllo di gruppo può raccogliere persone con la stessa origine o destinazione nella stessa auto. Ciò riduce il numero di fermate degli ascensori, gli ascensori viaggiano più velocemente in tutto l'edificio e la capacità di movimentazione (HC) del gruppo viene aumentata, soprattutto se i DOP sono posizionati su piani con traffico intenso. In Polaris Hybrid DCS™ di KONE, i DOP sono generalmente posizionati sui piani degli ingressi, sui piani di trasferimento e dei ristoranti e su altri piani con traffico intenso, il che comporta lo stesso miglioramento del livello di servizio come se i DOP fossero posizionati su ogni piano.

Polaris Hybrid utilizza un dispositivo di pesatura del carico e segnali di fotocellule nell'apertura della porta per contare il numero di passeggeri che entrano ed escono dagli ascensori durante il giorno in 15 minuti. periodi. Il controllo di gruppo compila le statistiche del traffico passeggeri su ogni piano sia in salita che in discesa. Sulla base delle statistiche, prevede il traffico giornaliero per ogni 15 min. periodo (figura 1). L'ottimizzazione del controllo di gruppo viene impostata in base alla situazione del traffico. Ad esempio, durante le situazioni di traffico misto leggero e normale, i tempi di attesa dei passeggeri vengono ottimizzati, mentre durante il traffico pesante vengono ottimizzati i tempi di viaggio dei passeggeri e l'HC. Se i DOP vengono posizionati ai piani di ingresso degli edifici per uffici, i tempi di attesa dei passeggeri si accorciano, soprattutto durante i picchi di traffico (Figura 2). Al mattino e dopo l'ora di pranzo, ci sono periodi di intenso traffico in entrata, che DCS gestisce in modo più efficiente rispetto al tradizionale sistema a due pulsanti.

Allocazione delle chiamate con algoritmo genetico

In un sistema convenzionale a due pulsanti, il modo più efficace per servire le chiamate esistenti è assegnarle continuamente, ad esempio almeno due volte al secondo. Una chiamata di piano attiva viene riassegnata all'ascensore migliore fintanto che l'ascensore prescelto inizia a decelerare fino al piano. Quindi la chiamata viene fissata a quell'ascensore e non riassegnata. Un modo per trovare la migliore allocazione delle chiamate sarebbe quello di testare modi alternativi per gli ascensori per servire le chiamate di piano esistenti, qui indicati come "percorsi ascensore". La sfida nell'allocazione continua è che il numero di rotte alternative aumenta in modo esponenziale rispetto alla potenza delle chiamate di destinazione esistenti. Per L ascensori e N chiamate di piano attive, il numero di percorsi dell'ascensore è L^N. Ad esempio, se ci fossero 20 chiamate di piano attive in un gruppo di otto cabine, il numero di percorsi alternativi dell'ascensore sarebbe 8²⁰ ≈ 10¹⁷, che non può essere calcolato in tempo reale.

Nel DCS, le chiamate di destinazione vengono fissate immediatamente quando la chiamata viene registrata. Quindi, il numero di percorsi alternativi per gli ascensori è solo il numero di ascensori, il che riduce il tempo di calcolo. Con Polaris Hybrid, sia le chiamate di destinazione che le normali chiamate su e giù vengono allocate dallo stesso algoritmo. In questo caso le chiamate di destinazione vengono fissate immediatamente, mentre le chiamate di piano vengono riallocate continuamente, come nel sistema di controllo convenzionale. Pertanto, la sfida computazionale è pressoché la stessa del controllo convenzionale.

Il Polaris Hybrid DCS utilizza un metodo di ottimizzazione euristica chiamato "Algoritmo genetico" (GA) per trovare rapidamente percorsi di ascensore efficienti senza calcolare tutte le alternative.^[3] L'algoritmo prende in prestito il suo principio dalla biologia evoluzionistica. Una proposta di soluzione che definisce l'ascensore di servizio delle chiamate attive è codificata in un "cromosoma". In questa applicazione, un cromosoma dell'algoritmo genetico è descritto da una stringa di numeri interi. Il valore di un particolare "gene" rappresenta un ascensore, o un ponte di un ascensore a due piani^[4] suggerito di servire una particolare chiamata di piano.

Un esempio di un gruppo di ascensori duplex è mostrato nella Figura 3. Gli ascensori sono contrassegnati con "E1" e "E2". I triangoli sul lato destro dei vani ascensore rappresentano le chiamate di piano attive. Il colore verde rappresenta la direzione verso l'alto e il rosso rappresenta la direzione verso il basso. Il cerchio giallo nel vano rappresenta la chiamata di cabina data all'interno dell'ascensore E1. I cerchi verdi rappresentano le chiamate di destinazione dei passeggeri in arrivo e i numeri all'interno dei cerchi indicano i piani di destinazione. Sulla destra sono mostrati due cromosomi selezionati casualmente, con i geni collegati ai richiami di entrambi i tipi.

L'algoritmo genetico inizia con un insieme casuale (o "popolazione") di M cromosomi. Un cromosoma definisce l'ascensore di servizio per ogni chiamata. Quindi, vengono costruiti i percorsi degli ascensori e il tempo stimato di arrivo a ciascuna fermata del percorso viene calcolato dalla dinamica dell'ascensore. Infine, viene calcolato il valore "fitness" del cromosoma. Questi valori definiscono l'ordine in cui i cromosomi sono preferiti, rispetto all'obiettivo di ottimizzazione, come tempo di chiamata, tempo di attesa, tempo di viaggio o consumo di energia. Alcuni dei migliori cromosomi (K, per esempio) con i tempi di attesa dei passeggeri più brevi sono selezionati dalla popolazione di M cromosomi. K verranno utilizzati come "genitori" durante la creazione di una nuova generazione di M cromosomi usando "crossing over" o "mutazione". Dopo alcune generazioni, i migliori cromosomi rimangono invariati nelle generazioni sequenziali e l'algoritmo converge alla migliore soluzione tra quelli generati. Poiché l'algoritmo genetico è un metodo euristico, la soluzione non è necessariamente l'ottimo globale, ma è almeno quasi ottimale. La soluzione può essere trovata rapidamente in tempo reale.

Picco massimo HC

Sorsa, et al. studiato il modo più efficiente per aumentare l'HC in up-peak.^[5] Sono stati applicati due tipi di zonizzazione: gli ascensori sono stati obbligati a servire piani adiacenti in zone contigue, oppure non c'era tale restrizione (Figura 4). Le fermate di destinazione sono state ottimizzate bilanciando, cioè minimizzando la varianza delle zone rispetto al relativo CR (AC%) e al tempo di andata e ritorno (RTT). Il tasso di arrivo dei passeggeri è stato selezionato in modo che tutte le auto potessero partire dalla hall con l'80% del carico nominale.

La capacità di movimentazione e gli RTT dei casi esemplificativi della Figura 4 sono confrontati nella Tabella 1. L'obiettivo di ottimizzazione utilizzato ha un effetto notevole sulla scelta ottimale dei piani di destinazione. Il numero di fermate, S, è lo stesso in tutti i casi di test, ma il piano di inversione più alto, H, varia. La RTT più breve e la CR massima vengono raggiunte con la zonizzazione contigua e bilanciando la % di CR. Con questa soluzione, in teoria, l'HC totale del gruppo ascensore è più che doppio rispetto a quello nel controllo convenzionale.

Sintesi

Il gruppo KONE controlla misura e apprende il traffico passeggeri in un edificio. Il modello di traffico viene utilizzato nella selezione dell'obiettivo di ottimizzazione ogni 15 minuti. intervallo ogni giorno. Con Polaris Hybrid, le normali chiamate a due pulsanti e le chiamate di destinazione sono assegnate dallo stesso algoritmo genetico. Ciò consente di effettuare sia DOP che normali chiamate saliscendi, anche sullo stesso piano, e ottimizza il servizio di tutte le chiamate contemporaneamente.

Il Polaris Hybrid aumenta l'HC, soprattutto per il traffico in entrata dalla hall. La quantità di cui è possibile aumentare la capacità di movimentazione in una situazione puramente di picco dipende dall'algoritmo di controllo DCS, nonché dal numero di ascensori nel gruppo. I risultati di uno studio di simulazione mostrano che l'HC% di un gruppo di otto auto in un edificio di 20 piani può persino essere raddoppiato con un efficiente algoritmo DCS che utilizza le informazioni delle destinazioni dei passeggeri.

Con DCS, viene eseguito il mirroring del traffico di picco e di diminuzione, in cui solo le chiamate di origine e di destinazione si scambiano di posto. Questo è il motivo per cui gli HC di entrambi i picchi di salita e discesa sono quasi uguali, con lo stesso tasso di arrivo dei passeggeri. I sistemi di controllo convenzionali utilizzano l'allocazione continua delle chiamate, che è efficiente in down-peak, poiché c'è solo una chiamata di destinazione alla lobby. Tuttavia, DCS ha informazioni più precise sul numero di passeggeri in attesa. Di conseguenza, il livello di servizio è più o meno lo stesso con i controlli convenzionali e DCS in situazioni di picco.

Il Polaris Hybrid aumenta l'HC dei pavimenti con DOP. Nei casi di ammodernamento in cui l'edificio ha un numero insufficiente di ascensori, i DOP possono essere installati nella hall o nei tornelli. Con questa disposizione, la gestione del traffico può essere migliorata tanto quanto se i DOP fossero collocati su ogni piano, poiché i principali picchi di traffico di solito provengono dalla hall. Nei nuovi edifici, questo DCS può portare a ascensori più piccoli o meno, o piani serviti aggiuntivi in ​​un edificio rispetto al sistema a due pulsanti con controllo collettivo.

Referenze
[1] Closs, GD "Il controllo computerizzato del traffico passeggeri nei grandi sistemi di ascensori". dottorato di ricerca tesi, la Victoria University di Manchester, 1970.
[2] Siikonen, M.-L., Kaakinen, M. "Controllo del gruppo TMS9000 - Utilizzo dell'intelligenza artificiale per migliorare la qualità del servizio passeggeri". Elevatori, 1994. Vol. 23, n. 3-4, pp. 25-36.
[3] Tyni, T., Ylinen, J. "Ottimizzazione bi-obiettivo evolutiva nel problema del percorso dell'ascensore". EJOR, 168, 2006, pp. 960-977.
[4] Sorsa, J., Siikonen, M.-L. "Sistema di controllo della destinazione a due piani". Atti di Elevcon 2006: Elevator Technology 16, IAEE, 2006, pp. 318-327.
[5] Sorsa, J., Hakonen, H., Siikonen, M.-L. “Selezione dell'ascensore con sistema di controllo della destinazione.” ELEVATOR WORLD, gennaio 2006, pp. 148-155.