Il valore del raggruppamento contiguo all'interno del Dispacciamento di destinazione

Panoramica

Questo articolo illustra brevemente il ruolo del dispatching degli ascensori all'interno di un sistema di ascensori. Descrive poi la differenza tra i sistemi di ascensori tradizionali e l'approccio del dispatching di destinazione e spiega come il dispatching di destinazione indirizzi specifici passeggeri a specifici ascensori. L'articolo esplora poi i motivi per cui il raggruppamento contiguo, ovvero il raggruppamento di passeggeri diretti a piani contigui o quasi contigui nello stesso ascensore, offre un servizio di ascensore migliore rispetto al raggruppamento non contiguo.

Spedizione dell'ascensore

Per servire al meglio il pubblico, i moderni sistemi di ascensori utilizzano algoritmi proprietari di dispatching degli ascensori, spesso definiti collettivamente "dispatcher degli ascensori", per determinare quale cabina di un gruppo di ascensori debba rispondere a una specifica richiesta di servizio. Il dispatcher sceglie una cabina specifica per soddisfare una specifica richiesta, in modo da fornire il miglior servizio complessivo a tutti gli utenti. Il dispatcher può considerare, tra gli altri obiettivi, quanto tempo le persone attendono nel corridoio, quanto tempo trascorrono in ascensore e quanta energia consuma il sistema.

Consideriamo questo esempio: un passeggero è in attesa di un ascensore al terzo piano per salire a un piano superiore in un edificio di 3 piani, e ci sono tre ascensori in grado di servire questo passeggero. Il dispatcher dell'ascensore deve selezionare quale dei tre ascensori assegnare a questa richiesta di servizio. Se il primo ascensore sta scendendo verso l'atrio ed è già pieno di passeggeri, mentre il secondo si trova all'ottavo piano e sta salendo per far scendere due passeggeri ai piani nono e decimo, e il terzo è vuoto al secondo piano, allora il dispatcher ha una decisione facile da prendere: la cabina vuota è probabilmente la scelta migliore.

Ma la situazione è solitamente più complessa della semplice situazione descritta sopra. I dispatcher degli ascensori devono essere progettati per bilanciare situazioni note esistenti (ad esempio, dove si trova attualmente ciascuna cabina), situazioni sconosciute esistenti (ad esempio, quante persone sono in attesa nel corridoio per questa cabina) e situazioni sconosciute future (ad esempio, quante persone arriveranno al decimo piano, desiderose di scendere, nei prossimi secondi?) e selezionare la cabina appropriata in grado di soddisfare una specifica richiesta di servizio in un lasso di tempo appropriato senza compromettere l'efficienza complessiva del sistema. Le aziende di ascensori investono risorse significative per sviluppare i migliori algoritmi di dispatching possibili per gestire questi scenari complessi.

Gli operatori degli ascensori devono fornire un servizio di qualità a tutti i passeggeri. Non è accettabile che un operatore permetta ad alcuni passeggeri di attendere a lungo mentre ne serve altri con estrema rapidità, sebbene questo approccio possa produrre tempi di risposta "medi" accettabili. Questo tipo di metodologia di gestione si tradurrà in passeggeri insoddisfatti che aspettano a lungo e lamentele per il servizio scadente. Gli operatori devono invece bilanciare le richieste di tutti i passeggeri in tutte le sedi per assicurarsi che nessuno aspetti troppo a lungo o trascorra troppo tempo in ascensore.

Dispacciamento degli ascensori tradizionali

I sistemi di ascensori tradizionali funzionano consentendo a un potenziale passeggero di premere un pulsante nel corridoio che segnala all'impianto la sua intenzione di salire o scendere all'interno dell'edificio. Le persone che arrivano con o dopo il primo passeggero e desiderano viaggiare nella stessa direzione non devono premere nuovamente il pulsante del corridoio. Il dispatcher assegna l'ascensore al piano in cui è stato registrato il segnale e deve farlo senza conoscere la destinazione esatta del passeggero.

Quando l'ascensore assegnato arriva al piano e apre le porte, indica anche la direzione in cui si muoverà. Tutti i passeggeri presenti nel corridoio che desiderano viaggiare nella direzione indicata entrano nella cabina. Una volta entrati nella cabina, i passeggeri indicano il piano di destinazione al sistema dell'ascensore premendo un pulsante sulla pulsantiera di comando situata all'interno della cabina. Se la destinazione desiderata è già stata registrata da qualcun altro, il pulsante corrispondente si accenderà e non sarà necessario che il nuovo passeggero la registri nuovamente.

Nell'approccio tradizionale, il sistema dell'ascensore non conosce la destinazione dei passeggeri finché questi non entrano nella cabina, e la cabina deve servire tutte le destinazioni inserite tramite il pannello di comando della cabina durante la corsa successiva.

Spedizione della destinazione

I sistemi di ascensori con assegnazione della destinazione funzionano consentendo a un potenziale passeggero di premere un pulsante su un dispositivo di inserimento destinazione (ad esempio una tastiera o un touchscreen) nella hall, che comunica al sistema la destinazione esatta del passeggero. Premendo il pulsante "7", ad esempio, il passeggero comunica al sistema che desidera raggiungere il piano 7. A differenza dell'interfaccia tradizionale, ogni persona che arriva agli ascensori deve inserire la propria richiesta di servizio tramite il dispositivo di inserimento destinazione. Il dispatcher di destinazione valuta lo stato del sistema e determina quale cabina deve rispondere alla richiesta di servizio; la cabina selezionata viene visualizzata sul dispositivo di inserimento destinazione in modo che il passeggero sappia quale ascensore lo servirà. Spesso il passeggero si sposta davanti alla cabina assegnata in modo da poter salire a bordo tempestivamente all'arrivo della cabina.

L'utilizzo dell'assegnazione delle destinazioni in un sistema di ascensori implica che non tutti i passeggeri in attesa nella hall di un ascensore siano in attesa della stessa cabina. Mentre a un passeggero potrebbe essere stato chiesto di utilizzare la cabina A, a un altro potrebbe essere stato chiesto di attendere la cabina C. Poiché il sistema di ascensori sa già quali destinazioni sono assegnate a ciascun ascensore, i passeggeri non devono inserire la propria destinazione una volta all'interno della cabina.

Il dispatching a destinazione può offrire prestazioni migliori in molti scenari di edifici e traffico rispetto al dispatching tradizionale. I miglioramenti sono generalmente dovuti alla conoscenza da parte del dispatcher della destinazione desiderata da un passeggero prima che questi salga in carrozza e alla sua capacità di comunicare l'assegnazione di una carrozza individuale a ciascun passeggero. La qualità e il tipo di miglioramenti prestazionali offerti dai sistemi di dispatching a destinazione rispetto ai sistemi tradizionali dipendono dall'abilità del dispatcher programmato nell'utilizzare le informazioni aggiuntive e le capacità di comunicazione.

È interessante notare che i sistemi di assegnazione della destinazione devono assegnare immediatamente la cabina al passeggero. A differenza dei tradizionali sistemi di assegnazione a due pulsanti, che possono permettersi di assegnare la cabina all'ultimo secondo, massimizzando la conoscenza del sistema attuale, i sistemi di assegnazione della destinazione comunicano immediatamente l'assegnazione della cabina al passeggero e non possono modificarla in seguito senza frustrarlo. Questo può, a volte, offrire un vantaggio in termini di prestazioni rispetto al metodo tradizionale di assegnazione degli ascensori. In generale, tuttavia, se gli algoritmi di assegnazione sono stati progettati in modo appropriato, i sistemi di assegnazione della destinazione possono offrire prestazioni dell'ascensore comparabili o superiori nell'arco di tempo considerato.

Raggruppamento passeggeri

Il raggruppamento dei passeggeri consiste nell'assegnare le persone che viaggiano allo stesso piano alla stessa cabina dell'ascensore, un'operazione che non può essere eseguita correttamente nei sistemi di ascensori tradizionali perché è difficile comunicare a ciascun passeggero in quale cabina deve entrare. Nei sistemi di destinazione, tuttavia, il dispatcher riconosce la destinazione di ogni persona e può indirizzare il passeggero verso una cabina specifica tramite un messaggio di risposta sul dispositivo di ingresso alla destinazione. È noto che l'utilizzo del raggruppamento nelle ore di punta riduce i tempi di andata e ritorno, poiché riduce il numero di fermate che un ascensore effettua dopo aver lasciato la hall. La riduzione dei tempi di andata e ritorno porta all'effetto auspicabile di ridurre i tempi di attesa dei passeggeri, aumentando al contempo la capacità di gestione dei passeggeri del sistema.

Si consideri l'esempio illustrato nella Figura 1. L'edificio di 17 piani ospita 85 persone per piano sopra la hall e utilizza quattro ascensori a 800 piedi al minuto per trasportarle a destinazione. Nello scenario tradizionale, illustrato dalla figura a sinistra, durante un intenso traffico in salita dalla hall, 16 passeggeri entreranno in un ascensore con le porte aperte nella hall. Alcuni di questi 16 passeggeri raggiungeranno lo stesso piano e, utilizzando la teoria della probabilità, si può calcolare che, in media, l'ascensore effettuerà 11 fermate e arriverà fino al 16° piano prima di invertire la direzione e tornare alla hall. Utilizzando il raggruppamento, tuttavia, le persone che viaggiano verso le stesse destinazioni saranno indirizzate alla stessa cabina. Pertanto, anche se ci fossero ancora 16 passeggeri in un ascensore, quell'ascensore, come illustrato dalla figura a destra, effettuerà in media solo 4 fermate e arriverà fino al 14° piano prima di invertire la direzione e tornare alla hall.

Ogni fermata dell'ascensore obbliga l'ascensore a rallentare, aprire le porte, attendere il trasferimento dei passeggeri e quindi accelerare nuovamente durante il tragitto verso la fermata successiva. Ridurre il numero di fermate migliora significativamente il tempo di andata e ritorno. Nell'esempio della Figura 1, il tempo di andata e ritorno tradizionale di 170.6 secondi viene ridotto a 92.6 secondi utilizzando un approccio di raggruppamento. La capacità di gestione di cinque minuti aumenta dal 12.4% al 23.8%.

 Il numero di diverse destinazioni passeggeri servite da una singola cabina in una determinata corsa dipende dall'algoritmo di assegnazione. Il sistema di gestione delle destinazioni Otis Compass, ad esempio, offre un'interfaccia flessibile che può essere configurata per utilizzare il numero di piani del vano corsa diviso per un numero predeterminato di cabine, la percentuale e la quantità di traffico appreso o un massimo fisso per determinare il numero di diverse destinazioni passeggeri da raggruppare in una singola cabina. Altri dispatcher possono utilizzare approcci diversi.

Raggruppamento contiguo

Il dispatcher Compass non si limita a collocare i passeggeri diretti alla stessa destinazione nella stessa carrozza, ma fa un ulteriore passo avanti definendo gruppi in modo che tutti i passeggeri di una singola carrozza viaggino probabilmente verso destinazioni contigue o quasi contigue. Invece di raggruppare i passeggeri ai piani 4, 8, 11 e 15 in una singola carrozza, ad esempio perché i primi quattro passeggeri che hanno utilizzato i dispositivi di ingresso hanno richiesto questi piani, il dispatcher Compass riconosce le zone contigue nel vano corsa e assegna i passeggeri in modo che i passeggeri di uno specifico ascensore viaggino verso piani contigui o semi-contigui. Questo approccio riduce ulteriormente i tempi di andata e ritorno e aumenta la capacità di gestione del sistema.

Si consideri la Figura 2, che illustra come un sistema di ascensori possa migliorare la propria efficienza se, a parità di distanza percorsa, le fermate effettuate dall'ascensore sono ravvicinate anziché significativamente distanti. Questo perché quando le fermate sono ravvicinate, l'ascensore può percorrere una distanza maggiore alla massima velocità e impiega meno tempo nelle fasi di accelerazione e decelerazione.

Nella Figura 2 sono illustrate due situazioni. Sebbene la cabina dell'ascensore percorra la stessa distanza per servire entrambe le situazioni, impiega meno tempo in transito nello scenario con fermate contigue rispetto allo scenario con fermate equidistanti. La differenza nei tempi di transito deriva dalla quantità di tempo che la cabina trascorre nelle fasi di accelerazione e decelerazione in entrambi gli scenari.

Un ascensore impiega 62.5 metri per raggiungere la massima velocità con un profilo di movimento di 800 m/s, un'accelerazione di 3.3 fps2 e uno strappo di 5.2 fps3. Nello scenario "Fermate Contigue", mostrato a sinistra nella Figura 2, l'ascensore raggiunge la massima velocità di 800 m/s durante i 156 metri dall'atrio al 13° piano. Nello scenario "Fermate Ugualmente Distribuite", mostrato a destra nella Figura 2, l'ascensore non percorre mai più di 60 metri alla volta e non raggiunge mai la massima velocità. Nello scenario "Fermate Ugualmente Distribuite", la cabina in movimento trascorre tutto il tempo di percorrenza in fasi di accelerazione o decelerazione e non ottiene mai i vantaggi di muoversi a piena velocità. Nello scenario "Fermate Contigue", la cabina raggiunge la massima velocità, con un risparmio di 2.2 secondi di tempo di percorrenza.

Il dispatcher Compass riduce i tempi di andata e ritorno e aumenta la capacità di gestione sfruttando queste leggi naturali e assegnando le richieste di viaggio dei passeggeri tramite una logica di raggruppamento contigua anziché ricorrere ad assegnazioni non contigue.

Oltre a ridurre i tempi di andata e ritorno grazie ai tempi di transito più brevi, il dispatcher Compass trae vantaggio anche dal punto di inversione medio più basso delle chiamate elevate, che deriva dal raggruppamento contiguo.

La Figura 3 illustra i calcoli del tempo medio di andata e ritorno per una situazione di gruppi contigui. La media viene calcolata considerando lo scenario peggiore per ciascun gruppo e calcolando la media di tali risultati. Il tempo medio di inversione di chiamata per una situazione di gruppi contigui dipenderà dalle dimensioni del gruppo e dal numero di gruppi. Nell'esempio illustrato nella Figura 3, il tempo medio di inversione di chiamata per una situazione di gruppi contigui si verifica al piano 10, il che significa che, in media, la cabina dell'ascensore salirà fino al piano 10 prima di invertire la direzione.

La Figura 4 confronta i tempi di andata e ritorno e i valori della capacità di gestione per tre situazioni: l'approccio di dispatching tradizionale, l'approccio di raggruppamento non contiguo e l'approccio di raggruppamento contiguo per un dato scenario. Da questo esempio è facile vedere che l'utilizzo del raggruppamento contiguo si traduce nel tempo di andata e ritorno più basso e nella migliore capacità di gestione. I vantaggi del raggruppamento contiguo nel sistema di dispatching a destinazione Compass si traducono in tempi di andata e ritorno ridotti, dovuti sia al maggior tempo trascorso a piena velocità sia a una riduzione del limite medio di inversione delle chiamate. La combinazione di un minor tempo di transito e di una minore distanza media di percorrenza, dovuta alla riduzione del limite medio di inversione delle chiamate, aumenta la capacità di gestione. Nell'esempio illustrato nella Figura 4, la capacità di gestione del sistema Compass, pari al 25%, è migliore rispetto a quella di entrambi gli altri approcci.

La gestione degli ascensori è una situazione complessa e il raggruppamento contiguo può essere utilizzato in modo molto efficace per migliorare le prestazioni in molte situazioni di traffico. Ci sono momenti, tuttavia, in cui un raggruppamento contiguo rigoroso potrebbe non essere l'approccio migliore per gestire efficacemente lo scenario di traffico effettivo osservato. Il sistema di gestione delle destinazioni Otis Compass utilizza il raggruppamento contiguo, sulla base dei suoi comprovati vantaggi, ma monitora anche le condizioni del traffico attuali e recenti per determinare quando modificare il raggruppamento per includere alcune fermate passeggeri non contigue o quasi contigue. Questa flessibilità consente al dispatcher Compass di utilizzare il raggruppamento contiguo insieme al raggruppamento non contiguo per garantire prestazioni di sistema ottimali.