电梯运行专项方案的动态规划方案模型及电梯交通流概率仿真.doc
《电梯运行专项方案的动态规划方案模型及电梯交通流概率仿真.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电梯运行专项方案的动态规划方案模型及电梯交通流概率仿真.doc(28页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、电梯运营方案动态规划模型及电梯交通流概率仿真摘要:本文重要对电梯在忙碌时和闲时运营方案进行了研究。忙碌时,通过概率运算,建立了动态分区模型,并用动态规划算法进行求解;闲时,基于马尔科夫原理建立了交通流概率仿真模型,并将空闲电梯停靠方略1中模型与本文仿真模型做了对比,必定了模型对的性。一方面,针对第一问中提出问题,模型基本构架如下:在忙碌时(上下班高峰期),以电梯运送完所有乘客所需总时间至少为目的函数。通过对随机停靠、分单双层以及分区几种方案对比,证明得出,在忙碌时分区运营方案最优。在拟定如何分区时,由于一旦当前一种分区点拟定后来,其后续分区点最优位置只受当前分区点位置决定,而不受当前分区点之前
2、分区点位置影响,这个特点刚好满足动态规划办法最优化原理,因而可以采用动态规划算法对如何分区进行求解。最后得出最优分区方案即为电梯运营方案,在该方案下,电梯运送完所有乘客所需总时间为s=0.87h(设每层员工数260人)。在闲时,员工对电梯使用率不高,这时应当考虑在尽量满足乘客服务规定前提下,减少电梯能耗。对此,可以先将乘客平均等待时间以及电梯能耗归一化,加权求和得到一种统一目的函数。然后通过马尔科夫原理对下一次也许呼梯楼层进行预测,结合当前和下一次呼梯楼层得出了一种智能调度方案,并对这一调度方案进行了计算机仿真。为了验证这一模型精确性,又将本文模型和空闲电梯停靠方略1模型做了比较,成果得出本文
3、模型在稍微延长乘客平均候梯时间和平均乘梯时间基本上,有效避免了“空驶现象”,大大节约了能耗。因此咱们模型还是比较合用,特别是对于某些电梯数量多、耗能多商务楼。然后第二问在第一问基本上引入了两层底下车库,相称于将楼层高度提高两层,因此对闲时运营方案没有影响,但是对于忙碌时运营方案却有很大影响,必要在忙碌时模型基本上进行改进。底下车库其实是将本来从一层乘坐电梯乘客分为一层、地下车库一层、地下车库二层三某些,这样就有三种状况:电梯轮流停靠在一层、地下车库一层、地下车库二层;按照一层、地下车库一层、地下车库二层乘客比例给定停靠在这三层电梯数量;专门留出一部或两部电梯将地下车库一层、地下车库二层统一送到
4、一层,然后在用其她电梯送往更高层。分别将这三种状况带入动态分区模型中求解电梯运营总时间,成果表白状况耗时至少,至少时间为s=1.04h(设每层员工数260人)。核心字:动态规划 马尔科夫原理 泊松过程 计算机仿真一. 问题重述1.1 问题背景 随着社会发展,当代化建筑规模越来越大,单台电梯已经远远不能满足大楼内交通需求。于是,当代高层商务楼普通都配套了多台电梯,但是人们对电梯服务质量追求依然没有变,因而如何安排好各台电梯运营方式,既能保证大楼内各公司员工正常工作和出行,又能减少能耗,节约成本,是大楼物业管理中重要内容之一。在普通高层商务楼中,经常采用是分层次或单双层运营方式,或者某部电梯直达某
5、高层以上办法,试从节约能源和竭力满足客户需求这两个角度,详细评价这些方案优劣。1.2 实际问题探讨既有一商务楼,层高25层,每层员工数在220-260之间,员工上班时间均为上午9时至下午17:30。大楼内有客用电梯6台,另有一台消防电梯。电梯运营速度大概为1.7m/s,大楼层高为3.2m (装修后来,装修前为4.1m)。问题1.试建立一种适当电梯运营方案(涉及闲时和忙碌时),使尽量减少能耗但又不至于使顾客有较大不舒服。问题2.若大楼另有两层地下车库,方案该做如何调节?二. 模型假设2.1 电梯在运营时不发生故障,且不会浮现超载现象;2.2 在上行高峰期,乘客以足够密集时间到达一楼大厅等待电梯,
6、也就是说每当一部电梯到达底层时,都可以满载; 2.3 在上行高峰期,只考虑上行乘客,而忽视下行乘客;2.4 由于题设为每层员工数在220260之间,因而可设楼内每层员工数相等,所有乘客以相似也许性去往楼层每一层。三. 符号阐明符号含义RTT表达电梯运营周期(r)表达从启动开始运营r层距离停止,所需时间(半途不断止)C表达每个周期内平均搭乘乘客数ts表达每次停靠所需平均时间(开、关门时间)tp表达每个乘客进出电梯所需平均时间N表达该大楼总楼层数(0层表达大楼入口)n表达某个电梯服务区域所含楼层数b表达某个电梯服务区域中最低层L表达该大楼所配备电梯数量h表达楼层高度M表达大楼每层员工数其中,把电梯
7、在大楼入口启动时刻起,到相邻下一次返回大楼入口并重新开始启动时刻为止一段平均时间,称为电梯运营周期四. 问题分析电梯系统应可以适应不同客流交通模式,以满足乘客使用规定。当代高层商务楼,遵循严格时间制度,有固定上班、午休和下班时间,也就是说商务楼内乘客交通具备一定规律性,这就为交通分析提供了也许。根据大楼内客流交通规定,可将电梯交通流分为如下三种模式:1. 上行高峰交通模式在电梯系统中,当重要(或所有)客流是上行方向,即所有或者大多数乘客在大楼门厅进入电梯且上行,这种状况被定义为上行高峰交通状况。2. 下行高峰交通模式在电梯系统中,当重要(或所有)客流是下行方向,即所有或者大多数乘客,乘电梯下行
8、到门厅离开大楼,这种状况被定义为下行高峰交通状况。3. 空闲交通模式在电梯服务系统中,当上行和下行乘客数量大体相似,并且各层之间交通需求基本均衡,这种交通模式被定义为随机空闲交通模式。层间交通是由人们在大楼中正常活动而产生,存在于一天中大某些时间。问题1分析:模式1 :在上行高峰交通模式下,电梯任务是尽量快地把乘客送到目楼,由于公司员工较多,相对于节约能耗来说,保证公司员工正常出行较为重要,因而,咱们拿“电梯送完所有乘客所需要总时间”作为衡量电梯服务质量原则。然而并非要每一部电梯服务每一层楼,由于这样不可避免地在每一部轿厢运营过程中,大量增长了停站数,使得电梯运营周期变长,运营频率减少,并且电
9、梯能耗变大,系统性能也随之变差。为了优化控制,引入分区概念,也就是使一部电梯只服务于某些集中在一种区域楼层,用动态规划办法即可求得最优解。模式2 :在下行高峰交通模式下,由于在一定限度上,发生在下班时刻下行高峰是上午上行高峰反向,因而咱们只讨论中一种状况即可。在此,咱们以上行高峰交通模式为例。模式3 :空闲交通模式乘客数量少,因而,在满足顾客服务规定前提下,减少能量损耗便成为一种重要性能指标。空闲交通模式调度办法重要有两种:空闲电梯停靠方略1和最小平均等待时间调度办法2。但是这两种办法均无法依照交通流量强度来增减所需启动电梯部数,并且各部电梯启停次数不均,导致极大能量损耗和设备折旧。对此,可以
10、用电梯交通流概率仿真模型空闲交通模式电梯调度办法,解决上述问题。问题2分析:当咱们完毕对问题1模型建立后来,对于问题2,在后续讨论中咱们比较了如下两种方案,找出了最优调度方案。一是分派两台电梯将地下车库人接到0层,然后用剩余5台电梯进行上述调度方略;另一种方案是所有电梯均到达两层地下车库以及0层,尚有按上述电梯调度方略所服务楼层。五. 模型建立与求解5.1 前期问题分析5.1.1 电梯能耗影响因素电梯运营过程能耗和两个因素关于,一是电梯启停次数,二是轿厢内乘客总重量。在电梯运营过程中,启动加速阶段和停靠减速阶段产生较大能耗。因而应尽量以较少电梯运营次数来运载较多乘客。另一方面,电梯搭载乘客数越
11、多,意味着负载越大,作一次停层所消耗能量也越多。减少能耗应当从减少这两个因素影响入手。在乘客上高峰期间,如果把将要到达乘客虚拟为都已经到达乘客话,上班高峰期电梯优化调度就相称于在所有乘客已经到达状况下优化调度,则电梯在运营过程中每次都处在满载状态。因而,在乘客上高峰期,要减少电梯能耗,咱们应当从减少电梯启停次数入手。1. 电梯运营时间和运送距离关系图1 电梯运营曲线图下面咱们将给出电梯运营距离和所需时间关系,也即表达式。规定出运营时间,就必要懂得电梯运营速度曲线,然而电梯运营速度曲线是由电梯自身硬件系统所决定,在电梯出厂时就已经被拟定,很难在电梯使用过程中加以变化。按加速度大小划分,普通电梯运
12、营加速度曲线可分为三角形、梯形和正弦波形三种。当前,假定咱们所讨论电梯组采用是梯形运营加速度曲线,梯形加速度曲线、加速度速度曲线及加速度变化曲线普通如图1所示。依照图1,可以得到电梯加加速度与运营时间关系式,进而积分可求得电梯加速度与运营时间关系式,再对其进行积分可求得电梯速度与运营时间关系式,由此,咱们可求得电梯从启动到停止,当运营距离为层楼时运营时间:(1)其中表达电梯加加速度(即电梯加速度变化率),表达电梯运营时最大速度,表达电梯运营时最大加速度,表达楼层高度。令(2)由上式可以看出,电梯从启动到停止运营时间与所运营楼层数存在着一种线性关系,并且该式具有非零常数项。该常数项阐明,在电梯上
13、行过程中每次停靠,由于电梯加速和加速而额外耗费时间为。也就是说,如果上行过程中,电梯可以少停靠一次话,那么,虽然不考虑其她可以节约时间(如电梯来关门时间,乘客进出时间),单在电梯运营时间上就可以至少节约。从这里也可以得出如下结论,当有诸多乘客到达时候,采用电梯分区,可以减少电梯上行过程中停靠次数,从而节约了运营时间和电梯能耗,同步又加大了电梯运送能力,使乘客等待时间减少,进而满足乘客需求。5.1.2 证明分层采用每组电梯服务楼层集中在一起是最优方案暂时简朴假设等待电梯乘客数目M不变,服务楼层人数分布同样,一台电梯载客容量为C人,第k组内共有台电梯,服务个楼层,最高服务楼层为,第k组盼望停靠次数
14、为。则这一组电梯来回时间RTT为:(3)第k组电梯总服务时间为:(4)然后根据“最大最小原则”,规定服务最慢一组电梯总服务时间最短,即(5)可以取到这个最短时间值方案,就可以以为是最优方案。在这个原则之下,可以得到这样一种结论:每一组电梯所停站是连在一起。下面证明这个结论。在(4)式中,唯一变量是,即第k组最高服务楼层。先讨论只有两组电梯状况,用图2作阐明。如果不把每组电梯服务楼层集中在一起,那么至少有一组楼层处在图2中“移动前”,两组电梯必然同步存在这样不满足“组内集中”服务层,可以通过对调使其满足“组内集中”,这种趋向“组内集中”对调称为一次移动。图2 电梯持续分层最优示意图由图2,可以看
15、出,移动前和移动后电梯2最高服务楼层没有变化,则电梯2移动后总服务时间没有变化,但是移动后电梯1最高服务层明显减少,因而电梯1移动后总服务时间减少了。可见每一次趋于“组内集中”移动,至少导致一组电梯函数减少,从而使整个系统更优。在普通商务楼中,为了减小电梯停靠次数,普通引入了分层,而其中分单双层或者不持续分层运营方案和持续分层相比,虽然都可以明显减少电梯停靠次数,但是在这两种方案中电梯每次到达最高层却有着明显差别,总服务时间持续分层更好。因而,每组电梯服务楼层集中在一起是最优方案。扩展到多组电梯状况,也可以通过这样趋于“组内集中”移动将其分布化成最优方案。5.1.3 电梯平均来回运营时间和电梯
16、搭乘人数关系这里咱们运用概率论知识求解电梯平均来回运营时间RTT和电梯搭乘人数关系。如图3所示,电梯平均来回运营时间包括电梯从门厅出发到第一次停靠时平均运营时间(涉及停靠时间),第一次停靠后电梯后续往上运营和停靠平均时间,电梯往下运营和停靠平均时间,以及所有乘客进出电梯平均时间。设时间、时间、时间以及所有乘客进出电梯平均时间大小分别为X、Y、Z、S。图3 电梯分层运营停靠示意图则电梯平均来回运营时间RTT为:(6)下面咱们分别求取、表达式。由以上分析知,电梯从开始向上运营r层楼到停靠时间为:。在时间中,当运营距离为r层楼时(其中),意味着电梯从b层到第r-1层时都没有停靠,而在第r层时电梯停靠
17、。以表达电梯在b层和r-1层之间没有停靠,以表达电梯在第r层时没有停靠,那么在时间中电梯运营距离为r层楼概率为:(7)则可推出表达式:(8)在时间中,电梯某此上行运营距离为r层楼时(其中),意味着电梯在第k-r层和第k层有停靠,而在第k-r层和第k层之间没有停靠,而在第k-r层和第k层之间都没有停靠,且k满足那么在时间中电梯上行距离为r层楼概率是:(9)则可推出表达式:(10)由于咱们考虑是上高峰期电梯运营状况,此时咱们不考虑下行乘客,且乘客处在等待状态下,因此,电梯下行时,运营距离为r层楼时(其中),也就意味着电梯在第r层有停靠,而在第r层以上没有停靠,因此其概率是:(11)则可推出表达式:
18、(12)设乘客进入电梯和走出电梯平均时间相等,且为,则于是,咱们可以得到电梯来回运营时间为:(13)通过以上分析,咱们完毕了模型建立之前所有准备工作,下面咱们将分别引出电梯调度优化模型,以解决题目中所给出问题。5.2 高峰时期电梯调度优化模型5.2.1 模型建立高峰时期电梯调度优化模型通过前面讨论,咱们获得了电梯调度方案最优方略电梯分组分层次运营,并且拟定了在该方略下电梯运营来回时间,即单部电梯运营时间。当前,咱们以能否尽量少时间令电梯把所有乘客运送完毕作为电梯调度方案评价原则,讨论各种方案下电梯运送完毕所有乘客时间,并找出所用时间至少最优电梯调度方案。依照前文讨论,咱们懂得,某组电梯运营周期
19、RTT是关于该组电梯服务区域所含楼层数n和该组电梯服务区域中最低层b函数。此外,设该电梯组中有部电梯。依照以上假设,咱们有该组电梯需要运送总人数为,该组电梯运营一种周期内可运送总人数为,平均该组每部电梯共需要运营个周期,故运送完毕所有服务区域员工则需要总时间约为:当电梯采用不分区调度方案,即随机运营方案时,咱们可得到其需要平均运送时间,约为:当前,咱们继续讨论电梯采用分层调度时状况。咱们把整个大楼1层N层划分为个区域。在第个区域中,设服务最低层为,总共服务层,即该组电梯运营层层,具有部电梯,则运送完毕该组服务楼层所有员工总用时约为:由此可得,在该分层划分电梯调度下(划分个服务区域),运送完毕商
20、务楼所有员工所需要总时间为:综上,咱们可以看出是当时一种特例。而咱们所规定电梯调度方案,就是规定一种划分,并拟定、各值。因而,咱们得到如下数学模型:其中各变量满足条件:这是一种带整数非线性规划问题。当提成一种区域,即随机调度方案,时,由前面式子可以直接求得电梯运送总时间;当提成两个区域,时,通过穷举办法也可以比较容易地求得最优解;但是随着增大,如果咱们仍采用穷举办法,则需要很大计算量。下面咱们讨论穷举法计算量。若咱们将层大楼除去门厅楼层划分为个区域,依照组合数学知识,咱们可以求得共有划分办法。当,情形,则需要讨论720种分区方略才可以求得最优解!因而,咱们必要设计一种更先进算法求解该问题5.2
21、.2 高峰时期最优调度方案求解算法动态规划依照前面讨论,咱们懂得采用穷举法求解该问题,需要很大计算量,咱们需要谋求一种更先进算法来求解该模型。当咱们在,拟定状况下,求取、最优值。在拟定当前服务楼层、值后,对于后续划分区域,只取决于当前划分决策,与前面划分没关于系。即后续最优划分方略,只与当前划分最优划分关于,满足状态无后效性。这个特点满足基于Bellman等人提出动态规划最优化原理,该原理指出:“一种过程最优方略具备这样性质:即无论初始状态和初始决策如何,对于先前决策所形成状态而言,其后来所有决策应构成最优方略。”因而咱们可以只计算各阶段核心途径,最后计算出全局最优途径,即电梯调度方案最优时间
22、。3咱们将商务楼划提成各个区域作为动态规划各个阶段;把各阶段下,已覆盖到楼层(即该阶段下可分派楼层最高楼层),以及已分派电梯数作为该阶段各个状态。普通,当把层楼划分为个区域时,当前阶段状态集合:最后一种阶段,即阶段状态集合为。从前一种阶段到后一种阶段,咱们需要找到其所有途径,并从中选取出一种决策,以保证其最优性。亦即,咱们需要从前一种区域状态集合中找到一种状态转移到后一种区域当前状态,使当前状态是最优,该过程称为一种决策或者一种状态转移。普通,第阶段所容许决策集合为。通过以上分析,咱们开始建立动态规划动态转移方程。咱们用表达分派部电梯,为1层楼,划分个区域,可以将所有员工运送完毕所需要最优时间
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电梯 运行 专项 方案 动态 规划 模型 通流 概率 仿真
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。