對電梯群組調用過程的計算機模擬

楊先遠

（中山大學藥學院，廣東廣州 510275）

0 引言

電梯需要進行檢驗和維修以確保其處于安全狀態。對電梯設備進行維修保養，一般是對電梯的運轉過程進行監控，并對主要工作部件進行定期檢查與調試。如發現電梯存在安全隱患，再采取相應的措施處理，防止產生電梯安全事故[1]。目前電梯的維修保養分為半月、季度、半年、年度維修保養[2]。

然而這種維修規則缺乏預見性，因為電梯的使用頻率不同，其折舊速率有快有慢，因而其檢驗周期也不同。目前對電梯維修保養的研究主要針對的是電梯出現的具體問題及解決方法，鮮有涉及電梯折舊率的預測。一般來說，一個機械的工作量越大，其零部件的磨損越嚴重。電梯的使用量除了與其所屬大樓的使用需求呈正相關外，還可能受到其他因素的影響。本文先對居民樓內電梯群組的運行情況進行一定的簡化，然后對居民的出行和電梯的調用采用隨機抽樣的方法進行計算機模擬。考慮不同的電梯調用規則、不同的電梯配備數目以及早晚高峰的影響，計算得到了電梯的調用次數和運行距離。該模擬方法可為制定合理的維修周期提供技術支撐。

1 電梯運行條件的設定

1.1 電梯運行規則

（2）如果兩部或以上的電梯距離使用請求所在樓層距離相同，則分為兩種模式：①優先模式，調用這幾部距離相同的電梯中編號最小的那一部；②隨機模式，在這幾部距離最近的電梯中隨機調用一部。

1.2 居民的出行方式

（1）考慮到居民樓對于電梯使用的需求主要為早晨外出上班、晚上下班回家，故認為每天電梯使用具有早、晚2 個高峰期。概化為0—12 時、12—24 時2 個時段。

（2）忽略居民樓內各層住戶之間的來往。即只考慮第2 層到頂層的住戶從其所住樓層下行至1 層，以及從1 層返回其所住樓層這兩種電梯使用請求。

（3）由于每個人每天需要外出的次數不同，設置一個出行系數來反映樓內所有人每天平均的外出次數。

1.3 電梯的運行過程

忽略電梯的運行時間。即認為在使用請求發出后，電梯立即響應并且瞬時完成該請求，將乘客送至其目標樓層。

1.4 多人同乘一部電梯

多人同乘一部電梯時，會減少電梯的使用次數。采用對總人數乘以一個同乘系數的方式來反映這一影響。

2 編制軟件

采用C 語言編程，計算電梯的調用次數和經過的樓層數，以此作為電梯使用率的評價指標。

程序運行需要的輸入數據：電梯部數，樓層數，平均每層每天的出行人數，出行系數（一般大于1），同乘系數（一般小于1），電梯運行模式（1——優先模式，2——隨機模式），電梯運行模擬的時間（天數）。程序運行過程見圖1。

這一時期，風景園林的各項行業法規及政策極大地促進了產業快速良性發展，并且擴大了行業覆蓋范圍，豐富了風景園林行業內涵。

3 模擬結果

3.1 計算參數取值

（1）研究對象選定為居民樓，地面以上共有30 層。不考慮地下車庫。

（2）模擬10 年（3650 d）的使用情況。

（3）樓內居民900 人，考慮出行系數1.39，同乘系數0.56，每日總共需要調用電梯次數上下各為700 次。

3.2 模擬過程中考慮的影響因素

（1）電梯的運行規則。分為優先模式和隨機模式兩種。

（2）早晚高峰外出與返回的客流比。早高峰分別按照外出人員∶返回人員=9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5 計算，晚高峰出入人員比例與之相反。

（3）配備的電梯數。分別考慮配備3、5、7 部電梯。對電梯編號電梯1、電梯2……電梯7。

3.3 群組運行規則對電梯使用量的影響

配備5 部電梯，早高峰出入客流比為8∶2，晚高峰為2∶8。經計算，得到每部電梯的調用次數（圖2），經過的樓層數（圖3）

3.4 早晚高峰期間外出與返回的客流比對電梯使用量的影響

配備5 部電梯，考慮客流比分別為1∶9、2∶8、3∶7、4∶6 及5∶5。優先模式下的模擬結果見圖4、圖5，隨機模式下的模擬結果見圖6、圖7。

圖1 程序框圖

圖2 兩種運行規則下每部電梯的調用次數

3.5 配備的電梯數對電梯使用量的影響

采用早高峰出入客流比為8∶2，晚高峰出入客流比為2∶8。計算在配備3 部、5 部及7 部電梯時的使用量。優先模式下的模擬結果見圖8、圖9，隨機模式下的模擬結果見圖10、圖11。

4 模擬結果分析

根據圖2、圖3 可知，電梯運行規則對于電梯的使用量具有顯著影響。

在優先模式下，每部電梯的調用次數和經過樓層數均隨著電梯編號的增大而減少，并且電梯1（被優先調用的電梯）的調用次數和經過樓層數都是電梯2 的3 倍多。這說明，電梯1 的折舊速率將高于其他電梯，應具有較短的維修周期。

圖3 兩種運行規則下每部電梯經過的樓層數

圖4 優先模式下每部電梯的調用次數（配備5 部電梯）

圖5 優先模式下每部電梯經過的樓層數（配備5 部電梯）

在隨機模式下，各部電梯相應的調用次數和經過樓層數相差不大。這表明各部電梯之間的折舊率相近，可采用相同的維修周期。

根據圖4～7 的數據，可以發現出入客流比對于電梯的使用量也具有重要影響。

在優先模式下（圖4、圖5），對某一固定的客流比，各電梯的調用次數和經過的樓層數都隨著電梯編號的增大而減少。隨著客流比趨近于5∶5，各個電梯之間使用量的差異逐漸縮小。這意味著，對于執行優先模式的電梯群組而言，出入客流比越平均，幾部電梯之間的使用量越接近，相應的維修周期也更接近。

在隨機模式下（圖6、圖7），對于每一個確定的出入客流比，各電梯的調用次數和經過樓層數大致相同。隨著出入客流比趨近于5∶5，每部電梯的調用次數沒有出現明顯變化，而每部電梯經過的樓層數都隨之下降。這說明處于隨機模式下的各部電梯具有相似的折舊率。

圖6 隨機模式下每部電梯的調用次數（配備5 部電梯）

圖7 隨機模式下每部電梯經過的樓層數（配備5 部電梯）

圖8 優先模式下每部電梯的調用次數

圖9 優先模式下每部電梯經過的樓層數

圖10 隨機模式下每部電梯的調用次數

圖11 隨機模式下每部電梯經過的樓層數

此外，無論采用哪種運行規則，5 部電梯經過的樓層數的總和都隨著出入客流比接近于5∶5 而減少，這在一定程度上可以延緩電梯群組的折舊。造成該現象的原因可能是：①在出入客流比懸殊的情況下，電梯總是更多地運送單方向流動的乘客，因此電梯在1 樓與乘客所住樓層之間往返時，空梯運行的距離在總運行距離中占比較高；②在出入客流比接近于5∶5 時，電梯的利用率相對較高，即空梯運行的距離在總運行距離中占比低。因此在運行總次數不變的情況下，出入客流比越趨近于5∶5，電梯經過的樓層總數就越低。

根據圖8、圖9 的結果，可以看出在優先模式下，無論配備幾部電梯，每部電梯的調用次數和經過樓層數均隨著電梯編號的增大而減少，但是電梯1（被優先調用的電梯）的調用次數和經過樓層數始終是電梯2 的3 倍左右。此外，增加配備的電梯數目，雖然可以讓電梯1 的使用量和電梯群組經過的樓層數的總和下降，但降幅不明顯。這反映出電梯配備的數目對于應用優先模式的電梯群組產生的影響較小，因此不能通過增加電梯數目來延緩電梯的折舊。

根據圖10、圖11 的結果可知，在隨機模式下，當配備一定的電梯數目時，每部電梯的運行次數和經過的樓層數基本一致。隨著電梯配備數目的增加，各電梯的調用次數和經過樓層數都逐漸減少，且降幅相對比較顯著，電梯群組經過樓層數的總和也略有下降。這是由于在隨機模式下，新增加的設備可以有效地分攤需求的總量，從而降低了每個設備的使用量，延緩了電梯的折舊。但是，增加電梯的數目也會提高電梯的安裝成本，因此用增配電梯的方式延緩電梯折舊的方法性價比不一定高。

5 結語

本文考慮電梯的調用規則、出入客流比及電梯數目3 個因素，模擬了電梯的運行過程。通過計算，得到以下結論：

（1）電梯群組的運行規則對于電梯群組折舊快慢產生的影響最大。優先模式下，被優先調用的電梯工作量最大，折舊率最高，因此其維修周期應該最短；隨機模式下各部電梯之間工作量相近，因而可采用相同的折舊率和維修周期。

（2）出入客流比也會影響電梯群組的使用量。出入客流比越接近于5:5，電梯群組的運行總距離越短，即電梯群組的總使用量越小，使得電梯群組的折舊速率更低。即均勻的出入客流比對應較低的折舊率。

（3）配備不同數目的電梯會對每部電梯的工作量產生影響。雖然增加電梯數目可以延緩每部電梯的折舊，但這也同時增加了電梯購置的成本。

由于本文模擬計算中沒有考慮電梯運行的時間，沒有涵蓋像辦公樓那樣存在層與層之間往來的情況，也沒有設計更多的運行規則，這些都是下一步需要研究的內容。