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Dokumentenidentifikation DE69833880T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001040071
Titel GENETISCHES VERFAHREN ZUR ZUTEILUNG DER AUFZUGSZIELRUFE
Anmelder Kone Corp., Helsinki, FI
Erfinder YLINEN, Jari, FIN-05800 Hyvinkää, FI;
TYNI, Tapio, FIN-05620 Hyvinkää, FI
Vertreter Zipse & Habersack, 80639 München
DE-Aktenzeichen 69833880
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.12.1998
EP-Aktenzeichen 989624549
WO-Anmeldetag 23.12.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/FI98/01015
WO-Veröffentlichungsnummer 1999033741
WO-Veröffentlichungsdatum 08.07.1999
EP-Offenlegungsdatum 04.10.2000
EP date of grant 15.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse B66B 1/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein genetisches Verfahren für die Steuerung einer Aufzugsgruppe gemäß den ersten vier Zeilen des Anspruchs 1.

Wenn ein Passagier mit dem Aufzug fahren möchte, ruft er eine Aufzugskabine, indem er einen Rufknopf an dem fraglichen Stockwerk drückt. Die Aufzugssteuerung empfängt den Ruf und versucht herauszufinden, welcher der Aufzüge in der Aufzugsgruppe den Ruf am besten bedienen kann. Diese Aktivität wird Rufzuweisung genannt. Das Problem, welches durch die Rufzuweisung gelöst werden soll, ist, festzustellen, welcher der Aufzüge den Ruf bedienen soll, um eine vorbestimmte Kostenfunktion zu minimieren.

Üblicherweise wird diese Ermittlung, welcher der Aufzüge am besten geeignet ist, den Ruf zu bedienen, fallweise individuell gemacht unter Verwendung komplexer Bedingungsstrukturen. Weil die Aufzugsgruppe eine komplexe Vielfalt möglicher Zustände hat, sind die Bedingungsstrukturen ebenfalls komplex und umfassen oft Entscheidungslücken. Dies führt zu Situationen, in denen das Steuerungssystem nicht in der bestmöglichen Weise funktioniert. Weiterhin ist es schwierig, die Aufzugsgruppe in ihrer Gesamtheit zu berücksichtigen.

Die Patentanmeldung WO-A 96/33123 zeigt ein Verfahren für die Zuteilung von Stockwerkrufen in einer Aufzugsgruppe, in welcher einige der oben beschriebenen Probleme beseitigt wurden. Dieses Verfahren basiert auf der Bildung einer Vielzahl von Zuweisungsoptionen, von denen jede einen Rufdatensatz und einen Aufzugsdatensatz für jeden aktiven Stockwerkruf enthält und diese Daten zusammen den Aufzug definieren, der den Ruf bedienen soll. Danach wird eine Kostenfunktion für jede Zuweisungsoption errechnet und eine oder mehrere der Optionen werden wiederholt geändert, mit Bezug zu wenigstens einem der Datensätze, die darin enthalten sind, woraufhin die Werte der Kostenfunktionen der neuen so erhaltenen Zuweisungsoption errechnet werden. Basierend auf den Werten der Kostenfunktionen wird die beste Zuweisungsoption ausgewählt und die aktiven Aufzugsrufe werden entsprechend den Aufzügen in der Aufzugsgruppe zugeteilt.

Die in der obigen Anmeldung präsentierte Lösung reduziert die erforderliche Rechenarbeit beträchtlich, verglichen mit der Errechnung aller möglichen Routenalternativen. In diesem Verfahren, welches auf einem genetischen Algorithmus basiert, wird die Aufzugsgruppe in ihrer Gesamtheit behandelt, so dass die Kostenfunktion auf Gruppenlevel optimiert ist. Das Optimierungsverfahren muss nicht individuelle Situationen behandeln und Wege finden, damit fertig zu werden. Durch Modifizierung der Kostenfunktion kann der gewünschte Betrieb erzielt werden. Es ist möglich, z.B. die Wartezeit der Passagiere, die Rufzeit, die Anzahl der Starts, die Fahrzeit, den Energieverbrauch, die Seilabnutzung und den Betrieb eines einzelnen Aufzugs zu optimieren, wenn die Verwendung eines gegebenen Aufzugs teuer ist, gleichmäßige Verwendung der Aufzüge etc. oder eine gewünschte Kombination dieser Parameter.

Um weiterhin die Effizienz und Kapazität von Aufzugsgruppen zu erhöhen, sind Aufzugssysteme entwickelt worden, in welchen zwei oder auch drei Kabinen, die aufeinander angeordnet sind, in dem selben Aufzugsschacht fahren. Derartige Aufzüge werden Doppeldeck oder Dreifachdeckaufzüge genannt.

Beim Stand der Technik war es, wenn Rufe nur durch Doppeldeckaufzüge bedient wurden, nach der Entscheidung über die Auswahl eines Aufzugs notwendig, eine zweite Entscheidung darüber zu treffen, welche der beiden Decks den Stockwerkruf bedienen soll. Für die letzte Entscheidung ist es notwendig, Regeln zu haben, welche die gesamte Aufzugsgruppe berücksichtigen muss, und welche umfassend sein müssen, wenn das Steuerungssystem eine optimale Lösung mit Hinblick auf eine gewünschte veränderbare Kostenfunktion finden muss. Zusätzlich müssen die Auswahlregeln anwendbar sein für die Verwendung direkt in jeder Aufzugsgruppenkonfiguration und in jeder Verkehrssituation.

Die US-A-4,993,518 offenbart ein Verfahren für die Zuteilung von Rufen, die über Stockwerkrufeinrichtungen an Aufzüge in einer Multideckaufzugsgruppe abgegeben wurden. In diesem Verfahren wird das Modell eines Multideckaufzugs gebildet, in welchem die Begrenzungen und Betriebsregeln für jeden Aufzug in der Multideckaufzugsgruppe und für jede Kabine jedes Aufzugs definiert werden. Eine Gesamtheit all dieser potentiellen Zuweisungsoptionen wird aufgestellt, welche geeignet zu sein scheinen, wobei jede derartige Option Daten umfasst, die eine mögliche Zuweisung für jeden aktiven Stockwerkruf definieren, welche mögliche Zuweisung einen Kabinendatensatz und einen Aufzugsrichtungsdatensatz enthält, so dass eine Kabine, die in die geeignete Richtung fährt, jedem Stockwerkruf zugeordnet wird. Ein Tauglichkeitsfunktionswert wird festgelegt für jede potentielle Zuweisungsoption, und die Zuweisung, die den höchsten Wert der Tauglichkeitsfunktion hervorbringt, wird aus der Gesamtheit der potentiellen Zuweisungsoptionen für die Rufzuweisung ausgewählt.

Die EP 709 332 A zeigt einen genetischen Zuweisungsalgorithmus, der Mutationstechniken verwendet, wobei jede mögliche geeignete individuelle Zuweisung als ein individuelles Gen repräsentiert ist und ein Satz an Genen, die gemeinsam eine komplette Zuweisungsoption bestimmen, ein Chromosom bilden. Eine begrenzte Anzahl an Chromosomen wird der Selektion und Mutation über eine ausreichende Anzahl von Generationen unterworfen, um einen erwünschten Grad an Optimierung sicherzustellen.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Nachteile zu eliminieren. Ein besonderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen Verfahrenstyps, der die Zuweisung von Stockwerkrufeinrichtungen an Aufzüge in einer Multideckaufzugsgruppe ermöglicht. In diesem Kontext bedeutet Multideckaufzugsgruppe eine Aufzugsgruppe, die wenigstens einen Multideckaufzug umfasst, möglicherweise mehrere Einzeldeck-, Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzüge in der gleichen Aufzugsbank bzw. Aufzugsgruppe.

Hinsichtlich der charakteristischen Merkmale der Erfindung wird auf Anspruch 1 Bezug genommen. Die abhängigen Ansprüche 2–10 betreffen bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Das erfindungsgemäße genetische Verfahren für die Steuerung einer Multideckaufzugsgruppe basiert auf der Einsicht, dass, obwohl der Aufzug mehrere Kabinen haben kann, diese anfangs als separate Kabinen betrachtet werden können, und eine geeignete Kabine wird zugewiesen, um jeden Stockwerkruf zu bedienen. Dies macht es möglich, Entscheidungsfindung auf zwei Ebenen zu vermeiden, wie es oben zum Ausdruck gebracht wurde. Jedoch, weil die Kabinen des gleichen Aufzugs nicht unabhängig voneinander sind, wird die Wechselwirkung zwischen diesen berücksichtigt, wenn eine Kabinenauswahlalternative in ein Multideckaufzugsmodell eingegeben wird, in welchem die Kabinen verknüpft sind mit den Aufzügen, zu welcher sie gehören.

In dem genetischen Verfahren der Erfindung wird ein Multideckaufzugsmodell gebildet, bei welchem die Begrenzungen und Verhaltensregeln für jeden Aufzug in der Multideckaufzugsgruppe und jeder Kabine jedes Aufzugs definiert werden. Hiernach wird eine Anzahl von Zuweisungsoptionen, d.h. Chromosomen gebildet, von denen jede einen Kabinendatensatz und einen Aufzugsrichtungsdatensatz für jeden aktiven Stockwerkruf umfasst, und diese Daten, d.h. Gene definieren zusammen eine Kabine, die den Stockwerkruf bedient, als auch die kollektive Steuerrichtung für den Aufzug. Für die so erzeugten Chromosomen werden Tauglichkeitsfunktionswerte bestimmt und ein oder mehrere der Chromosomen werden ausgewählt, welche dann in Hinsicht auf wenigstens ein Gen geändert werden. Für die so erhaltenen neuen Chromosomen werden wiederum Tauglichkeitsfunktionswerte bestimmt und der Prozess der Bildung von Chromosommutationen und Auswahlchromosomen und Bestimmung der Tauglichkeitsfunktionen wird durchgeführt bis ein Abbruchkriterium erfüllt wird. Danach wird, basierend auf den Tauglichkeitsfunktionswerten, das passendste Chromosom ausgewählt und die Rufe werden den Aufzügen und Kabinen in der Aufzugsgruppe in Übereinstimmung mit dieser Lösung zugewiesen.

Somit basiert in einer Multideckgruppensteuerung gemäß der Erfindung die Entscheidungsfindung auf einer Wegoptimierung unter Verwendung eines genetischen Algorithmus. In der Wegoptimierung wird jeder Stockwerkruf bedient. Ein Problem bei der Wegoptimierung ist der exponentielle Anstieg der Anzahl an alternativen Lösungen entsprechend der Anzahl der Stockwerkrufe. Das Multidecksystem erhöht weiterhin die Anzahl der alternativen Lösungen, wenn die Aufzüge als separate Kabinen behandelt werden. Aus diesem Grund wird die Anzahl der Alternativen und die benötigte Rechenkapazität schnell zu groß, selbst bei kleinen Multideckaufzugsgruppen. Ein genetischer Algorithmus verringert die benötigte Rechenzeit beträchtlich, weil er eine Lösung auswählen kann, ohne systematisch alle alternativen Lösungen durchzuarbeiten. Zusätzlich ist es naturgemäß ein parallel arbeitendes Verfahren, so dass die Rechenarbeit auf mehrere Prozessoren aufgeteilt werden kann.

Der genetische Algorithmus der Erfindung arbeitet mit einem Satz an alternativen Lösungen, deren Fähigkeit das Problem zu lösen entwickelt wird, bis ein Abbruchkriterium für die Optimierung erfüllt wird. Die Tauglichkeit jeder alternativen Lösung, zur Steuerungsentscheidung zu werden, hängt ab von dem Wert, welchem dieser zugeordnet wird, nachdem sie in einem Aufzugsmodell verarbeitet worden ist und ihre Kosten unter Verwendung einer gewünschten Kostenfunktion errechnet worden sind. Das Abbruchkriterium kann z.B. aus einem vorbestimmten Tauglichkeitsfunktionswert bestehen, der erreicht wird, einer Anzahl von Generationen, aus einem bestimmten Rechenzeitaufwand oder einer hinreichenden Homogenität der Population.

Somit ist bei dem Optimierungsverfahren der Erfindung die erste Aufgabe, einen Suchbereich zu definieren, in welchem das Ausmaß des Problems beschrieben ist und die Begrenzungen für die Optimierung gesetzt werden. Die Ressourcen, die Begrenzungen und die vorherrschende Verkehrssituation formen zusammen ein Aufzugsmodell oder eine Betriebsumgebung, in welcher die Gruppensteuerung ihre Funktion auf die bestmögliche Weise erfüllen muss, in Übereinstimmung mit der ihr zugewiesenen Aufgabe. Zu jedem gegebenen Zeitpunkt kann die Betriebsumgebung somit umfassen, z.B. die Anzahl an Aufzügen zusammen mit den Kabinenabmessungen und Belegungsdichten, Faktoren, betreffend die Antriebe, wie z.B. die Fahrtzeiten zwischen den Stockwerken, Türöffnungszeiten und Verkehrsflüsse von und zu unterschiedlichen Stockwerken, aktive Stockwerk- und Kabinenrufe und die Begrenzungen, die durch spezielle aktive Gruppensteuerungsfunktionen auferlegt werden. Eine vorbestimmte oder gewünschte Steuerstrategie oder Steuermethode kann auch als ein Begrenzungsfaktor für die genetische Gruppensteuerung betrachtet werden.

In einer Multidecksteuerung werden die Arbeitsprinzipien in der Steuerungslogik vorab aufgestellt, z.B. durch Entwickeln von Regeln, hinsichtlich welcher eine der Aufzugskabinen einen festgestellten Stockwerkruf bedienen soll oder durch Entwickeln von Steuerstrategien, wie z.B. dass die unteren Kabinen von Doppeldeckaufzügen die Stockwerke mit einer ungeraden Nummer und die oberen Kabinen die Stockwerke mit einer gerade Nummer bedienen. Ein gemeinsames Merkmal dieser Steuerverfahren besteht darin, dass sie eine Entscheidung beinhalten, hinsichtlich welcher die Kabinen der Multideckaufzüge die von einem gegebenen Stockwerk abgegebenen Stockwerkrufe bedienen können, um somit in Richtung auf eine erhöhte Flexibilität der Steuerung und Optimierung der Steuerungsentscheidungen hinzuwirken.

Nach der Bestimmung eines Suchfeldes wird ein erster Satz von alternativen Lösungen oder Zuweisungsoptionen, d.h. eine erste Population gebildet. Dieser Satz kann sowohl frühere Lösungen als auch Lösungen enthalten, die durch andere Verfahren erzeugt wurden. Weil die ersten Zuweisungsoptionen, d.h. Chromosomen das Resultat völlig zufälliger Selektionen sein können, sind sie üblicherweise sehr unterschiedlich im Bezug auf ihre Tauglichkeitswerte. Der erste Satz wird also eine erste Population genannt. Die erste Population wird über genetische Operationen verbessert, welche z.B. unterschiedliche Selektionen, Hybridisationen und Mutationstechniken umfassen, als auch Elitebildungsstrategien. Durch diese Techniken werden neue Generationen, d.h. Sets von alternativen Lösungen erzeugt. Für jede neue alternative Lösung wird ein Tauglichkeitsfunktionswert errechnet, woraufhin eine neue Runde einer Selektion und Populationsbildung gestartet wird.

Weil die Selektion auf den Tauglichkeitsfunktionswerten basiert, resultiert diese Aktivität in der Eliminierung von schlechten Lösungen von Generation zu Generation. Gleichzeitig werden die Merkmale in den besseren Lösungen verstärkt und propagieren zu dem Level der gesamten Population, wodurch immer bessere Steuerentscheidungen erzeugt werden. Dieses Verfahren der Verbesserung alternativer Lösungen wird durchgeführt, bis ein Abbruchkriterium der Optimierung erfüllt ist. Aus den besten alternativen Lösungen, d.h. Chromosomen, die in der letzten erzeugten Generation gebildet wurden, erzeugt die genetische Multideckgruppensteuerung dann eine Steuerentscheidung für die vorherrschende Verkehrssituation.

Die alternativen Steuerentscheidungen werden in Modellen angeordnet, die die Chromosomen in dem genetischen Steueralgorithmus bilden, sogenannte Multidecksteuerchromosomen. Ein Steuerchromosom repräsentiert die Weise, in welcher die Aufzugsgruppe insgesamt den Verkehr in dem Gebäude zu einem gegebenen Zeitpunkt innerhalb des Rahmens der unterschiedlichen Begrenzungen und Ressourcen bedient. Die Steuerchromosomen bestehen aus Genen, von welchen es zwei Stück gibt: Kabinengene und Richtungsgene. Diese zusammen legen diejenige Kabine in der Aufzugsgruppe fest, die jeden Stockwerkruf bedienen soll und die Richtung, in welche stationäre Aufzüge ohne gewählte Richtung starten müssen, um Stockwerkrufe zu bedienen, die ihnen oder ihren individuellen Kabinen zugewiesen worden sind.

Der Wert eines Kabinengens zeigt an, welche der Kabinen in der Multideckaufzugsgruppe den Stockwerkruf korrespondierend zu dem Gen bedienen soll. In dem Entscheidungsfindungsprozess basieren die alternativen Werte, d.h. Allele und der Wertebereich der Gene darauf, welche der individuellen Kabinen des Aufzugs in der Aufzugsgruppe in der Lage sind, den fraglichen Stockwerkruf innerhalb der Rahmenbedingungen der unterschiedlichen vorherrschenden Limitationen z.B. gesperrte Stockwerke, zu bedienen. Die Anzahl der Kabinengene in einem Chromosom variiert von einem Augenblick zum anderen, in Abhängigkeit von der Anzahl der abgegebenen aktiven Stockwerkrufe. Zusätzlich kann die Anzahl der Gene auch beeinflusst werden durch erwartete Stockwerkrufe, die höchstwahrscheinlich in der nahen Zukunft abgegeben werden.

Wenn keine kollektive Steuerungsrichtung für den Aufzug definiert worden ist, ist es notwendig zu entscheiden, ob der Aufzug in die Aufwärts- oder Abwärtsrichtung starten soll, um die ihm zugewiesenen Stockwerkrufe zu bedienen. Die Entscheidung über die Richtung hat eine Auswirkung auf die Servicekapazität der Gruppensteuerung und die Entscheidung muss zumindest abhängen von der aktuellen Verkehrssituation. Ein Richtungsgen für einen Aufzug ist in dem Chromosom enthalten, wenn es notwendig ist, über die Richtung zu entscheiden, in welche ein unbesetzter Aufzug starten soll, um die ihm zugewiesenen Rufe zu bedienen. Wenn diese Entscheidung gleichzeitig mit der Entscheidung über die Kabine getroffen wird, hat die Steuerung mehr Freiheit und ist daher in der Lage, bessere Steuerungsentscheidungen zu machen, verglichen mit der Entscheidungsbildung über die Richtung vor der Anwendung der unterschiedlichen Regeln. Darüber hinaus ist automatisch die gesamte Aufzugsgruppe in ihrer Gesamtheit berücksichtigt.

Ein Steuerchromosom, d.h. eine Entscheidungsalternative besteht aus Kabinen und Richtungsgenen. In einer Verkehrssituation ist es notwendig, die Nummer jedes Gentyps in dem Chromosom zu bestimmen, als auch die Allele, d.h. Alternativwerte der Gene. Gleichzeitig werden ihre Wertebereiche erhalten. Die Position eines Gens in dem Chromosom entspricht einem aktiven Stockwerkruf oder einem Stockwerkruf, der in der nahen Zukunft auftreten wird oder einem aufzugspezifischen Richtungsgen. In Abhängigkeit von dem Typus des Gens bestimmt sein Gehalt, welcher der Kabinen des Multideckaufzugs den fraglichen Stockwerkruf bedienen soll und in welche Richtung der Aufzug starten soll, um die Stockwerkrufe zu bedienen. Der Gehalt, d.h. Wert der Gene in einem Chromosom bestimmt, wie gut das Chromosom das aktuelle Steuerungsproblem lösen kann.

Das Multideckaufzugsmodell, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, enthält die Begrenzungen und Verhaltensregeln eines Doppeldeckaufzugsmodells, welches die Begrenzungen und Verhaltensregeln für Doppeldeckaufzüge definiert und ein Dreifachdeckaufzugsmodell, welches die Begrenzungen und Regeln des Verhaltens von Dreifachdeckaufzügen enthält. In Doppel- und Dreifachdeckaufzugsmodellen wird generell angenommen, dass die Kabinen des Aufzugs fest miteinander verbunden sind, d.h. dass sie immer gleichzeitig und in die gleiche Richtung in dem Aufzugsschacht fahren.

Das genetische Verfahren der Erfindung ist eine flexible Lösung als Steuerungssystem für Aufzugsgruppen, weil

  • – dem Steuerungssystem komplette Freiheit gegeben werden kann, die Kabinen in der Aufzugsgruppe in der bestmöglichen Weise bei jeder Verkehrssituation verwenden zu können, weil die Steuerung nicht an die Befolgung irgendeiner vorbestimmten Steuerungsstrategie gebunden ist,
  • – auf der anderen Hand das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist, alle bekannten Prinzipien, die bei Doppeldeckgruppensteuerung angewendet werden, zu implementieren indem die Benutzung der Kabinen durch die Steuerung beim Bedienen von Stockwerkrufen in Übereinstimmung mit einer gewünschten Strategie begrenzt wird,
  • – das Verhalten der Aufzugsgruppe leicht beeinflusst werden kann, indem ein gewünschtes Optimierungskriterium, wie z.B. die Wartezeit, der Energieverbrauch oder eine Kombination dieser Kriterien gewählt wird,
  • – das Verfahren in der Lage ist, Verkehrsinformationen zu verwenden, die von Verkehrsvorhersagen erzeugt werden,
  • – die Wahl zwischen unterschiedlichen Steuerprinzipien und Optimierungskriterien leicht für den Anwender verfügbar gemacht werden kann,
  • – das Verfahren benutzt werden kann, um auch Aufzugsgruppen zu steuern, die eine beliebige Anzahl von Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzügen enthalten.

Nachfolgend wird die Erfindung detailliert unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

1 Ein Ablaufdiagramm eines Multidecksteuerungssystems gemäß der Erfindung,

2 die Bildung der Genstruktur eines Chromosoms in einem bestimmten Typ einer Verkehrssituation

3 eine Population unterschiedlicher Steuerchromosomen für die Verkehrssituation gemäß 2, und

4 eine Servicekonfiguration im Fall eines bestimmten Typs einer Doppeldeckaufzugsgruppe.

Die Hauptblöcke eines genetischen Multidecksteuerungssystems, wie es in 1 dargestellt ist, sind ein vorläufiges Datenverarbeitungssystem und ein genetischer Entscheidungsfindungsmechanismus, der aus einem genetischen Algorithmus, einem Aufzugsmodell und einer oder mehreren Kostenfunktionen besteht. Die Pfeile zwischen den Komponenten stellen den Informationsfluss dar.

Das genetische Verfahren der Erfindung zielt darauf ab, die beste Steuerungsentscheidung zu finden, die optimiert ist für die aktuell vorherrschende Verkehrssituation. Die Optimierung wird durchgeführt unter einem Satz möglicher alternativer Lösungen, die unterschiedliche Rahmenbedingungen berücksichtigen. Der Satz alternativer Lösungen wird auch Suchfeld genannt. In der Praxis zeigt das Suchfeld, welche Kombinationen von Steuerentscheidungen geeignet sind, d.h. in einer genetischen Multidecksteuerung zeigt es z.B., welcher der Aufzüge verwendet werden kann, um Passagiere an jedem Stockwerk zu bedienen, wenn Stockwerkrufe aktiv sind. Wenn z.B. ein Stockwerkruf vorliegt und drei Doppeldeckaufzüge, d.h. sechs Kabinen, um diesen zu bedienen, dann umfasst die Größe des Suchfeldes, d.h. die Anzahl der Kombinationen von Steuerentscheidungen sechs unterschiedliche Alternativen.

Die Größe des Suchfeldes hängt ab von den unterschiedlichen Typen an Rahmenbedingungen oder Begrenzungen, wie z.B. Einstellungen, die bestimmte Stockwerke aussparen, welche verwendet werden, um die Fähigkeit der Aufzüge zu ändern, die unterschiedlichen Stockwerke in dem Gebäude zu bedienen, zu unterschiedlichen Zeiten des Tages. In diesem Fall reduzieren die fraglichen Aufzüge die Größe des Suchraumes, d.h. die Anzahl von alternativen Lösungen. Die Größe des Suchraumes wird auch begrenzt durch unterschiedliche Arten einer Multideckstrategie, die der Anwender benutzen kann, um die Art und Weise zu definieren, auf welche die Multideckaufzüge betrieben werden sollen. Einige der Multideckaufzüge können z.B. als Shuttle-Aufzüge, d.h. Zubringer-Aufzüge verwendet werden und einige als Art Untergruppen, um unterschiedliche Teile oder Zonen des Gebäudes zu bedienen.

Somit wird der Suchraum verwendet, um den entscheidungstreffenden Mechanismus über die Servicemöglichkeiten des Aufzugs zu informieren. Die Optimierung des Suchraumes wird durchgeführt mittels eines genetischen Algorithmus, durch Entwickeln eines Satzes von Steuerentscheidungen in Richtung auf eine optimale Lösung. Jede alternative Lösung, die durch den genetischen Algorithmus erzeugt wird, wird einem Aufzugsmodell eingegeben, welches Singledeck-, Doppeldeck- und Dreifachdeckaufzugsmodelle enthalten kann, entsprechend der Verfügbarkeit in der Aufzugsgruppe. Aus dem Aufzugsmodell werden dem genetischen Algorithmus die Tauglichkeit der alternativen Lösungen als Kostenwerte über Kostenfunktionen zurückgeführt. Der Kostenwert oder Tauglichkeitswert wird verwendet in der Optimierung, um die alternativen Lösungen nach der Tauglichkeit zu ordnen, wenn die für die Generation der nächsten Population zu verwendenden alternativen Lösungen ausgewählt werden.

Das Aufzugsmodell enthält generelle Betriebsregeln der Aufzugsgruppe und der dazugehörigen Aufzüge in der Form von Mustern, die beschreiben z.B. wie Passagiere generell erwarten, dass die Aufzüge bei der Bedienung von Stockwerk- und Kabinenrufen funktionieren sollen. Z.B. muss der Aufzug alle Kabinenrufe bedienen, bevor er seine Richtung umkehrt. Zusätzlich zu den generellen Regeln des Betriebs enthält das Aufzugsmodell auch Muster von Interaktionen zwischen den Multideckkabinen, die von Steueraktionen herrühren, wie z.B. Stoppen, Öffnen der Kabinentüren, Abfahrt von einem Stockwerk, etc.

Das Aufzugsmodell stellt die benötigten Informationen mittels Kostenfunktionen bereit, welche Informationen als eine Basis dienen, auf der schließlich die Tauglichkeit jeder alternativen Lösung bestimmt wird, indem annäherungsweise unterschiedliche Kostenfaktoren gewichtet werden. Die am gängigsten verwendeten Kostenfaktoren oder Optimierungskriterien enthalten z.B. Ruf- und Wartezeiten, welche minimiert werden sollen. Der Benutzer kann die Optimierungskriterien über eine Benutzerschnittstelle ändern. Sobald eine Zuweisungsentscheidung, die bestimmte Kriterien erfüllt, erreicht worden ist, werden die Aufzüge in der Aufzugsgruppe in Übereinstimmung mit dieser Entscheidung gesteuert.

2 zeigt das Prinzip der Bildung eines Chromosoms für die vorherrschende Verkehrssituation. Dieses Beispiel berücksichtigt nicht irgendwelche vorweggenommenen Stockwerkrufe, die höchstwahrscheinlich aktiv werden. Die Startsituation in dem Gebäude besteht darin, dass zwei Stockwerkrufe in Aufwärtsrichtung und drei Stockwerkrufe in Abwärtsrichtung vorliegen. Alle Aufzüge stehen still ohne eine Richtungszuweisung.

Die erste Aufgabe besteht darin, die Chromosomenstruktur und den Suchraum zu definieren. Weil die Anzahl der Kabinengene gleich der Anzahl der Stockwerkrufe ist, hat das Chromosom fünf Kabinengene. Jeder Aufzug ist ohne Richtungszuweisung, so dass das Chromosom drei Richtungsgene hat. Hier muss angemerkt werden, dass, weil der Zweck eines Gens durch seine Position identifiziert wird, die Gene in einer optionalen Reihenfolge angeordnet werden können. In der Figur besteht die logische Gensequenz beginnend von oben in stockwerkspezifischen Stockwerkrufen in Aufwärtsrichtung, Stockwerkrufen in Abwärtsrichtung, gefolgt von aufzugsspezifischen Richtungsgenen. Benachbart zu jedem Gen zeigt die Figur ihre Allele oder Alternativwerte, die jedes Gen in diesem Fall haben kann.

Hinsichtlich der Kabinengene, wenn jede einzelne Kabine in der Lage ist, den Stockwerkruf zu bedienen, der durch das Gen angezeigt wird, ist die Nummer der Allele gleich der Gesamtzahl der Kabinen. Somit haben die Kabinengene in der in der Figur gezeigten Aufzugsgruppe sechs Alternativwerte, d.h. Kabinen, die in der Lage sind, die Rufe zu bedienen. Beschränkungen des Service, wie z.B. Sperreinstellungen werden berücksichtigt, so dass, wenn eine der Kabinen aus irgendwelchen Gründen nicht in der Lage ist, einen Stockwerkruf zu bedienen, diese nicht in den Alternativen enthalten ist. Im Falle von Richtungsgenen ist die Nummer der Allele zwei, nämlich auf und ab, mit Ausnahme der Endstockwerke für die Aufzüge, die entweder physikalische oder logische Endstockwerke sein können, in Abhängigkeit von der Konfiguration der Aufzugsgruppe mit Bezug zu Service- und Sperreinstellungen.

3 beleuchtet die Chromosomenstruktur in dem Beispiel der 2 mit ein paar Ausführungen von Steuerchromosomen, in welchen ein Chromosom jeweils einer Steuerentscheidungsalternative korrespondiert. Die Gene werden in der gleichen Reihenfolge in dem Chromosom wie in 2 angeordnet, beginnend von den Stockwerkrufen nach oben. Der Inhalt der Kabinengene in dem Chromosom zeigt an, welche der Kabinen den Stockwerkruf entsprechend der Genposition bedienen soll, während die Richtungsgene die Richtung anzeigen, in welcher der Aufzug starten wird, um die 5tockwerkrufe zu bedienen.

Beispielsweise soll ein genauer Blick auf die Daten in dem ersten Chromosom geworfen werden. Gemäß diesem Chromosom soll der erste Aufzug beide nach oben gerichteten Stockwerkrufe bedienen, unter Verwendung seiner oberen Kabine, d.h. Kabine 2. Das Richtungsgen für den Aufzug zeigt auch die Aufwärtsrichtung. Der zweite Aufzug soll zwei der nach unten gerichteten Stockwerkrufe von den oberen Stockwerken aus bedienen, unter Verwendung seiner unteren Kabine 3 und sein Richtungsgen zeigt auch in die Abwärtsrichtung. Der dritte Aufzug in der Gruppe soll den am weitest unten liegenden Abwärtsstockwerkruf bedienen. Ein Kostenwert, der die Tauglichkeit dieser Steueraktion beschreibt, wird unter Verwendung eines Doppeldeckaufzugsmodells unter einer Kostenfunktion errechnet. Obwohl die hier als Beispiel präsentierte Steuerungsentscheidungsalternative auf den ersten Blick eine gute zu sein scheint, kann die Evolution dieses Sets an Chromosomen trotzdem zu einer besseren Lösung führen. Man erinnere sich daran, dass das beste Steuerchromosom, das nach der Evolution erhalten wird, die finale Entscheidung für die Aufzugsgruppe bereitstellen wird.

Die genetische Multideckgruppensteuerung differiert von der traditionellen Doppeldeckgruppensteuerung z.B. darin, dass das Prinzip ausdrücklich darin besteht, dass das System adaptierbar ist und eine optimale Lösung unter den vorherrschenden Umständen anstrebt, unter Verwendung der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Über eine vorprogrammierte Benutzerschnittstelle kann die Möglichkeit des Setzens von Rahmenbedingungen verfügbar für den Benutzer gemacht werden.

4 zeigt die Flexibilität der Steuerung hinsichtlich Serviceoptimierung der Aufzugsgruppe, bei welcher der Kunde oder die Person, die für die Reibungslosigkeit des Verkehrs in dem Gebäude verantwortlich ist, völlig frei unterschiedliche Wege und Strategien zum Bedienen der Passiere z.B. über ein grafisches Benutzerinterface entwickeln kann. Somit besteht die Funktion, die der Gruppensteuerung überlassen wird, darin, die beste Steuerentscheidung für die momentane Verkehrssituation innerhalb des Rahmens dieser Umstände zu finden. Dieses Prinzip ermöglicht es der Gruppensteuerung auch, sofort auf Änderungen bei der Verwendung des Gebäudes entsprechend einer neuen Servicekonfiguration zu reagieren.

4 zeigt eine Aufzugsgruppe bestehend aus vier Doppeldeckaufzügen. Wie von links nach rechts in der Figur zu sehen ist, kann der erste Aufzug alle Stockwerke unter Verwendung seiner beiden Kabinen, ausgenommen der Endstockwerke, bedienen. Der zweite Aufzug kann ungerade Stockwerke unter Verwendung seiner unteren Kabine und gerade Stockwerke, unter Verwendung seiner oberen Kabine bedienen. Der dritte Aufzug bedient den unteren Teil des Gebäudes unter Verwendung seiner beiden Kabinen mit der Ausnahme des untersten und obersten von ihm bedienten Stockwerks. Die Servicekonfiguration des vierten Doppeldeckeraufzugs in der Gruppe ist ein Beispiel einer shuttleartigen Realisierung, mit anderen Worten der Aufzug bedient Passagiere, die zu oder von Stockwerken in der Mitte und den oberen Teilen des Gebäudes fahren. Alle Aufzüge arbeiten unter der gleichen Gruppensteuerung.

Oben wurde die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wohingegen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich sind, wie er durch die Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
  1. Genetisches Verfahren für die Zuweisung von Rufen, die über Stockwerkrufeinrichtungen abgegeben werden und Service von Aufzügen anfordern, die in einer Multideckaufzugsgruppe enthalten sind, wobei ein Aufzugsmodell vorgesehen ist, in welchem die Begrenzungen und Regeln des Verhaltens, die auf jeden Aufzug in der Multideckaufzugsgruppe und auf jede Kabine jedes Aufzugs anwendbar sind, definiert werden und das Verfahren folgende Schritte umfasst:

    – Generieren einer Vielzahl von Zuweisungsoptionen mit der Prämisse, dass alle Kabinen innerhalb jedes Multideckaufzugs anfänglich als separate unabhängige Kabinen behandelt werden, wobei jede Zuweisungsoption als Gene enthaltendes Chromosom dargestellt wird, welche Gene einen Kabinendatensatz für jeden aktiven Stockwerkruf und einen Aufzugsrichtungsdatensatz für jeden Aufzug enthalten, so dass jedes Chromosom eine Kabine definiert, die ausgewählt ist, um jeden Stockwerkruf zu bedienen, und eine kollektive Steuerungsrichtung für die Kabinen, die in jedem Multideckaufzug enthalten sind;

    – Weiterleiten jeder Zuweisungsoption an das Aufzugsmodell, um unter Berücksichtigung der entsprechenden Limitationen und Regeln des Verhaltens, umfassend die Zuweisung jeder Kabine zu ihrem Multideckaufzug, einen entsprechenden Tauglichkeitsfunktionswert für jedes Chromosom bestimmen zu können,

    – Auswählen eines oder mehrerer der Vielzahl von Chromosomen auf der Basis des entsprechenden Tauglichkeitsfunktionswertes;

    – Ändern wenigstens eines Gens in jedem der ausgewählten Chromosomen;

    – Bestimmung eines Tauglichkeitsfunktionswertes für jedes neue Chromosom;

    – Fortsetzen des Verfahrens des Auswählens und Änderns von Chromosomen und Feststellen zugehöriger Tauglichkeitsfunktionswerte bis ein Abbruchkriterium erreicht wird;

    – Auswählen des am besten geeigneten Chromosoms auf der Basis des zugehörigen Tauglichkeitsfunktionswertes und

    – Zuweisen der Stockwerkrufe zu den Aufzügen und Kabinen in der Aufzugsgruppe in Übereinstimmung mit dem am besten geeigneten Chromosom.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Multideckaufzugsmodell ein Singledeckaufzugsmodell gebildet wird, um die Limitationen und Regeln des Verhaltens für Singledeckaufzüge zu definieren, die der Aufzugsgruppe angehören.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Multideckaufzugsmodell ein Doppeldeckaufzugsmodell gebildet wird, um die Grenzen und Regeln des Verhaltens für Doppeldeckaufzüge zu definieren, die der Aufzugsgruppe angehören.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Multideckaufzugsmodell ein Dreifachdeckaufzugsmodell gebildet ist, um die Begrenzungen und Regeln des Verhaltens für Dreifachdeckaufzüge zu definieren, die der Aufzugsgruppe angehören.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromosomen mittels eines genetischen Algorithmus über Selektion, Hybridisation und/oder Mutation geändert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbruchkriterium erreicht ist, wenn ein vorbestimmter Tauglichkeitsfunktionswert, Anzahl von Generationen, Verarbeitungszeit oder eine ausreichende Homogenität der Population erreicht ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungen aus der Anzahl der Aufzüge besteht, die verfügbar sind, zusammen mit ihren zugehörigen Kabinenabmessungen und dem Grad der Belegung, Sperreinstellungen hinsichtlich Kabinenrufen und Stockwerkrufen und Servicebegrenzungen hinsichtlich Kabinen- und Stockwerkrufen, die den Aufzugskabinen auferlegt sind, aufgrund unterschiedlicher Gruppensteuerungsarten und Strategien.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kabinengene in dem Chromosom sich entsprechend der Anzahl der aktiven Stockwerkrufe augenblicklich ändert.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Chromosom ein Richtungsgen für den Aufzug zugefügt wird, wenn dem Aufzug keine kollektive Steuerungsrichtung zugewiesen worden ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kabinengene in dem Chromosom beeinflusst wird durch erwartete Stockwerkrufe, die höchstwahrscheinlich demnächst eingehen.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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