Sistema de ascensores.

Un método para controlar un grupo de ascensores cuando el consumo de potencia máximo está limitado,

en el que elgrupo de ascensores comprende al menos un ascensor y la asignación de llamada en el grupo de ascensores escontrolada por un sistema de control, comprendiendo dicho método las operaciones de:considerar sobre la base de llamadas activas y los estados de los ascensores 5 en el instante de consideración unaalternativa posible a la ruta para los ascensores;

definir una función de coste que contiene al menos un término de coste, cada una de las cuales comprende una cantidadrelacionada con la operación del sistema de ascensores;

caracterizado porque el método comprende además las operaciones de:

añadir a la función de coste un término de coste que comprende la potencia instantánea consumida por el sistema deascensores;

establecer un límite máximo para la potencia;

asignar ascensores a las llamadas de tal forma que la función de coste sea minimizada y que el límite de potencia máximaestablecido no será sobrepasado en ningún instante de consideración en la alternativa de ruta; y

proporcionar a un ascensor asignado a una llamada un permiso de puesta en marcha del sistema de control antes de lapartida del ascensor, si la utilización de dicho ascensor no da como resultado que se sobrepase el límite de potenciamáximo ajustado.

Sistema de ascensores

CAMPO DEL INVENTO

El presente invento se refiere a un itinerario o recorrido óptimo de ascensor en una situación en la que la energía a un sistema de ascensores es suministrada por una fuente de energía de emergencia o en la que los valores de pico de consumo de energía del sistema de ascensores han de ser reducidos.

ANTECEDENTES DEL INVENTO

La asignación de las llamadas introducidas por los usuarios de un ascensor a diferentes ascensores en un sistema de ascensores es una de las funciones básicas del control del sistema. El propósito de asignación es asignar las llamadas a las cabinas de ascensor de modo que se optimice un parámetro descriptivo deseado de la capacidad operativa del sistema de ascensores. Tradicionalmente, los parámetros más comúnmente usados incluyen por ejemplo tiempos de espera del pasajero y tiempos de desplazamiento. Típicamente, a partir de estos tiempos, se calculan los valores medios y se determinan las distribuciones. “Llamadas” se refiere en general a todas las llamadas emitidas, es decir, tanto las llamadas introducidas usando los botones de subida/bajada en diferentes pisos como las llamadas del piso de destino hechas en la cabina del ascensor. Las primeras son llamadas del piso de llegada o de acceso y las últimas son llamadas de cabina. Además, las llamadas pueden ser hechas utilizando dispositivos de entrada de llamadas consistentes con él así denominado método de control de destino. En el método de control de destino, el usuario del ascensor deja que el sistema conozca su piso de destino de desplazamiento ya en el vestíbulo del ascensor a través de un dispositivo de llamada, y en este caso no han de ser introducidas llamadas separadas en la cabina del ascensor.

Hay distintos métodos de asignación de llamada, y cada fabricante de ascensores tiene sus propios métodos para poner en práctica la asignación de llamadas que sean efectivas de coste, y que satisfagan al usuario del ascensor. Cada método implica naturalmente un número de parámetros característicos, que son utilizados para influir en la ejecución del método. Este control puede estar dispuesto por ejemplo de modo que en diferentes situaciones de tráfico se emplee el conjunto de parámetros mejor adecuado a cada situación. El propósito de esto es permitir que un sistema de ascensores adapte su funcionamiento según sea apropiado con respecto a la situación de tráfico predominante. Una situación de tráfico excepcional puede ser por ejemplo un estado de tráfico de pico, durante el cual el sistema registra muchas llamadas desde el piso de llegada o acceso simultáneas.

Un método eficiente de asignación de ascensor de la técnica anterior es la utilización de algoritmos genéticos, especialmente en sistemas que comprenden varios ascensores. Los algoritmos genéticos están descritos, por ejemplo, en la memoria de patente Finlandesa FI112856B. Los algoritmos genéticos no garantizan que se haya encontrado en absoluto el valor óptimo, pero los resultados obtenidos en aplicaciones prácticas están muy cerca de ello. En algoritmos genéticos, las rutas del ascensor pueden estar codificadas en diferentes cromosomas, en los que un gen determina un cliente de ascensor y el ascensor que le sirve. La posición del gen en el cromosoma especifica la llamada, y el valor del gen dice el ascensor que presta servicio a la llamada. El sistema establece por ejemplo desde una alternativa de ruta seleccionada aleatoriamente, a la que se aplican distintos procedimientos genéticos, tales como proliferación, cruce y mutación. Una generación cada vez, son producidos nuevos cromosomas por estos procedimientos genéticos, y al mismo tiempo los cromosomas así obtenidos son analizados para decidir si se pueden elegir para otro tratamiento. La capacidad de elegir puede significar, por ejemplo, que se ha obtenido un tiempo de espera por debajo de un valor dado. Cruzar significa combinar de manera aleatoria dos alternativas de ruta para crear una nueva alternativa de ruta. En mutación, los valores de los genes de los cromosomas son variados aleatoriamente. En alguna etapa, los resultados del cromosoma dados por el algoritmo convergen, y a partir del ultimo conjunto de cromosomas tratados, se selecciona el mejor en cuanto a la capacidad de elegir. Los pasajeros son asignados a los ascensores de acuerdo con los genes del mejor cromosoma.

El sistema de ascensores tiene que incluir precauciones en caso de una interrupción inesperada del suministro de electricidad. Cuando el suministro de corriente normal falla, el generador de energía de emergencia o grupo electrógeno de emergencia del edificio comienza a funcionar – si el edificio tiene uno. La energía de emergencia normalmente no es suficiente para las necesidades del grupo de ascensores entero, pero tradicionalmente el accionamiento de energía de emergencia (EPD) de ascensores es puesto en práctica seleccionado previamente el ascensor o ascensores que van a servir a los pasajeros durante la operación de emergencia.

Cuando el suministro de corriente falla, el ascensor con los pasajeros puede detenerse entre plantas. Después de que el grupo electrógeno de emergencia ha comenzado a funcionar, el sistema de control del grupo de ascensores devuelve los ascensores uno por uno en un orden previamente definido a un piso de retorno (generalmente un vestíbulo) , donde los pasajeros pueden dejar el ascensor. Después de esta operación de retorno, los ascensores predeterminados antes mencionados son puestos en servicio normal (denominado “ascensores en servicio completo”) . El número de tales ascensores que han de ser puestos en servicio depende de la capacidad de potencia del grupo electrógeno de emergencia y de la cantidad de potencia requerida por los ascensores en el peor de los casos. Las cargas de la cabina de ascensor y del contrapeso están casi siempre desequilibradas, y mover el ascensor en la denominada dirección ligera (cabina vacía hacia arriba, cabina llena hacia abajo) requiere menos potencia que moverlo en la denominada dirección pesada (cabina vacía hacia abajo, cabina llena hacia arriba) . Los accionamientos de ascensor actuales son incluso capaces de restaurar la energía potencial almacenada en los pasajeros de nuevo a la red eléctrica, es decir de funcionar

como generadores cuando se acciona en la dirección ligera o cuando los ascensores están siendo decelerados.

La fig. 1 presenta como un ejemplo de la técnica anterior un grupo de tres ascensores 10, 11, 12, en los que el ascensor ‘L1’ 10 es un ascensor que sirve a pasajeros en una situación de funcionamiento de EPD. En este ejemplo, la velocidad del ascensor es de 2, 5 m/s, la aceleración de 0, 8 m/s2 y la altura del piso 3, 2 m. Para reducir los tiempos de espera del pasajero, pueden determinarse los tiempos de recorrido de diferentes tipos asociados con el funcionamiento del ascensor.

Estos están presentados en la Tabla 1.

Tabla 1. Tiempos de recorrido del ascensor

En la situación presentada en la fig. 1, dos llamadas están activas, llamadas de subida en los pisos cinco y seis (llamadas “U5” 13 y “U6” 14) , desde los cuales un pasajero esta yendo al piso nueve. Sobre la base de la Tabla 1, el tiempo de espera obtenido para las llamadas activas U5+U6 es 6, 5 s + 20 s = 26, 5 s.

La Tabla 2 recoge ejemplos de consumo de potencia durante diferentes etapas de operación del ascensor con tres cargas diferentes. Los valores de consumo de potencia están basados en datos reales medidos en conexión con la utilización de un V3F-80 como fuente de energía.

Tabla 2. Requisitos de potencia de desplazamiento hacia arriba y hacia abajo con diferentes cargas. Pacc es el consumo de potencia durante la aceleración, Pspd es el consumo de potencia durante la operación a velocidad constante y Pdec es el

consumo de potencia durante la deceleración.

1. Un método para controlar un grupo de ascensores cuando el consumo de potencia máximo está limitado, en el que el grupo de ascensores comprende al menos un ascensor y la asignación de llamada en el grupo de ascensores es controlada por un sistema de control, comprendiendo dicho método las operaciones de: considerar sobre la base de llamadas activas y los estados de los ascensores en el instante de consideración una alternativa posible a la ruta para los ascensores; definir una función de coste que contiene al menos un término de coste, cada una de las cuales comprende una cantidad relacionada con la operación del sistema de ascensores; caracterizado porque el método comprende además las operaciones de: añadir a la función de coste un término de coste que comprende la potencia instantánea consumida por el sistema de ascensores; establecer un límite máximo para la potencia; asignar ascensores a las llamadas de tal forma que la función de coste sea minimizada y que el límite de potencia máxima establecido no será sobrepasado en ningún instante de consideración en la alternativa de ruta; y proporcionar a un ascensor asignado a una llamada un permiso de puesta en marcha del sistema de control antes de la partida del ascensor, si la utilización de dicho ascensor no da como resultado que se sobrepase el límite de potencia máximo ajustado.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el método comprende además las operaciones de: definir en la función de coste un término de penalización para una ruta que en algún instante de tiempo sobrepasa el límite máximo establecido y en el que la magnitud del término de penalización es proporcional a la potencia máxima instantánea consumida.

3. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende además la operación de: ponderar cada término de la función de coste con un coeficiente de ponderación.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método utiliza algoritmos genéticos.

5. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque el método comprende además las operaciones de: definir en un cromosoma del algoritmo genético el valor de gen como “vacío” cuando no se ha asignado ningún ascensor para una llamada introducida en el instante considerado; y satisfacer la condición de limitación de potencia estableciendo una o más llamadas en modo de espera utilizando genes marcados como vacíos y prestando servicio con posterioridad a las llamadas establecidas en el modo de espera.

6. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende además la operación de: determinar la necesidad o exigencia de potencia de los ascensores como una función de carga tanto para el desplazamiento hacia arriba como para el desplazamiento hacia abajo; y variar dinámicamente el número de ascensores en servicio de acuerdo con la situación del tráfico y los estados de los ascensores y teniendo en cuenta los requisitos de potencia antes mencionados.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad relacionada con la operación del sistema de ascensores es el tiempo de llamada, el tiempo de espera, el tiempo de desplazamiento o el tiempo de recorrido para un pasajero o como un valor medio para todos los pasajeros, o el consumo de energía acumulado del sistema de ascensores.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la función de coste es minimizada por una condición límite establecida para al menos una cantidad deseada.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende además la operación de: aplicar el método durante la operación con energía de emergencia del sistema de ascensores, cuando el suministro externo de energía eléctrica ha sido perturbado o interrumpido.

10. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende además la operación de: aplicar el método en una situación en la que los costes de energía que resultan de la utilización del sistema de ascensores han de ser reducidos.

11. Un sistema para controlar un grupo de ascensores cuando el consumo de potencia máxima es limitado, comprendiendo dicho sistema: al menos un ascensor (71) ;

un sistema de control (73) para controlar la asignación de llamadas en el grupo de ascensores; un modelo (72) del sistema de ascensores; un optimizador (74) para considerar una alternativa posible de ruta para los ascensores sobre la base de llamadas activas y los estados de los ascensores en el instante de consideración; un optimizador (74) para definir una función de coste, en el que la función de coste contiene al menos un término de coste, cada uno de los cuales comprende una cantidad relacionada con la operación del sistema de ascensores; caracterizado porque el sistema comprende además: un controlador (70) de potencia para añadir a la función de coste un término de coste que comprende la potencia instantánea consumida por el sistema de ascensores; un controlador (70) de potencia para establecer un límite de potencia máximo; un optimizador (74) para asignar llamadas a los ascensores de tal forma que la función de coste es minimizada y que el límite de potencia máximo establecido no será sobrepasado en ningún instante de consideración en la ruta alternativa; y un controlador (70) de potencia para dar a un ascensor asignado a una llamada un permiso de puesta en marcha antes de la partida del ascensor, si la utilización de dicho ascensor no da como resultado sobrepasar el límite de potencia máximo establecido.

12. Un sistema según la reivindicación 11; caracterizado porque el sistema comprende además: un optimizador (74) para definir en la función de coste un término de penalización para una ruta que en algún instante de tiempo sobrepasa el límite máximo establecido y en el que la magnitud del término de penalización es proporcional a la potencia máxima instantánea consumida.

13. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema comprende además: un optimizador (74) para ponderar cada término de la función de coste con un coeficiente de ponderación.

14. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el optimizador (74) del sistema utiliza algoritmos genéticos.

15. El sistema según la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema comprende además: un optimizador (74) para definir el valor de un gen en un cromosoma (87) como “vacío” cuando una llamada que ha sido introducida no es asignada a un ascensor en el instante considerado; y un controlador (70) de potencia para satisfacer la condición de limitación de potencia estableciendo una o más llamadas

(82) en el modo de espera utilizando genes marcados como vacíos y prestando servicio con posterioridad a las llamadas

(86) puestas en modo de espera.

16. El sistema según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende determinar la necesidad de potencia de los ascensores como una función de carga tanto para el desplazamiento hacia arriba como hacia abajo; y porque el sistema comprende además: un controlador (70) de potencia para variar dinámicamente el número de ascensores en servicio de acuerdo con los estados de los ascensores (71) y la situación del tráfico y tener en cuenta los requisitos de potencia antes mencionados.

17. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad relacionada con la operación del sistema de ascensores es el tiempo de llamada, el tiempo de espera, el tiempo de desplazamiento o el tiempo de recorrido para un pasajero o como un valor medio para todos los pasajeros, o el consumo de energía acumulado del sistema de ascensores.

18. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la función de coste es minimizada utilizando una condición límite establecida para al menos una cantidad deseada.

19. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema comprende además: una fuente de energía de emergencia (75) para garantizar el suministro de energía en una situación en la que el suministro externo de energía eléctrica ha sido perturbado o interrumpido.

20. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método es aplicado en una situación en la que los costes de energía resultantes de la utilización del sistema de ascensores han de ser reducidos.