申益洙 朱德文

【摘要】提出双轿厢电梯运行分类：即上行峰值期间的成群运行，分区运行和层间运行；阐述相应类别下的轿厢运行规律和控制技术。强调运行类别决定双轿厢电梯设计结构和技术理论。将由此而展开和深入对双轿厢电梯的研究。

【关键词】双轿厢电梯；成群运行；层间运行；跨越时间

双轿厢电梯（doublecarelevator）是多轿厢电梯的一种，现在出现的主要是日本型双轿厢电梯和德国TWIN型电梯[1]。双轿厢电梯是在1条井道上同时有2个独立轿厢在运行，为的是提高建筑物的输送效率。它与双层轿厢电梯（doubledeckelevator）不同，不要混淆。双层轿厢电梯的两个轿厢并不独立，上下层两个轿厢相邻，而且要一起运行。据不完全统计，2001～2012年，纯属于双轿厢电梯内容的国内专利正式公布的有4项，国外在中华人民共和国知识产权局正式公布的有8项。双轿厢电梯已经和正在应用在德国、英国、西班牙、韩国、沙特、中国、巴西、荷兰、俄罗斯、乌克兰、阿联酋、澳大利亚等国家的超高层建筑中。我国津塔于2011年安装了双轿厢电梯。现在的情况是：双轿厢电梯机械和结构设计走在前，运行分析和控制算法设计走在后。本文目的在于去掉上述弊病，使双轿厢电梯控制理论和结构设计趋于统一[2]。应当强调：运行决定设计结构和技术理论，不要陷于盲目性，对双轿厢电梯的研究将由此而展开和深入。即根据双轿厢电梯运行分类来阐述相应类别下的轿厢运行规律和控制技术。双轿厢电梯运行可分成3类：上行峰值期间的成群运行；分区运行——等间隔运行；层间运行——常规运行。

一、上行峰值期间的成群运行

成群运行的双轿厢电梯TWIN型结构如图1（a），有6条井道、每条井道有2台轿厢的日本型双轿厢电梯如图1（b）所示。

对于成群运行的双轿厢电梯，一般在底层有上、下轿厢基站，基站下有下存储间（车库楼层）和专用井道空间。全部楼层大致分上、下两区，其中上轿厢服务上区，下轿厢服务下区。双轿厢电梯在上行峰值期间，两个轿厢通常在基站处接送乘客，按照目的楼层的选择控制系统（DSC）使所有乘客先行登记分配轿厢，并先后从基站出发：上轿厢先出发，快速上行通过楼层下区，到达上区后，按照单层轿厢电梯运行方式一一输送乘客到达上区的目的楼层。在上轿厢从基站开始移动一定距离的安全间隔时，下轿厢从基站开始移动，上行到下区一一输送乘客到达下区的目的楼层。两个轿厢都完成输送任务后，再依次返回基站，完成双轿厢电梯（1个电梯单元）的1个运行周期[3]。

二、分区运行

将电梯井道所在楼层分为两个区间，上面的区间叫上区，下面的区间叫下区。双轿厢电梯的分区运行相当于等间隔运行，或在井道底层设置基站、下存储间和专用井道空间，或在中间楼层或顶层设置存储间和换乘楼层（图2）。双轿厢电梯的上、下轿厢可以从井道底层出发，上轿厢首先运行到並服务于上区，把乘客送到上区的各个目的楼层后，可以停留在上存储间或中间换乘楼层的中间存储间，并不返回底层基站；或一开始直接从中间存储间或上存储间出发接送乘客，送至上区的目的楼层。下轿厢服务于下区并把乘客送到下区的各个目的楼层后，可以停留在下存储间或中间换乘楼层的中间存储间。在双轿厢电梯的分区运行中，相比较而言，1个电梯单元的运行周期并不重要，重要的是目的楼层选择系统和防止碰撞控制[4]，以及穿梭电梯直接把底层基站乘客送到下区以上的换乘楼层或换乘平台，再由上轿厢完成上区的输送任务。

三、层间运行

双轿厢电梯的层间运行属于非上行峰值的常规运行情形，即在运行中既有上行乘客，也有下行乘客，也有层间交通。所有楼层中的上区和下区也不是分得那么严格，即有时上轿厢可能在下区运行并接送乘客；下轿厢也可能在上区运行并接送乘客。这是双轿厢电梯的大多数运行情形。如在图3（a）中，下轿厢配置到来自1层而响应厅堂呼叫；已到了优先区（上区）的上轿厢有来自普通区（下区）里的轿内呼叫。则两个轿厢都这样下行。随着时间流逝，系统进入如图3（b）所示状态。在这种情况下，上轿厢仍然下行。而下轿厢在到达第1层后，乘客进入轿厢，轿厢便关门和开始上行。此时两轿厢有发生碰撞的可能。这是双轿厢电梯实际运行的情形。又如在图4中，当聚群发生时，注意到有厅堂呼叫的轿厢关门，而选择另一个合适轿厢。对于图中的下行厅堂呼叫，第2条井道的上轿厢3和下轿厢4都在下行，按就近原则，应选择下轿厢4响应下行厅堂呼叫，但这样将可能造成上轿厢3和下轿厢4的碰撞。为此，按照避免碰撞原则，让下轿厢4关门通过，而让上轿厢3响应该下行厅堂呼叫。在双轿厢电梯的控制和防止碰撞的研究中，目前国内外已取得如下成果：（1）避免碰撞要考虑的因素和方法。双轿厢电梯运行主要要考虑的是避免两轿厢间的碰撞。而避免碰撞设计要考虑的因素有：候梯时间、损失时间、长候梯率等。避免碰撞的软件实施即设计实施，主要有三种方法：①停车开门方式；②撤回方式；③禁止接近方位运行。这三种方式都属于双轿厢电梯群控运行功能的实施，双轿厢电梯群控运行功能除了上面三种以外，还有预先评价方式、配置方式、操作控制方式、区域设置方式、通信方式等，每个轿厢还有轿厢控制装置。（2）双轿厢电梯的输送能力主要由轿厢台数决定，而不是由其他参数，例如额定载重量、额定速度等参数决定。就是说，用同样的人力、物力、财力来改进和提高其它参数的性能，尽管对双轿厢电梯的输送能力的提高有作用，但作用不大；而增加轿厢台数对输送能力的提高却有决定性的作用。这对生产实践和设计实施有重要意义。

结论

双轿厢电梯的运行类型决定着双轿厢电梯的运行结构和设计方法，也决定着双轿厢电梯的控制技术，这是本文给出的基本结论。目前陆续出现双轿厢电梯的实施专利，应从双轿厢电梯的运行类型上进行考察，并相应上升到双轿厢电梯的控制技术，进而发展成控制理论。与此同时，学术界也提出一些有关双轿厢电梯的控制理论，要使这些理论有价值，首先必须明确双轿厢电梯适用的运行类型，以及应用技术条件；否则，这些理论只能束之高阁，实践上很难采用。即使说是采用了，给出的数据也很难令人信服，很难经得起实践的检验。

参考文献

[1]Lu Yu， Shingo Mabu， Kotaro Hirasawa. Multi-Car Elevator System using Genetic Network Programming for High-rise Building[C]. 978-1-4244-6588-0/10/$25.00 ?201 0 IEEE.1216-1222.

[2]朱德文，付国江.电梯群控技术[M].中国电力出版社.北京.2006.154-157.

[3]山下桜子，岩田雅史，匹田志朗，驹谷喜代俊.マルチカーエレベーターの設備計画手法の提案[J].電学論D.Vol.125，№9.2005：862-870.

[4]朱德文.双轿厢电梯避免碰撞设计[J].中国电梯，25（16）. 2014：33-37.

作者简介

1.申益洙（1960-），男，沈阳人，工程师，单位：上海三洋电梯有限公司总经理/技术总工程师， 研究方向：电梯技术开发和安装管理。

2.朱德文（1939-），男，辽宁新民人，自动化学科教授，单位：沈阳建筑大學信息与控制工程学院，研究方向：主要从事智能控制、最优化和电梯交通配置技术理论研究。

基金项目

国家自然科学基金资助项目：《电梯交通系统的智能控制及最优配置研究》；项目编号：69874026。

城乡建设部项目：《现代智能建筑中多轿厢电梯控制方法研究》，项目编号：2015-K2-015