高层智能建筑地下室电梯交通配置分析（选型）

一、引言 随着高层建筑的不断出现，以及建筑智能化程度的不断提高，给用户提供一个舒适的具有人机工程学特性的建筑环境显得至关重要。这当中，高效便捷的垂直交通系统是智能建筑舒适环境的必备条件。从以往的文献上看，对地下室的交通配置涉及很少，在实际应用中也不够重视。通常的工程设计中，地下室的电梯配置问题一直被认为是一件耗时废资的麻烦事，认为地下室的电梯仅仅是服务于基站与上部楼层电梯系统的一个附属机构。这种服务是电梯系统设计的主要部分,因为它对全楼人口提供垂直运输,而地下室是智能建筑正常运转的一个重要的附属部分,对乘客的侯梯时间有着较大的影响（更有甚者有些高层建筑的地下室根本没有设置电梯）,侯梯时间的加大使乘客感到烦躁，这至少使建筑物使用的舒适性大打折扣。尤其当一部满载的电梯旁路（bypasses）于基站或电梯仅处于部分满载情况而停止仅仅允许少量的乘客进入电梯时,尤其如此。我国现行的相关工程设计规范对于地下室电梯的配置的强制性规定尚未涉，建筑物的地下室的设置是基于多种目的设置的,因此对其交通配置不能忽视。 有文献建议：所有集结成群的电梯应服务同样的楼层. 这是一个常识性的规则也是经常基于经济目的而违背的规则。举例来说，如果一组中仅有1/3的电梯对地下室提供服务，欲从高位楼层去地下室的乘客，如果期望随之而来的下一步电梯将运送它们去地下室，这种机会仅有1/3；相反在地下室中的人必须等待3倍于电梯对上部楼层乘客提供服务的时间。理想的状态当然是所有的轿箱都对地下室提供服务，如果不然，必须考虑在基站主和地下室使用梭型电梯（Shuttle lift）。这种建议非常重要的。但是仍然由于经济上的原因，被某些建筑商和设计师所忽视。 随着建筑物智能化程度的不断提高，智能建筑地下室的功能趋于多元化，酒店、商场、健康俱乐部、娱乐城、人防、停车场等都有可能设置在地下室。而地下室中需要提供电梯服务的乘客通常是座小汽车到达地下室中或者是出入坐落在地下室的上述场所的人。国外的文献认为：地下室中乘小汽车到达的需要电梯服务的乘客数量，由于上行--高峰时段允许进入地下室的交通工具的数量和地下室轿车车位空间的数量和期望的每一部进入地下室的轿车中人的数量而受到限制。计划编制权威机构通常要求建筑物的轿车停车车位的极限数量，通常只有建筑面积的10%。当然,也有另一个重要的因素:乘客从地下室到基站的到达率. 我们知道，衡量一套电梯系统的交通配置的特征指标主要有：（5分钟载客率（CE%）；（平均间歇时间（AI）；（平均行程时间（AP）；电梯系统最优化控制的目标是：最高的乘客处理能力和最短的侯梯时间与运行时间。其中关键的参数是电梯的运行周期（RTT，Round_trip time）。 运行周期是指：电梯运行一周所需要的时间，即轿箱从基站出发，把乘客送到各个楼层，再回到基站所需要的时间。这也是本文所关注的关键参数。 二、地下室服务分析 专家们的大量研究表明: 建议的方法（简称，概率方法）给出了较为精确的结果.该方法将假设正在登陆地下室层的乘客，可以模拟成好像它们正在下电梯。这是一个合理的假设（然而，并没有提供此方法的详细资料）。下面所列的数据是显示通过如何修改基本的公式（1），来合并文献的方法，所用符号的意义见表1（例图）略 所有电梯都对地下室提供服务 这种方案是最昂贵的一种，也是最通用的一种，将电梯分派到一个或两个地下室层，这将使整个系统的时间参数变坏。对地下室提供服务的电梯的实用性，可以通过现代控制系统限制在高峰--交通条件下； 并非所有的电梯都对地下室提供服务 Strakosch揭示了这个方案并进一步地指出：在上部楼层提供一个分立的呼叫调用按钮，来调用个别的提供地下室服务的轿箱的权宜之计，一直在尝试但是从来都没有得到满意的结果。平均数以上的人将即操作普通的呼叫按钮，还操作地下室呼叫按钮，由此乘用第一部随之而来的电梯，这将导致地下室轿箱做出一个错误的停站。如此的错误停站将增加数年的电梯效率损耗，而且比支付给所有电梯增加额外入口的费用还高； 分立的地下室服务 这种分派方案对于多层地下室的建筑是合适的，其中：有超高层电梯群或高速电梯提供高区（high zones）服务，这种方式证明比可选择的那种由所有电梯都提供地下室服务更经济。此方案的图示见图1 其中 :（1）本例当中每组4部电梯;（2）M是基站以下需要提供服务的楼层数; 三、概率方法简介 文献中阐述了Klaus推荐的一种方法，应用概率计算方法来确定在主楼层以下可能的登陆站（boarding stops）和平均的返回站. 概率方法基于提升模型，提出了一个独立的对任何层面的地下室计算方法，该方法增加了地上层的环行时间（above-ground round-trip time）。这个方法还允许通常的不同的地下室的层间高度。 为了了解这个方法，推出这个公式是至关重要的。如图2（例图）略 表示服务于主终端下部和上部的电梯的空间运行状况。电梯的环行包含了大量的参数，其中： （一）有关基站的参数 1．P 位乘客登陆时间； 2．P 位乘客卸载时间； 3．关门和开门时间； 4．层间运行时间（对于一个标准的层间距离,假定达到了额定速度）； 5．以额定速度运行在上行--方向且跨越多余一个楼层的时间； 6．从最高层到基站的运行时间; （二）有关地下室层的参数 1．xP 名乘客的加载时间; 2．xP 名乘客的卸载时间; 3．关门和开门时间; 4．层间运行时间（对于一个单独的地下室的层间距离,假定达到了额定速度）; 5．以额定速度运行在上行--方向跨越多余一个楼层的时间; 6．从主终端到最低层的运行时间（其中: x 为地下室层加载乘客的百分率）: 将内容转化为如下公式: RTT = 2Htp+（S+1）ts+2Ptp + 2HMtvm+SMtsm ——————2） 注意: 前三条与公式（1）中；那些通常用来计算上行---高峰性能的参数完全相同.最后两个时间参数表明地下室服务的时间变坏. 四、应用举例 作为概率方法的应用实例，表2 表示了5部电梯的系统：楼层数量N与额定容量CC的关系如下： N=10 CC=10;N=10 CC=24; N=16 CC=16; N=20 CC=10; N=20 CC=24 其中数据假设： L = 1; a = 1.0 m/s2; j = 1.5 m/s3; T = 10 s; tp = 1.0 s. df = 4.0 m （MT以上）, 2.5 m （MT以下）; v = 1.6 m/s （N = 10时）, 2.5 m/s （N = 16时）, 3.15 m/s （N = 20时）;M = 1, 3, 5; x = 10%, 20%. 2 五个例证（例图）略 的结果 地下室交通需求 N/CC RTT（N） RTT（N+1） RTT（N+3） RTT（N+5） 10/10 113 10% 121 123 127 20% 121 127 133 10/24 160 10% 168 176 182 20% 168 180 189 16/16 159 10% 166 172 176 20% 166 176 182 20/10 130 10% 138 140 144 20% 137 144 149 20/24 205 10% 214 222 227 20% 213 225 234 从表2的分析可以看出：地下室需求量的二个参数10%和20%，对1、3或5个地下室层提供服务将会导致额外的环行---时间（即电梯的运行周期加大）。由此而导致的额外时间（Extra time）将增加基站的发梯时间间隔，减少整体的乘客运载处理能力（7%～18%），对一个地下室提供服务的额外时间差不多是8～9秒, 这相当于一个大型电梯装置增加将近30秒的时间。重要的是地上环行时间（above-ground round-trip time）与对地下室提供服务的环行时间的比率。如上的举例分析所述可知：这将损失18% 的乘客处理能力。 当然,以上的结果还与电梯系统所采用的智能控制控制方式,即专家系统、模糊逻辑、计算机视觉技术、人工神经元网络等智能技术的应用有关，人工智能在电梯控制中的应用详见文献。 五、结束语 本文基于相关文献简要分析了地下室电梯配置的各种情况，由于它用数学方法计算地下室服务的结果，在理论上概率方法是可行的。它依靠的“颠倒的”下行---高峰乘梯策略的理论是合理的，然而确认这种方法的实用性与可行性还需要作更多的工作。而可以达成共识的是:将主电梯系统扩展到地下室或为建筑物提供独立的地下室服务是可能的也是必要的,同时也可以看出:现阶段智能高层建筑的电梯交通配置中，地下室的电梯配置是一个非常重要的不断探讨的问题。 信息来源于：低压电气网