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04 第4章 电梯仿真案例.pptx

页数:33页文件大小:1.26 MB来源: 物流系统仿真案例ppt课件

本课件以高层建筑电梯系统为对象,先说明指令地点随机与上行不接送下行需求等运行规则,再建立单台电梯基本模型,并扩展到多台电梯集中控制模型,最后以运输总时间和乘客平均到达时间为指标,对比自由运行、分单双层与分高低层三种方案。

第四章电梯仿真案例封面页,标示本章主题与仿真建模、运行方案仿真分析等小节
第四章目录页,列出电梯仿真、电梯运行方案仿真分析与小结三个部分
电梯仿真特点页,指出进入电梯乘客发出指令的地点与电梯外部请求服务的地点均随机
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第1页:第4章 电梯仿真案例封面

本页为第四章电梯仿真案例封面,标示课程名称与本章主题。

第2页:第4章 目录

  • 1 电梯仿真
  • 2 电梯运行方案仿真分析
  • 3 小结

第3页:电梯仿真的特殊性

电梯已经成为高层建筑中不可缺少的服务设施。随着人们社会活动的频繁,很多高层建筑的电梯已难以满足服务需要,一些建筑采用单双层或高低层分层运营的管理方法。不同建筑物用途不同、交通特征不同,同一建筑物内的交通模式在一天的不同时间也在变化,因此不同建筑对电梯的服务需求规律呈动态变化且非常复杂,仿真为描述这种规律提供了新的方法。

  • 指令的产生:进入电梯乘客发出指令的地点随机
  • 电梯外部请求电梯服务的地点随机

第4页:电梯运行规则

  • 上行状态下不会接送下行需求的乘客,下行状态下不会接送上行需求乘客
  • 当电梯处于等待状态时,按先来先服务规则响应外部楼层服务需求
  • 当电梯负重达到最大载荷时,不再允许乘客进入电梯

在以上不同点基础上建立仿真模型,首先建立单台电梯运行的基本模型,然后在此基础上研究建立多台电梯仿真模型。

第5页:4.2 电梯建模目录

  • 4.2.1 基本模型
  • 4.2.2 多台电梯模型

第6页:单台电梯基本模型仿真流程

本页为图4-1单台电梯的基本模型仿真流程,给出电梯仿真整体的运行逻辑。

第7页:单台电梯乘客乘梯流程

本页为图4-2单台电梯乘客乘梯流程,描述乘客到达、排队、乘梯与离开的过程。

第8页:单台电梯运行流程

本页为图4-3单台电梯运行流程,是后续Method控制设计的主要依据。

第9页:电梯仿真控件选择

  • Track:凡是需要运动轨道的都可选择Track作为运行轨道
  • Transporter:具有装载功能,用于表示电梯,并可自定义特定属性
  • Source:产生Entity代替乘客
  • Buffer:乘客进入电梯前排队,乘客出电梯后亦可由Buffer和Drain处理
  • TimeSequence表:处理外部任务队列的任务
  • Method和全局变量variable:电梯主要由代码控制,需要二者进行运行控制

电梯与工件加工模型最大的区别在于工件只在一个地方产生,而电梯乘客在每层都有可能产生,所以每层都需要设置一个乘客进入装置和出去装置。

第10页:电梯仿真模型整体布局

本页为图4-4电梯仿真模型整体布局,展示9层电梯井道、乘客进出装置与主要控制方法。

第11页:电梯轨道与传感器设计

Track表示电梯的运行轨道,可以利用Sensors来进行每一层的划分。根据整体布局一共设置9个Sensors,表示每层间距离为5米,共9层。Sensors中的控制方法为图4-4中的Mesensor。

第12页:电梯Transporter属性设计

  • 基本属性:长度1.5m,速度1m/s,x-dimension为3,y-dimension为2,表示电梯容量为6
  • 自定义属性:curpos、des、statusup、taskclass和target 5个属性

图4-5给出了target表的设置示意。

第13页:楼层乘客产生装置设计

图4-6为电梯的第6层控件,可以看出由Source61和Source62分别产生在6楼需要上到更高层的乘客和需要下降到更低层的乘客,具体控件属性设置参考教材P85。

第14页:上下行任务请求表设计

此案例中主要有两个TimeSequence表,分别命名为ElvUpTask和ElvDownTask,分别针对乘客在外部对电梯发出的要求上楼和下楼的乘梯请求。

第15页:单台电梯控制方法设计

  • 初始化(程序参见教材P86)
  • 外部任务产生(上下行任务请求列表如图4-6和图4-7,程序参见教材P86)
  • 无任务电梯接受外部任务(程序参见教材P88)
  • 电梯内部任务的获取(程序参见教材P92)
  • 内外部任务处理(程序参见教材P93)
  • 电梯运行中触发sensors的控制(程序参见教材P95)

第16页:上下行任务请求列表

本页给出上行任务请求列表与图4-8下行任务请求列表,用于记录外部乘客的乘梯请求。

第17页:多台电梯模型的差异

现实生活中大部分电梯都是双梯。有些建筑中两部电梯每个楼层都可以服务,有些分单双层运行,还有些分高低层运行。电梯运行规则多种多样,需注意在一定环境中、一定的指标判别下选择什么样的运行规则最为合适。

多台电梯模型与单台电梯差别不大,主要差别在于不同电梯的任务层不同,可到达的楼层可以自由设计。

第18页:两台电梯模型布置图

本页为图4-9两台电梯模型布置图,展示两台电梯的轨道、传感器与楼层控件布置。

第19页:单层电梯1的全局变量

  • uu1:大于电梯当前位置且离当前位置最近的有上升需求的合适层。例如服务电梯在3楼,高于3楼的4、5、6、7都有乘客需要上升,则uu1=5,因为电梯1只服务单层,不理会4楼和6楼的需求,且5楼比7楼更近
  • ud1:大于电梯当前位置且离当前位置最近的有下降需求的合适层
  • du1:小于电梯当前位置且离当前位置最近的有上升需求的合适层

第20页:单层电梯2的全局变量

  • dd1:小于电梯当前位置且离当前位置最近的有上升需求的合适层
  • uu2:大于电梯当前位置且离当前位置最近的有上升需求的合适层
  • ud2:大于电梯当前位置且离当前位置最近的有下降需求的合适层
  • du2:小于电梯当前位置且离当前位置最近的有上升需求的合适层
  • dd2:小于电梯当前位置且离当前位置最近的有下降需求的合适层

原文中 dd1 的表述与 du1 相同,疑为“有下降需求的合适层”之笔误,此处按原文保留,建议对照原图核对。

第21页:Transporter的target设置

本页为Transporter的target属性设置,图4-8给出Transporter1的target属性设置方式。

第22页:初始化与全局变量设计

  • 初始化:在基本模型的init方法中主要是产生一台电梯并利用waitGetTask方法使其等待外部任务,两台电梯的初始化目的相同(参考教材P101)
  • 外部任务的产生:与基本电梯模型并无差别,可参考基本模型代码
  • 全局变量的设计:对单双层电梯模型来说,8个全局变量的设计很重要,具体代码参考教材P101

第23页:多台电梯的外部任务接受

在基本模型中用waitGetTask控制电梯,而此处用waitGetTask控制第一台电梯Transporter,用waitGetTask1控制第二台电梯Transporter1。

基本模型中所有ElvUpTask表或ElvDownTask表中的楼层都是电梯的服务对象;本模型中电梯服务楼层有差别,因此当电梯处于空闲状态时,目的地选择代码需考虑表中的楼层是否可服务(具体代码见教材P104)。

第24页:电梯内部任务获取

电梯内部任务列表以电梯中的target属性表示,获取内部任务也通过读取target属性。同时设置target属性可以确定电梯的可到达层:设置为1、3、5、7、9表明此电梯服务单层,设置为1、2、4、6、8表明电梯为双层,高低层电梯同样只需在此改变服务楼层。

target表中的第3列为某一时刻将要在哪些楼层下的乘客数,思路与基本模型一致(具体代码参考教材P107)。

第25页:内外部任务处理与传感器控制

  • 内外部任务的处理:单台电梯通过不断比较内外部任务离电梯当前位置的距离获得任务;多台电梯由于可到达楼层不同,代码相应变化(具体代码参考教材P108)
  • 电梯运行中触发的sensors的控制:相对单台电梯模型,多了8个全局变量,导致sensors控制代码发生变化(具体参考教材P109)

第26页:4.3 仿真分析目录

  • 4.3.1 方案设计
  • 4.3.2 评价指标分析

第27页:三种电梯运行方案设计

  • 两台电梯自由运行:两台电梯之间没有任何关系地各自单独运行,target属性设置如图4-12所示
  • 两台电梯分单双层运行:将两台电梯的target属性按单双层设置
  • 两台电梯分高低层运行:一台负责低楼层运输,另一台负责高楼层运输,target属性设置分别如图4-13和图4-14所示

有了多层电梯模型为基础,在相同条件下只需改变电梯的target属性就可以变换电梯的运行方案。

第28页:三种方案的target属性设置

本页给出图4-12自由运行电梯的target属性设置,以及图4-13、图4-14中Transporter与Transporter1的Target属性设置。

第29页:电梯运输总时间对比

电梯运输总时间是指在相同的乘客分布情况下,讨论哪种方案的运输总时间最短,这也是电梯运行效率的体现。本案例中假设所有楼层的乘客做同样的分布,乘客分布设置如图4-15所示。

第30页:三种方案仿真结果对比

本页给出图4-16两台电梯自由运行的仿真结果、两台电梯分单双层运行的仿真结果,以及图4-18两台电梯分高低层运行的仿真结果。

第31页:乘客平均到达时间对比

乘客的到达时间是指乘客自产生等电梯的时刻起,一直到下电梯到达目的地的全过程所用的时间,将所有乘客到达时间取平均值,作为电梯对于乘客平均服务水平的评价参数。

乘客的平均到达时间可以从Entity中Product Statistics的Average lifespan来表示。

第32页:三种方案乘客平均到达时间

在3种不同方案下运行仿真,得到乘客平均到达时间如图4-19、图4-20和图4-21所示。

从图中可以发现,在每个楼层相同乘客人数的条件下,电梯的不同运行方法的仿真结果相差并不大。

第33页:第4章 小结

电梯运行具有极强的动态性,在本案例中先建立描述单台电梯特点的基本仿真模型,再建立描述多台电梯集中控制仿真模型,从而对电梯运行规律进行描述。

在仿真建模过程中,尽可能将一些动态数据参数化,从而可针对不同高层建筑的具体情况分别予以仿真,且仿真结果可作为电梯运行管理的参考,为服务业精细化管理提供了新思路。

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