per edifici alti e snelli

Zonizzazione a strati per edifici alti e snelli
Tabella 1

Praticamente tutti gli edifici alti sono suddivisi in zone servite da gruppi di quattro o sei ascensori. Questi gruppi, con grandi carrozze a un piano, riflettono i concetti di progettazione degli ascensori azionati da assistenti dell'inizio del XX secolo. Quando gli assistenti furono aboliti, questi gruppi persero la loro intelligenza umana. Tuttavia, i controlli tradizionali con pulsanti su/giù nelle hall e pulsanti di piano nelle auto hanno continuato a essere il sistema operativo standard del gruppo. Senza assistenti, le prestazioni dei gruppi diventavano irregolari e inefficienti. Questo è stato il motivo per cui, in passato, l'uso di auto di grandi dimensioni è diventato un must.

La pianificazione di gruppi con auto di grossa cilindrata divenne consueta. I progettisti non erano consapevoli del fatto che le auto di grandi dimensioni sono intrinsecamente inefficienti e un grande spreco di spazio ed energia. Questo documento dimostra che un nuovo concetto di zonizzazione basato su auto a due o tre piani e controlli intelligenti della destinazione può ridurre i requisiti di spazio per i gruppi fino al 50%, rispetto a quelli degli edifici esistenti.

I controlli intelligenti del gruppo di destinazione si basano sulla relatività intrinseca delle caratteristiche del gruppo. Per informazioni dettagliate su questo argomento, fare riferimento al mio articolo "Pianificazione di gruppi di ascensori per prestazioni ed efficienza ottimali" (ELEVATOR WORLD, 2014 gennaio).

Zonizzazione a strati

Immagina un edificio di 30 piani suddiviso in strati di piani A e B. I due piani inferiori sono piani di ingresso collegati da scale mobili, qui identificati come AØ e BØ. I 28 piani superiori sono composti da 14 coppie di piani A e B. La coppia più bassa è identificata come i piani A1 e B1, la successiva coppia più alta come A2 e B2 e così via. Tutti i piani A formano la zona dell'edificio A e tutti i piani B formano la zona dell'edificio B.

Le due zone sono servite da un gruppo di sei auto a due piani. Il ponte inferiore di ogni carrozza è identificato con il carattere A e il ponte superiore con B. Il ponte A di ogni carrozza serve solo i piani A e il ponte B solo i piani B. Ciò implica che il numero massimo di destinazioni per il gruppo a due piani è 14.

Distanze dal pavimento

Le distanze tra i piani A e B sono di 4 m e corrispondono alla distanza tra i piani A e B delle auto. Le distanze tra un piano B e un piano A possono variare. Questo articolo non prenderà in considerazione alternative per le auto a due piani che possono regolare la distanza tra i loro ponti.

Prestazioni durante il traffico simultaneo di salita e discesa più intenso

Questo articolo valuta le prestazioni del gruppo di sei auto a due piani precedentemente delineato per il traffico simultaneo su e giù del 7% della popolazione per 5 min. Queste condizioni di traffico sono estreme ed è improbabile che si verifichino in un edificio reale. Assumiamo le seguenti caratteristiche:

  • Distanza da AØ a A14 e da BØ a B14: 112 m (14 X 8 m)
  • Velocità del contratto: 6 mps
  • Carico contrattuale: 800 kg per ponte
  • Popolazione: 1,960 persone (28 X 70)

Durante le presunte condizioni di traffico, i controlli intelligenti della destinazione consentiranno il servizio solo verso cinque destinazioni per i viaggi in salita, inclusa la destinazione superiore o inversa. Durante i viaggi in discesa dalla destinazione superiore/inversa, le auto servono altre quattro destinazioni prima di arrivare alla destinazione zero.

Sulla base del numero di fermate consentite, i tempi medi di andata e ritorno (RTT) saranno di 177 s., con un intervallo medio tra le partenze di 30 s. (Tabella 1). Il carico medio sul ponte auto sarà di circa 6.8 passeggeri.

Il tempo richiesto per un tipico viaggio in salita è la somma di cinque tempi di volo porta a porta (DDFT), più i costi di tempo previsti per l'imbarco e lo sbarco del numero medio di 6.8 passeggeri su ciascun ponte auto. I viaggi verso il basso saranno altrettanto lunghi. Gli orari di partenza dal piano zero; il piano superiore; e, infatti, tutti i piani, sono controllati e coordinati dal controllo intelligente della destinazione. Questi controlli operano sulla base di orari per ogni vettura e per ogni viaggio di andata e ritorno. Di conseguenza, tutte le qualità del servizio dipendenti dal tempo sono prevedibili e altamente coerenti.

Numero di passeggeri in aumento e numero probabile di destinazioni

Durante un periodo di 5 min. con una densità di traffico in aumento del 7%, il numero di passeggeri che entrano nell'edificio sarà di 137 (7 X 19.6). Durante un intervallo di 30 s., il numero di passeggeri in arrivo è solo 13.7 (137/300 X 30). La formula matematica per il numero probabile di destinazioni di un gruppo di 13.7 passeggeri che può raggiungere 14 destinazioni restituisce il numero 8.8. La prima vettura in partenza serve cinque destinazioni, il che implica che il 57% del gruppo in arrivo (cioè 7.8 passeggeri) può essere assegnato ai ponti della prima vettura in partenza sulla base del “first come, first paid” fino al numero di fermate consentite è esaurito. Il tempo medio di attesa (AWT) per questi passeggeri sarà di circa 15 s. Il restante 43% dei passeggeri (ovvero 5.9 passeggeri su due piani di ingresso) può avere un massimo di nove destinazioni. Il loro numero probabile di destinazioni è 4.4, il che implica che tutte possono essere assegnate alla seconda vettura successiva in partenza. Questi passeggeri dovranno attendere la partenza della prima vettura, più 30 s. di più fino alla partenza della seconda vettura. Per questi passeggeri, l'AWT è di circa 38 s. (intervallo X 1.25). L'AWT per tutti i passeggeri sarà di circa 25 s. Il tempo di attesa più lungo (ovvero la larghezza di banda del tempo di attesa) sarà di circa 45 s. (intervallo X 1.5).

Durante l'intervallo successivo, un altro gruppo di 13.7 passeggeri in arrivo produrrà nuovamente un sottogruppo del 43% che verrà assegnato alla seconda vettura in partenza. Ovviamente, il carico medio sul ponte auto sarà presto di circa 6.8 persone.

Qualità del servizio per passeggeri a terra

Anche l'assegnazione dei passeggeri a terra a determinate vetture è basata sul “primo arrivato, primo servito” fino ad esaurimento del numero di fermate consentite. Le chiamate a valle che non possono essere assegnate alla prima vettura disponibile verranno assegnate alla seconda vettura disponibile. L'assegnazione di un passeggero in salita o in discesa a una fermata consentita a un'auto che va nella direzione sbagliata ma programmata per invertire la direzione alla fermata successiva può essere utilizzata per migliorare l'efficienza del gruppo. Possiamo tranquillamente presumere che i passeggeri in discesa non sperimenteranno tempi di attesa e di viaggio peggiori di quelli dei passeggeri in arrivo.

Metodo di calcolo conservativo

Il metodo di calcolo di questa valutazione è conservativo, perché presuppone che tutti i viaggi invertano alla destinazione superiore. La formula matematica per le probabili destinazioni presuppone che tutte le popolazioni dei piani e le relative ore di lavoro siano identiche. In un edificio reale, questo non sarà vero; di conseguenza, è probabile che i numeri reali per le destinazioni probabili siano inferiori ai numeri teorici. I tempi ipotizzati per l'apertura e la chiusura della porta sono 4.5 s. e 2 sec. per l'ingresso e l'uscita di ciascun passeggero. Per le auto e le porte più piccole, questi tempi saranno più brevi.

Traffico interpiano

I viaggi diretti tra le destinazioni sono possibili se le destinazioni target sono già programmate come destinazioni consentite o sono ancora disponibili come destinazioni consentite. Se un viaggio diretto non è possibile, un passeggero dell'interpiano verrà informato dell'auto assegnata, come di consueto. In questo caso, il viaggio al piano di destinazione sarà solitamente un viaggio nella cabina assegnata tramite il piano zero per un'auto in discesa o tramite il piano di inversione per un'auto in salita. Si noti che negli edifici multi-tenant, il traffico tra i piani è molto ridotto. Durante i periodi con densità di traffico estrema, si può presumere che sia trascurabile. In condizioni di traffico moderato, la flessibilità del numero di destinazioni consentite e la comunicazione diretta con tutti i passeggeri tramite telefoni cellulari garantiranno un traffico interpiano efficiente.

Prestazioni se le destinazioni consentite vengono aumentate a sei

Se il numero di destinazioni consentite viene aumentato a sei, tutti i dati sulle prestazioni saranno peggiori. L'RTT medio aumenta a 200 secondi e il ponte auto medio carica fino a 7.6 passeggeri. L'AWT aumenta di più di 1 s e la larghezza di banda aumenta di 5 s. Il cambiamento più significativo è il 10-s. aumento dei tempi di percorrenza più lunghi dei passeggeri nelle vetture ai piani di ribaltamento. Ciò incide negativamente sul tempo medio di arrivo a destinazione per tutti i passeggeri con un aumento di 5 s.

Prestazioni in condizioni di traffico moderato

Per “condizioni di traffico moderato” si intende una densità di traffico in salita e in discesa simultanea del 3% della popolazione ogni 5 min. In un edificio reale, è probabile che la densità del traffico sia inferiore durante la maggior parte delle ore di funzionamento.

Durante le presunte condizioni di traffico, i controlli intelligenti della destinazione possono consentire il servizio verso quattro destinazioni durante i viaggi in salita e in discesa. Sulla base di questo numero di fermate consentite, gli RTT medi saranno di 136 s., e l'intervallo medio tra le partenze sarà di 23 s. Il numero medio di passeggeri in arrivo per intervallo è di circa 4.5 passeggeri e il loro numero probabile di destinazioni è quattro. Di conseguenza, tutti i passeggeri possono essere assegnati ai ponti della prima vettura in partenza. I carichi sul ponte auto saranno di circa 2.3 passeggeri. Le AWT per tutti i passeggeri saranno di circa 11 s. I passeggeri in arrivo potrebbero non distribuirsi equamente su entrambi i piani di ingresso, ma queste variazioni non influiranno sull'efficienza del gruppo.

La qualità del servizio di gruppo migliora se il numero di destinazioni consentite viene ridotto da quattro a tre, perché l'RTT medio si riduce a 112 s. e gli intervalli di partenza sono ridotti a 19 s. I carichi medi del ponte auto sono ridotti a 1.8 passeggeri. L'AWT per tutti i passeggeri è ridotto a circa 10 s. La percentuale di passeggeri in arrivo che può essere assegnata alla prima vettura in partenza si riduce a poco meno del 100%. Il cambiamento più significativo è la riduzione di 12 s dei tempi di viaggio più lunghi dei passeggeri nelle auto verso le destinazioni di inversione. Ciò implica che, in media, i passeggeri arrivino a destinazione in circa 6 s. prima. Questi dati sono un'indicazione della flessibilità e delle riserve di prestazioni dei gruppi con controlli di destinazione intelligenti. Spiegano anche perché e come i gestori di edifici possono influenzare la qualità del servizio dei gruppi intelligenti.

Prestazioni durante i picchi di traffico verso l'alto o verso il basso

Il gruppo di sei auto a due piani può servire densità di traffico di punta del 12% consentendo il servizio solo ai quattro piani superiori durante i viaggi in salita. Le discese saranno non-stop (30 s.). Ciò si traduce in RTT medi di 110 s., carichi medi del ponte auto di 7 persone e AWT di 20 s. La larghezza di banda del tempo di attesa sarà di circa 42 s., perché, in teoria, due passeggeri (uno per ponte) in arrivo in un determinato intervallo potrebbero dover essere assegnati alla terza vettura in partenza. I pochi passeggeri in discesa (tipici per condizioni di picco) verranno assegnati alle vetture in salita. Per il traffico di picco, gli stessi metodi produrranno gli stessi risultati.

Risparmio di volume di edificio/riduzioni di ingombro

I vani di servizio di solito occupano l'intera altezza di un edificio alto. Per questo motivo, i confronti delle impronte di configurazioni alternative sono buoni indicatori dei loro requisiti di spazio.

Gli edifici esistenti di 30 piani sono generalmente serviti da un gruppo di quattro auto di piani bassi e alti, ciascuno con un carico contrattuale di 1600 kg. La loro superficie netta interna dei vani è di circa 28 m2 per gruppo. I loro atri e vani di corsa possono raddoppiare i loro requisiti di superficie a 56 m2 per piano e per gruppo. Per due gruppi, il loro requisito di superficie totale massima può essere 2 X 56 X 30 = 3,360 m2. Sui piani senza ingressi, lo spazio della lobby può essere ridotto allo spazio del corridoio, con un risparmio di circa 14 m2 per piano (ovvero, su 28 piani, per un totale di 392 m2). In questo caso, il loro fabbisogno di superficie totale è ridotto a 2,968 m2.

Anche la superficie netta dei vani interni del gruppo a due piani a sei posti è di 28 m2. Compresi atri e recinti. La sua superficie totale richiesta può raggiungere i 56 m2. Il requisito di superficie totale di questo gruppo sarebbe 30 X 56 = 1,680 m2. Pertanto, la superficie aggiuntiva che risulta dall'applicazione di controlli di destinazione intelligenti e la suddivisione in zone a strati per l'edificio di 30 piani di questo studio è di 2,968 – 1,680 = 1,288 m2. Questi guadagni di superficie aumentano esponenzialmente con l'altezza di un edificio, perché i vani per i piani superiori aggiuntivi riducono le aree affittabili dei piani inferiori. Ulteriori risparmi sull'ingombro per i gruppi con controlli intelligenti della destinazione possono essere possibili a causa di lobby più piccole in vista di pochi passeggeri in attesa e configurazioni in linea.

Simulazione del traffico e garanzie di esecuzione contrattuale

Fino ad ora, la simulazione del traffico è stata utilizzata per rivelare i parametri di prestazione di gruppi specifici con controlli di gruppo proprietari per condizioni di traffico presunte. In futuro, il ruolo della simulazione del traffico sarà molto diverso, perché le qualità del servizio dipendenti dal tempo e le capacità di trasporto su/giù dei gruppi con controlli di destinazione intelligenti sono prevedibili per qualsiasi combinazione di densità di traffico su/giù. Ciò implica che le qualità del servizio di gruppo possano essere garantite contrattualmente.

Di conseguenza, i gruppi intelligenti non richiedono la simulazione del traffico per divulgare i dati sulle prestazioni. Tuttavia, la simulazione del traffico può essere utilizzata per la conferma indipendente delle qualità del servizio calcolate durante la fase di progettazione dell'edificio. È probabile che le garanzie di qualità del servizio per una gamma di densità di traffico definite diventino un elemento standard dei futuri contratti di ascensori. Questi metodi implicano anche che la simulazione del traffico può essere utilizzata per verificare la funzionalità dei controlli di gruppo intelligenti. Se la simulazione del traffico non fornisce i dati sulle prestazioni calcolate/previste, qualcosa non va nel sistema di controllo.

Gruppi con auto a più piani

Gli edifici futuri possono essere serviti da gruppi con otto o più auto a più piani che servono molti piani con una modalità di funzionamento dell'auto simile a un paternoster. Questi gruppi possono essere visti come una catena di auto collegate da una stringa software, invece che da catene a rulli. Durante il traffico intenso, la fila di auto ruota più velocemente, perché le auto fanno meno fermate. Questi gruppi saranno caratterizzati da intervalli molto brevi e tempi di attesa e di viaggio. Le auto possono essere piccole, perché il numero di passeggeri per ponte sarà molto basso. L'esperienza del traffico verticale sarà molto diversa, rispetto a quella degli edifici esistenti. Queste configurazioni potrebbero essere un argomento per un altro articolo.

 Si noti che le auto a più piani consentono anche edifici alti su piccoli cantieri. I condomini serviti da due o tre auto a due o tre piani saranno pratici ed economici.

Conclusioni

La scoperta della relatività intrinseca delle caratteristiche di gruppo è stata uno shock per l'autore, e questo potrebbe valere per molti altri nel settore degli ascensori. In particolare per quelli di noi che hanno cercato di risolvere questo problema con algoritmi complicati, calcoli del traffico, analisi del traffico e simulazione del traffico, la domanda che rimane è: "Perché la relatività era un problema così sfuggente?" La risposta breve: le prestazioni di gruppi di ascensori sono un problema quadridimensionale, in cui il tempo è la quarta dimensione.

I “costi” di tempo controllano tutti gli aspetti della performance del gruppo, perché ogni sosta provoca una grande perdita di tempo. Le auto devono rallentare e fermarsi, le porte devono aprirsi, i passeggeri entrano e/o escono, le porte si chiudono e l'auto deve ripartire e accelerare. Questi costi di tempo spiegano perché il controllo del numero consentito di fermate controlla tutte le caratteristiche del gruppo. Questo semplice fatto è alla base dei controlli intelligenti del gruppo di destinazione.

I controlli intelligenti del gruppo di destinazione possono migliorare il ruolo degli appaltatori di ascensori nel settore edile. Probabilmente saranno i fornitori di sistemi intelligenti di gestione degli edifici. L'insicurezza rispetto alla pianificazione e alle prestazioni del gruppo viene eliminata. Le configurazioni di gruppo definiranno l'altezza massima e l'efficienza degli edifici futuri.

Non è consigliabile ignorare il potenziale di innovazione dei controlli intelligenti sulla destinazione (ossia, l'uso continuato di controlli di gruppo che non controllano il numero di fermate consentite e, di conseguenza, non facilitano le operazioni ottimali dell'auto e le garanzie di prestazione contrattuale). Gli ascensori sono già il cuore pulsante degli edifici alti; l'autore suggerisce che i gruppi intelligenti diventeranno anche il cervello dei futuri edifici intelligenti. Apprezzerebbe molto le reazioni e le domande dei lettori tramite EW at [email protected]

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