Optimization Models and Numerical Algorithms for an Elevator Group Control System

Tutkimustuotos

Tutkijat

  • Janne Sorsa

Organisaatiot

Kuvaus

Hissien ryhmäohjauksen päätehtävänä on lähettää hissi palvelemaan jokaista matkustajien antamaa kutsua. Uusia matkustajia voi saapua auloihin hissien suorittaessa sen hetkisiä tehtäviään, minkä vuoksi ryhmäohjauksen optimointitehtävä on dynaaminen. Ryhmäohjaus reagoi muuttuvaan tilanteeseen ratkaisemalla kutsunjakelutehtävän päivitetyillä tilatiedoilla uudestaan alle sekunnin välein. Mallissa ratkaistaan hissien reitit minimoimalla esimerkiksi matkustajien odotus- tai matkustusaikoja. Reittien perusteella ryhmäohjaus lähettää hissit palvelemaan kutsuja. Tässä väitöskirjassa kutsunjakelutehtävä mallinnetaan kaksitasoisena, dynaamisena, stokastisena, monitavoitteisena ja kokonaislukuoptimointitehtävänä. Kaksitasoinen lähestymistapa perustuu tyypillisen hissijärjestelmän hajautettuun rakenteeseen. Jokaisella hissillä on oma ohjausjärjestelmänsä perustoiminnoilleen. Ryhmäohjaus puolestaan optimoi hissiryhmän yhteisten kutsujen palvelun. Kaksitasomallissa ylätaso vastaa ryhmäohjausta ja jakaa kutsut hisseille. Erillisissä alatason tehtävissä ratkaistaan kunkin hissin reitti annettujen kutsujen palvelemiseksi. Kutsunjakeluun liittyy epävarmuus lähitulevaisuudessa saapuvista matkustajista. Esitetyssä stokastisessa mallissa ennustetaan kutsujen takana olevien henkilöiden lukumäärää sekä täysin uusia kutsuja. Mallissa huomioidaan ensimmäistä kertaa matkustajien taipumus liikkua usein ryhmissä. Epävarmuudet mallinnetaan erikseen useissa skenaarioissa, mikä tekee mallista robustin optimointitehtävän. Kutsunjakelu on luonteeltaan vaikea kokonaislukuoptimointitehtävä, jonka tarkkaan ratkaisemiseen tarvittava aika kasvaa eksponentiaalisesti tehtävän koon kasvaessa. Keskeisin ratkaisumenetelmä on geneettinen algoritmi, jota käytetään myös hissien ryhmäohjauksen reaaliaikaisessa optimoinnissa. Kutsunjakelu mallinnetaan myös kokonaislukutehtävänä ja ratkaistaan tarkalla algoritmilla, joita voidaan hyödyntää vertailuissa muihin lähestymistapoihin ja teoreettisiin tutkimuksiin. Tässä väitöskirjassa kehitetty ryhmäohjaus otettiin käyttöön maailman ensimmäisenä kaksikoristen hissien kohdekutsuohjauksena. Nykyiset kohdekutsuohjaukset eivät kuitenkaan toimi parhaalla mahdollisella tavalla, koska välitön kutsunjakelu ei anna mahdollisuutta uudelleenoptimointiin. Eräänä ratkaisuna tutkittiin viivästettyä kutsunjakelua, jossa kutsun palveleva hissi voidaan vaihtaa toiseen. Viivästetty kutsunjakelu kohdekutsuohjauksessa vaatii kuitenkin uudenlaisia yhteisiä opastuslaitteita matkustajille. Ensimmäinen tällainen järjestelmä otetaan käyttöön lähitulevaisuudessa. Tulosten mukaan viivästetty kutsunjakelu parantaa matkustajien palvelutasoa merkittävästi. Tekniikan avulla voitaneen saavuttaa suurempia tilansäästöjä korkeissa rakennuksissa kuin nykykäytäntö sallii.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
  • Harri Ehtamo

    , Valvoja
  • Siikonen, Marja-Liisa, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7540-2
Sähköinen ISBN978-952-60-7539-6
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • kaksitasoinen optimointi, stokastinen optimiohjaus, robusti optimointi, geneettinen algoritmi, simulointi, hissien kutsunjakelu, kaksikorinen hissi, kohdekutsuohjaus

ID: 17674415