JP7062060B2

JP7062060B2 - マルチカーエレベータシステム、及びチャネル選択方法

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Publication number: JP7062060B2
Application number: JP2020526746A
Authority: JP
Inventors: 元神崎; 利行齋藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: CN112166084A; WO2020003369A1; JPWO2020003369A1; CN112166084B

Description

本発明は、マルチカーエレベータシステムに係り、特に無線通信のチャネル選択技術に関する。

近年エレベータなどの昇降機には、ビル内輸送力、利便性向上が求められ、縦横移動可能なエレベータ(Thyssen社MULTI）や、主索を二次導体としたリニアモータで駆動する、循環マルチカーエレベータシステムなどの開発が進められている。超高層ビル、大型ビルの建築は増加しており、このような大規模なビルにおいて、面積当りの輸送力が高いマルチカーエレベータシステムは有用である。このようなマルチカーエレベータシステムにおいては、エレベータカー（以下、かごと称する）が通る昇降路の空間に複数のかごが存在するため、かごを駆動制御する制御装置と複数のかごとの間の通信は有線、無線を問わず複雑化する。

関連する先行技術として、循環型マルチカーエレベータシステムを開示した特許文献１や、マルチカーエレベータシステムの通信制御に関する特許文献２などがある。特許文献２では、制御装置（１０８）、各かごに設置する通信装置（１１０ａ、１１０ｂ）、通信装置と制御装置との通信を行うためのフィーダ線（１１２）などを備え、複数の通信装置がフィーダ線を介して制御装置と通信する技術を開示している。

特開２００９－１８９１２号公報国際特許公開番号ＷＯ２０１５０２４９８８

つり合い式循環型マルチカーエレベータは、上昇専用および下降専用の昇降路の上端及び下端をそれぞれ連結してリング状の昇降路を構成し、このリング状の昇降路の対角線上の位置に対となるかごを連結する循環ループを設けて、運行できるようにし、釣り合いおもりを不要とする。また、昇降路内に複数の循環ループを設けて、循環ループで連結されるかごの組を複数にし、これらかごの組を独立して運行できるようにすることもでき、これにより乗客の乗降による停止を減らし、単位面積あたりの輸送力を増大することができる。

このような循環型マルチカーエレベータシステムにおいて、制御装置と各かごの通信装置との間の通信をフィーダ線で行う場合の煩雑さを避けるため、フィーダ線に代え無線通信を利用しようした場合、限られた空間を構成する昇降路中に通常のエレベータに対し、存在するかごの数が多く、通信速度が必要である。しかしながら、無線通信は同一空間内で限られた周波数を共有するため、通信速度が圧迫され必要な信号通信を行えない場合がある。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、制御装置とかごの間の必要な信号通信を安定して行うことが可能なマルチカーエレベータシステム、及びチャネル選択方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、マルチカーエレベータシステムであって、昇降路のループに配置される一対のかごと、昇降路の最上部、最下部に設置されるアンテナが接続され、かごの昇降を制御する制御装置からなり、かごは、その上下に設置される一対のアンテナと、ループのかご位置を検出するかご位置検出部と、無線通信のチャネルを選択するチャネル選択部と、かご位置に基づき、一対のアンテナの一方を選択するアンテナ選択部と、選択されたチャネルとアンテナを使って無線信号を送信する無線信号送信部とを備える構成のマルチカーエレベータシステムを提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、マルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法であって、マルチカーエレベータシステムは、昇降路のループに配置され、上下に設置される一対のアンテナをそれぞれ有する一対のかごと、昇降路の最上部、最下部に設置されるアンテナが接続され、かごの昇降を制御する制御装置とを備え、かごは、ループのかご位置を検出し、かご位置に基づき、一対のアンテナの一方を選択し、無線通信のチャネルを選択し、選択されたアンテナとチャネルを使って無線信号を送信するマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法を提供する。

マルチカーエレベータシステムの昇降路内の無線通信の周波数を有効活用して必要な信号通信を確保できる。

実施例１に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの一対のかごが採る位置を説明するための図。実施例１に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの一対のかごが採る他の位置を説明するための図。実施例１に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムのかごの機能構成例を示すブロック図。実施例１に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムのチャネル選択処理を説明するためのフローチャートを示す図。実施例２に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムのかごの機能構成例を示すブロック図。実施例２に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムのチャネル選択処理を説明するためのフローチャートを示す図。実施例１、２に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムのアンテナの選択処理を説明するためのフローチャートを示す図。実施例１、２に係る、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムで選択されるチャネル例を示す図。

以下、図面に従い本発明を実施するための種々の形態を順次説明する。なお、異なる図面において、同一の数番は同一物を示す。

実施例１は、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステム、及びそのチャネル選択方法の実施例である。すなわち、マルチカーエレベータシステムであって、昇降路のループに配置される一対のかごと、昇降路の最上部、最下部に設置されるアンテナが接続され、かごの昇降を制御する制御装置からなり、かごは、その上下に設置される一対のアンテナと、ループのかご位置を検出するかご位置検出部と、無線通信のチャネルを選択するチャネル選択部と、かご位置に基づき、一対のアンテナの一方を選択するアンテナ選択部と、選択されたチャネルとアンテナを使って無線信号を送信する無線信号送信部とを備えるマルチカーエレベータシステムの実施例である。また、マルチカーエレベータシステムは、昇降路のループに配置され、上下に設置される一対のアンテナをそれぞれ有する一対のかごと、昇降路の最上部、最下部に設置されるアンテナが接続され、かごの昇降を制御する制御装置とを備え、かごは、ループのかご位置を検出し、かご位置に基づき、一対のアンテナの一方を選択し、無線通信のチャネルを選択し、選択されたアンテナとチャネルを使って無線信号を送信するマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法の実施例である。

本実施例のつり合い式循環型マルチカーエレベータシステムでは、昇降路の最上部、最下部、例えば最上位階の天井と、最下位階の床に同様の無線通信用のアンテナを配置し、マルチカーエレベータシステムの制御装置に接続する。また、昇降路のループの対角線位置に一対のかごを配置し、各かごの上下に無線通信用のアンテナを配置する。各かごは自かご位置によって伝送経路を決定し、決定された伝送経路に基づいてその上下に配置されたアンテナの一方を選択して無線通信を行う。すなわち、各かごは自かご位置によって、天井に近いアンテナと床に近いアンテナのいずれかを使って無線通信する。自かごが天井又は床に近いと判断したら、他かごの無線通信のチャネルを把握し、他かごと同じチャネルを使用する。また、自かごが昇降路の中間近傍に位置すると判断したら、他かごと違うチャネルを使用する。

本実施例における無線通信として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１などの無線ＬＡＮ関連規格で規定されたものなどを利用する。本明細書において、無線通信のチャネルとは、無線通信に割り当てられた周波数帯域内のチャネルであり、チャネルＡ、チャネルＢという場合、異なるチャネルを使用するのであれば、割り当てられた周波数帯域は、同じ周波数帯域でも、異なる周波数帯域でもよい。

図１に本実施例のつり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの構成、及び一対のかご位置の一例を示す。同図において、制御装置である制御盤１０は、天井２０に配置されているがそれに限定されず、他の場所に配置しても良い。制御盤１０はその内部に、図示を省略した、各かごの昇降制御用プログラムを実行可能な中央処理部（ＣＰＵ）を含むコンピュータを備えている。

天井２０、床２１には制御盤１０に接続される無線通信用の一対のアンテナ２０１と２０２、一対のアンテナ２１１と２１２を配置する。アンテナ２０１、２０２、２１１、２１２で送受信される信号は、信号線３０などを介して、制御盤１０に入力、或いは制御盤１０から出力される。

本実施例の昇降路内には、循環型のループ２２が設置され、このループ２２の対角線の位置に一対のかご１１、１２が配置される。かご１１、１２には、それぞれの上下にアンテナ１１１、１１２、１２１、１２２を設置する。好適にはアンテナ２０１とアンテナ２１１は、昇降路のループ２２の右側のレーンに位置するかごとの間の無線通信に使用され、アンテナ２０２とアンテナ２１２は、昇降路のループ２２の左側のレーンに位置するかごとの間の無線通信に使用される。なお、本実施例においては、一本のループ２２を使って一対のかご１１、１２を配置する場合を図示して説明するが、昇降路内にそれぞれ一対のかごが配置された複数本のループを設置することもできる。

対角線上に配置されたかご１１、１２は、かご位置によって伝送経路を決定し、決定された伝送経路に基づき、その上下に配置されたアンテナの一方を選択して無線通信を行う。図１の右側のレーンに位置するかご１１の場合、その位置が天井２０に近いため、かご１１の上部のアンテナ１１１と、天井２０のアンテナ２０１を使って、実線矢印で示す伝送経路で制御盤１０との間の無線通信を行う。同様に、左側のレーンに位置するかご１２の場合、その位置が床２１に近いため、かご１２の下部のアンテナ１２２と床のアンテナ２１２を使い、実線矢印で示す伝送経路で、信号線３０を経由して制御盤１０との間の通信を行う。かご１１、１２は、自かごが天井又は床に近い場合、他かごの無線通信のチャネルを把握し、他かごと同じチャネルを使用する。その結果、図１のかごの配置状態の場合、かご１１、１２が無線通信で使うチャネルは同一となる。

一方、図２に示す位置に一対のかご１１、１２がある場合、かご１１、１２は、自かごがループ２２の左右のレーンのほぼ中間に位置すると判断し、両者間の信号通信の干渉を避けるため、他かごと違うチャネルを使用する。同図の場合において、かご１１がアンテナ１１１、アンテナ２０１を使い、チャネルＢで信号通信を行っているとすると、かご１２はアンテナ１２２、アンテナ２１２を使い、チャネルＢとは異なるチャネルＡを使って信号通信を行う。

図３に本実施例のかごの機能構成例、すなわち、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの各かごが備えるチャネル選択、伝送経路選択機能の構成の一例を示す。かご１２も同様の機能構成を備えている。かご１１は、レーザーや超音波などを使って昇降路中の自かごの位置を検出するかご位置検出部１１３と、その検出結果に従いチャネル選択するチャネル選択部１１５と、チャネル選択部１１５の選択したチャネルを使って無線信号を送信する無線信号送信部１１６と、制御盤１０との間の無線通信を行うアンテナ１１１、１１２の何れかを選択するアンテナ選択部１１７とからなる。

かご位置検出部１１３は、昇降路中の自かご位置、すなわち昇降路の最上部である天井２０や、最下部である床２１との距離を例えばレーザーを使って検出する。かご位置検出部１１３は検出したかご位置に基づき、信号誤りが小さくなる伝送経路、すなわち通信方向を決定し、アンテナ選択部１１７が決定した通信方向に対応するアンテナ１１１、１１２のいずれか一方を選択するよう指示する。

また、検出したかご位置に基づき、チャネル選択部１１５に使用するチャネルを選択するよう指示する。チャネル選択部１１５は、例えばＣＰＵが実行するプログラムの処理で実現することができる。無線信号送信部１１６は、チャネル選択部１１５で選択されたチャネルと、アンテナ選択部１１７で選択されたアンテナを使って、制御盤１０に向けた無線信号送信、更には制御盤１０からの無線信号受信を行う。

図４に、図３の構成の本実施例のマルチカーエレベータシステムの各かご１１、１２が実行するチャネル選択処理フローの一例を示す。動作を開始（Start）すると、かご位置検出部１１３から自かごの位置を取得し（Ｓ４１）、自かごの位置がループ２２の左側のレーンか否かを判断する（Ｓ４２）。ループ２２の左側のレーンに位置する（Yes）と判断した場合、自かごの高さ（ｘ）がシャフトの高さ（Ｈ）の中間近傍か否かを判断する（Ｓ４３）。ここでシャフトの高さ（Ｈ）が、天井２０と床２１との間の距離に等しい場合、自かごの高さ（ｘ）が（Ｈ／２±ｔｈ）の間にあることは、自かごが昇降路のループ２２の中間近傍に位置することを示している。ここでｔｈは適宜に設定される閾値であり、他かごが使用するチャネルの無線通信の干渉の程度などを勘案して予め設定する。そして、例えばかご１２は、自かごが昇降路の中間近傍にある(Yes)場合、チャネルＡを使用する（Ｓ４４）。一方、自かごが左側のレーンになく（No）、右側のレーンの場合、あるいは自かごが左側のレーンであって、その高さ（ｘ）がシャフトの高さ（Ｈ）の中間近傍でない（No）場合、チャネルＢを使った右側のレーンの他かご１１の無線通信の干渉が影響ないと判断し、同じくチャネルＢを使用する（Ｓ４５）。

図７に、図３の構成の各かご１１、１２が実行するアンテナ選択処理フローの一例を示す。動作を開始（Start）すると、かご位置検出部１１３から自かごの位置を取得し（Ｓ７１）、自かごの高さ（ｘ）がシャフトの高さ（Ｈ）の中間より低いか否かを判断する（Ｓ７２）。そして、自かごが昇降路のループ２０の中間より下にある(Yes)場合、下向きのアンテナ１１２を選択する（Ｓ７３）。一方、自かごの高さ（ｘ）が中間より上にある（No）の場合、上向きのアンテナ１１１を選択する（Ｓ７４）。これにより、各かごは自かごの位置に基づき、信号誤りが小さくなる伝送経路、通信方向を選択することができる。

図８は本実施例のマルチカーエレベータシステムの各かごが自かごの位置に基づき選択するチャネルを模式的に示している。上述したように、ループ３０の右側のレーンに位置するかご１１がチャネルＢを使用している場合、左側のレーンに位置する他のかご１２は、天井２０、床２１に近い位置にいる間はチャネルＢを使用し、昇降路の中間近傍に位置する間のみチャネルＡを使用する。これにより、各かごは、昇降路内の無線通信の周波数を干渉に影響されることなく有効活用して、必要な信号通信量を確保できる。

実施例２は、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの各かごが、他かごの無線通信の干渉量を測定、考慮してチャネル選択を行う構成の実施例である。すなわち、自かごのチャンネルの干渉電力を測定する干渉測定部を備え、干渉測定部が測定した干渉電力に基づきチャネル選択を行う構成のマルチカーエレベータシステムの実施例である。

図５は本実施例のかごの機能構成図を示し、図３の構成と比較し、干渉電力を測定する干渉測定部１１４が新たに追加され、チャネル選択部１１５は干渉測定部１１４の測定結果に基づき、チャネル選択を行う。

図６は、図５の構成の各かご１１、１２のチャネル選択部１１５が実行するチャネル選択処理フローの一例を示す。動作を開始（Start）すると、干渉測定部１１４から自チャンネルの干渉電力を取得する（Ｓ６１）。そして、自かごの位置がループ２２の左側のレーンか否かを判断する（Ｓ６２）。左側のレーンに位置する（Yes）と判断した場合、自チャネルの干渉電力Ｐ_Ｉが設定した閾値Ｐ_ｔｈより大きいか否かを判断し（Ｓ６３）、閾値より大きい（Yeｓ）場合、チャネルＡを使用する（Ｓ６４）。一方、自かごの位置が左側のレーンでなく（No）、右側のレーンの場合、及び干渉電力Ｐ_Ｉが閾値Ｐ_ｔｈより大きくない場合（No）、チャネルＢを使用する（Ｓ６５）。なお、本実施例における図５の構成の各かご１１、１２が実行するアンテナ選択処理フローは、実施例１同様、図７の処理フローとなるので、ここでは説明を省略する。

図８は、実施例２のつり合い式循環型マルチカーエレベータシステムの各かごが干渉測定部１１４の測定結果に基づき選択するチャネルを模式的に示している。ループ３０の右側のレーンに位置するかごが常にチャネルＢを使用するとした場合、左側のレーンに位置する他のかごは、天井２０、床２１に近い位置にいる間はチャネルＢを使用し、一対のかごの無線通信の干渉が所定の閾値以上となる、昇降路の左側のレーンの中間近傍に位置する間のみチャネルＡを使用することにより干渉を避ける。このように、つり合い式循環型マルチカーエレベータシステムでは、一対のかごが昇降路の中間近傍に位置する場合、自かごの位置と他かごの位置が接近して干渉が大きくなるので、実施例１と同様、図８に示すチャネル選択結果となる。これにより、実施例２においても、ループ３０の対角線上にある一対のかご１１，１２は、他かごの無線通信からの干渉を受けることなく、必要な信号通信量を確保できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、各かごが備えるチャネル選択部１１５、更にはアンテナ選択部１７などを制御装置である制御盤１０のＣＰＵが実行するようプログラムを構成することも可能である。

なお、上述した各構成、機能、通信方向選択部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。

１０制御盤
１１、１２かご
１１１、１１２、１２１、１２２、２０１、２０２、２１１，２１２アンテナ
１１３かご位置検出部
１１４干渉測定部
１１５チャネル選択部
１１６無線信号送信部
１１７アンテナ選択部
２０天井
２１床
２２ループ
３０信号線

Claims

マルチカーエレベータシステムであって、
昇降路のループに配置される一対のかごと、
前記昇降路の最上部、最下部に設置される複数のアンテナが接続され、前記かごの昇降を制御する制御装置とからなり、
前記かごは、
その上下に設置される一対のアンテナと、
前記ループのかご位置を検出するかご位置検出部と、
無線通信のチャネルを選択するチャネル選択部と、
前記かご位置に基づき、前記一対のアンテナの一方を選択するアンテナ選択部と、
選択されたチャネルとアンテナを使って無線信号を送信する無線信号送信部と、を備え、
前記チャネル選択部は、
前記かご位置が前記昇降路の最上部、あるいは最下部の近くの場合、前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと同一のチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項１に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記チャネル選択部は、
前記かご位置が前記昇降路の中間近傍の場合、前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと異なるチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項１に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記アンテナ選択部は、前記かご位置が前記昇降路の中間位置より低い場合、前記一対のアンテナの内、下向きのアンテナを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項１に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記アンテナ選択部は、前記かご位置が前記昇降路の中間位置より低くない場合、前記一対のアンテナの内、上向きのアンテナを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項１に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記かごは、
自かごのチャンネルの干渉電力を測定する干渉測定部を備える、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項５に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記チャネル選択部は、前記干渉測定部が取得した前記干渉電力が所定値より大きい場合、前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと異なるチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項５に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記チャネル選択部は、前記干渉測定部から取得した前記干渉電力が所定値より大きくない場合、前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと同じチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項１に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記昇降路の最上部、最下部に設置される複数のアンテナは、前記最上部に設置される一対のアンテナと、前記最下部に設置される一対のアンテナを含む、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
請求項８に記載のマルチカーエレベータシステムであって、
前記最上部と前記最下部にそれぞれ設置される前記一対のアンテナの内、一方のアンテナは、前記ループの右側のレーンに位置する前記かごの無線通信を行うため使用され、他方のアンテナは、前記ループの左側のレーンに位置する前記かごの無線通信を行うため使用される、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステム。
マルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法であって、
前記マルチカーエレベータシステムは、昇降路のループに配置され、上下に設置される一対のアンテナをそれぞれ有する一対のかごと、前記昇降路の最上部、最下部に設置される複数のアンテナが接続され、前記かごの昇降を制御する制御装置とを備え、
前記かごは、
前記ループのかご位置を検出し、
前記かご位置に基づき、前記一対のアンテナの一方を選択し、
無線通信のチャネルを選択し、
選択されたアンテナとチャネルを使って無線信号を送信し、
前記かご位置が前記昇降路の最上部、あるいは最下部の近くの場合、
前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと同一のチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法。
請求項１０に記載のマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法であって、
前記かご位置が前記昇降路の中間近傍の場合、前記一対のかごの他かごが使用するチャネルと異なるチャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法。
請求項１０に記載のマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法であって、
前記かご位置が前記昇降路の中間位置より低い場合、前記一対のアンテナの内、下向きのアンテナを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法。
請求項１０に記載のマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法であって、
前記かご位置が前記昇降路の中間位置より低くない場合、前記一対のアンテナの内、上向きのアンテナを選択する、
ことを特徴とするマルチカーエレベータシステムのチャネル選択方法。