随着城镇化的飞速发展,日趋增多的城市人口对城市建筑等基础设施带来了巨大的压力,为了满足人们在精神层面对大空间建筑的需求,城市的建筑规模正在逐步扩大。电梯的出现解决了高层建筑中垂直方向的自动化运输问题,但普通电梯仅能垂直运行,无法实现水平方向的运载,当电梯井道距离目的地较远时,乘客将会花费较长的时间行走至目的地。因此,对于横移电梯的研究是提高大跨度高层建筑内乘客水平移动效率和建筑空间流动性的重要途径,也是促进建筑规模发展、缓解城市建筑压力,助力城镇化发展的重要措施。为了解决大跨度高层建筑内电梯乘客水平移动效率低的问题,针对电梯结构进行创新设计,提出多路径循环式电梯创新设计方案,对轿厢运行路径合理规划,减少水平移动轿厢对垂直移动轿厢的影响,提高乘客在建筑内的水平移动效率。并对大跨度建筑中乘梯客流类型、电梯客流模型、电梯交通模式等方面进行研究,提出多路径循环式电梯调度策略,解决不同类型轿厢的运行冲突,合理规划轿厢的运行顺序,实现了电梯安全、有序和高效地运行。主要研究内容包括以下几方面:(1)基于TRIZ理论对电梯结构进行创新设计,通过功能分析和因果分析对电梯无法提供高效地水平方向运载问题进行分析和描述,通过物-场模型和冲突分析对问题进行求解,最终得出了多路径循环式电梯设计方案,并对设计过程中的关键技术和部件进行了研究与探讨。为了实现对多轿厢电梯系统的实时调度与控制,降低由于轿厢数量增加而加剧的轿厢调度和控制过程的复杂性,提出了基于数字孪生的多路径循环式电梯调度框架和基于孪生数据驱动的电梯闭环控制系统。(2)针对多路径循环式电梯结构,对不同类型的乘梯客流特点进行了分析,确定电梯典型交通模式和各类交通模式下的客流参数。基于泊松分布和蒙特卡洛方法建立了多路径循环式电梯客流模型,生成各类交通模式下的乘梯客流数据,为电梯客流预测系统和交通模式识别系统提供有效的训练数据。为了给调度系统提供准确的参考数据,基于BP神经网络建立了多路径循环式电梯客流预测系统,基于自适应模糊神经网络建立了多路径循环式电梯交通模式识别系统,实现了对下一时段客流特征值所对应电梯交通模式的有效识别,降低了调度系统的滞后性。(3)为了保证电梯高效、安全和有序地运行,提出了多路径循环式电梯调度策略,实时响应乘客的呼梯指令协调各轿厢之间的运行,避免发生碰撞事故。为了降低轿厢空行程所造成资源浪费,基于电梯交通模式预测值分配轿厢数量和初始位置,在循环井道内放置合适数量的轿厢参与输送任务。为了提高电梯的运行效率,提出了基于最短路径的电梯派梯策略,动态响应乘客的呼梯请求,指派最优轿厢完成输送任务。基于安全距离建立了多轿厢跟驰模型和多路径循环式电梯编队避撞策略,通过多轿厢跟驰模型计算各轿厢之间的行驶速度,实现了多轿厢之间的安全、平稳运行。(4)为了验证多路径循环式电梯调度策略和电梯运行效率,开发了多路径循环式电梯运行仿真平台,验证电梯调度策略在轿厢分配、编队避撞和派梯规划等方面的运行效果,对比多路径循环式电梯、循环式多轿厢电梯和普通双联电梯的乘客在不同客流密度和横移距离下的候梯时间和到达时间等数据,验证多路径循环式电梯对乘客移动效率的提升。仿真结果表明,多路径循环式电梯适应于横移距离长、横移密度大的场合,能够有效提升乘客的水平移动效率,且横移轿厢的运行不会对垂直移动乘客的移动效率产生明显地影响。所提出的多路径循环式电梯结构能够有效地解决大跨度高层建筑内人员水平移动效率低的问题,节约乘客在建筑内水平移动所花费的时间,从而提升大跨度高层建筑的空间流动性和舒适性,使建筑变得更加的人性化和智能化。综上所述,多路径循环式电梯的研究立足于缓解城市建筑压力的实际需求,结合TRIZ、数学建模和神经网络等理论解决电梯在垂直和水平方向高效地自动化运载问题,具有较高的理论研究价值和较强的实用性,为横移电梯的研究提供了思路和参考。