Simulace moderních výtahových systémů

Určitě jste už někdy ve svém životě použili výtah, takže nemusím vysvětlovat jak vypadá a k čemu slouží. Přestože lidstvo používá výtahy již dlouho, tak se pořád zabývá vymýšlením nových typů výtahů a zlepšováním jejich efektivity, aby lidé nemuseli na výtah příliš dlouho čekat. Ve vysokých budovách je nutné zajistit velkou kapacitu výtahů a výtahy zaujímají významnou část budovy. Tento prostor nelze využít k obytným, kancelářským ani obchodním účelům a tedy je ekonomicky ztrátový. Stavební firmy se chtějí prostor pro výtahy minimalizovat.

Ve většině dnešních výtahů je jen jedna (jedno-patrová) kabina v celé šachtě, což v budově vysoké několik desítek pater je obrovské plýtvání místem. Proč tedy nedat do každé šachty dvě kabiny? Tyto kabiny se mohou pohybovat nezávisle na sobě (tzv. double-car) nebo být napevno spojené a představovat dvou-patrový výtah obsluhující dvě sousední patra najednou (tzv. double-deck). Pochopitelně je daleko jednodušší zkonstruovat double-deck, který se již v řadě budovách využívá. Double-car je technicky daleko složitější a je nutné zajistit, aby do sebe kabiny nenarazily.

Nemá smysl dávat do jedné šachty více kabin, protože by byl jejich pohyb velmi omezený a nemohli by pořádně obsluhovat přízemí. Můžeme se ale inspirovat páternosterem, který z bezpečnostních důvodů zakázán instalovat v nových budovách. Dáme vedle sebe dvě šachty a do nich několik kabin, které se v jedné šachtě pohybují nahoru a v druhé dolů. Dojede-li kabina úplně nahoru, tak se přesune do druhé šachty, a obráceně. Všechny kabiny vypadají jako u klasického výtahu - mají dveře, které se otevřou až výtah zastaví a zavřou než se dá výtah dohromady. Jednotlivé kabiny se mohou pohybovat nezávisle, ale nesmí do sebe narazit. Tento systém je anglicky zvaný loop. Další popis.

Cílem následujících prací není navržení ani postavení těchto výtahů ani počítání jejich vlivů ekonomiku. Hlavní otázkou je, kolik lidí dokáží tyto výtahy přepravit, jak dlouho musí lidi čekat na výtah a navržení algoritmu na řízení výtahů.

Představte si, že znáte

  • kolik má budova pater
  • výšku pater
  • maximální rychlost, zrychlení a jerk kabin výtahů
  • počet šachet
  • jak dlouho se otevírají a zavírají dveře výtahu
  • průměrnou dobu nástupu a výstupu pasažéra
  • kolik procent pasažérů cestuje mezi každou dvojicí pater
  • počet pasažérů
  • další podobné parametry
Navrhněte a implementujte on-line algoritmus pro řízení výtahů. Program na začátku dostane výše uvedené parametry a za běhu dostává informace, odkud a kam jednotlivý pasažéři cestují. Program rozhoduje o tom, který výtah má kam jet a jaký výtah má daný pasažér použít.

Určit optimální systém výtahů je ale nutné už při návrhu budovy, protože do stojící budovy už není možné přidat další šachtu ke zvýšení přepravní kapacity. Je tedy nutné umět odhadnout kolik pasažérů zvládne daný systém přepravit a jak dlouho budou muset pasažéři čekat. Při navrhování nové budovy jsou pak dány odhady na počet pasažérů a je třeba navrhnout vhodný systém výtahů. Cílem práce je navrhnout vhodný systém výtahů.