Lift Report

Mit diesem Beitrag wird die Vorstellung einer Methodologie für die Erhebung der Verkehrsströme in Gebäuden bezweckt, damit die erhobenen Daten (i) generalisiert und auf andere Gebäude angewendet und (ii) für die Erstellung eines Simulationsmodells des vorhandenen Aufzugsverkehrs verwendet werden können.

Häufig werden die für die Verkehrsanalyse eingesetzten Geräte mit der Aufzugssteuerung verknüpft oder dort eingebaut. Sie zeichnen die Zeiten auf, die für den Aufbau und den Ablauf eines jeden Außen- und Innenrufs notwendig sind. Sie analysieren die Daten und geben eine Reihe von Leistungsergebnissen und -diagrammen aus. Die Geräte vermitteln einen guten Einblick in die Leistung der Aufzugsanlagen, liefern jedoch nur sehr begrenzte Informationen über das tatsächliche Fahrgastaufkommen. Abbildung 1 zum Beispiel zeigt die Ergebnisse einer Verkehrserhebung, die mit einem Gerät zur Verkehrsanalyse durchgeführt wurde. Im oberen Teil des Diagramms sind die im System eingehenden Außenrufe für Aufwärtsfahrten dargestellt. Der untere Teil zeigt die Außenrufe für Abwärtsfahrten. Abbildung 2 zeigt die entsprechende Zählung der Fahrgäste. Im oberen Teil der Diagramme sind die Personen aufgezeichnet, die im Gebäude nach oben fahren. Im unteren Abschnitt des Diagramms sind die Personen aufgezeichnet, die im Gebäude nach unten fahren. Die Informationen zu den Außenrufen sagen nichts aus über die morgendliche Aufwärtsspitze oder über das Fahrgastaufkommen zur Mittagszeit (Daten, die durch die Zähler erhoben wurden). In Zeiten einer Aufwärtsspitze kann sich hinter einem einzelnen Außenruf im Eingangsbereich eine volle Ladung Fahrgäste verbergen. Gleichzeitig kann ein Abwärtsruf in einem der oberen Stockwerke nur durch einen einzigen Fahrgast ausgelöst werden.

    

Um nützliche Informationen über den Fahrgastbedarf zu erhalten, muss über Erhebungen eine Zählung oder Schätzung der Anzahl beförderter Personen durchgeführt und nicht die Zahl der registrierten Rufe herangezogen werden. Einige Lieferanten [1] setzen Systeme zur Erfassung der Fahrgäste (Lichtschranken) und Gewichtsmessvorrichtungen ein, um an diese Informationen zu gelangen. Bei einer Zieletagensteuerung muss jeder Fahrgast den eigenen Ruf registrieren; auch dies kann wertvollere Schätzungen des tatsächlichen Fahrgastaufkommens ergeben. In den meisten Gebäuden steht jedoch eine derartige Überwachung der Verkehrsströme nicht zur Verfügung, sodass die Notwendigkeit einer Erhebung über eine manuelle Zählung der Fahrgäste weiterhin notwendig ist.

In vielen Bürogebäuden ist es unwahrscheinlich, dass alle dort tätigen Personen jeden Tag im Gebäude präsent sind [2]. Es ist daher wichtig, das Fahrgastaufkommen über einen Prozentsatz der „beobachteten tätigen Personen” zu definieren. Das normalisiert die Ergebnisse für Bürogebäude, sodass sie für andere Gebäude verwendet werden können (die Normalisierung des Verkehrsaufkommens für andere Gebäudearten wird in späteren Veröffentlichungen angesprochen). Abbildung 3 zeigt ein Beispiel einer in einem Gebäude beobachteten Anzahl tätiger Personen.

Der Fahrgastbedarf lässt sich in drei Komponenten unterteilen:

% eingehend   Der Teil des gesamten Fahrgastaufkommens, der der auf der Eingangsebene (den Eingangsebenen) eintreffenden Fahrgastzahl entspricht, und der im Gebäude nach oben oder zu den Etagen unterhalb der Eingangsebene fährt.

% abgehend   Der Teil des gesamten Fahrgastaufkommens, der der auf den Etagen ober-halb (oder unterhalb) der Eingangsebene eintreffenden Fahrgastzahl entspricht, und der sich zur Eingangsebene (zu den Eingangsebenen) begibt.

% Etagenwechsel   Der Teil der Gesamtzahl eintreffender Fahrwechselgäste, der der Zahl der Fahrgäste entspricht, die zwischen den Etagen (ohne Eingangsebene) hin- und herfahren.

Um den Fahrgastbedarf genau bestimmen zu können, ist eine Erhebung im Eingangsbereich vonnöten, um die vorherrschenden ein- und abgehenden Verkehrsströme definieren zu können. Eine Erhebung in der Kabine ist notwendig, um die Komponente der Verkehrsströme zwischen den Etagen zu ermitteln.

Der geeignete Erhebungszeitraum für Bürogebäude ist von 7 bis 22 Uhr. Es wird angenommen, dass jede Unstimmigkeit zwischen den Zahlen der gezählten ein- und abgehenden Personen auf die Anzahl der Personen zurückzuführen ist, die im Gebäude anwesend waren als das Team das Gebäude betrat oder es verließ. Mit Hilfe von Videoaufnahmen wurden Erhebungen über einen Zeitraum von 24 Stunden durchgeführt, um nachweisen zu können, dass dieser Ansatz korrekt ist. Auf der Grundlage eines normalen Arbeitstags von 9 bis 17.30 Uhr mit einer Mittagspause von 12.30 bis 13.30 Uhr liegen die empfohlenen Zeiten für eine Erhebung der Verkehrsströme zwischen den Etagen zwischen 08.30 und 09.30 Uhr, 10.30 und 11.30 Uhr, 12.30 und 13.30 Uhr, 14.30 und 15.30 Uhr und 17.00 und 18.00 Uhr. Die Arbeitszeiten können variieren, sodass örtliche Gepflogenheiten Berücksichtigung finden sollten.

Sobald die Genehmigung zur Durchführung der Erhebung vorliegt, sollte ein vorbereitender Besuch stattfinden. Das Erhebungsteam braucht eine ungehinderte Sicht auf den Eingangsbereich, wo sich die Aufzüge befinden, und muss für die Zählung die Personen gut sehen können, die die Kabinen betreten oder verlassen. Sollte das Gebäude nicht über eine ausreichende Zahl Aufzüge verfügen, können sich lange Warteschlangen bilden, da die Aufnahmekapazität der vorhandenen Anlagen für das Fahrgastaufkommen zu gering ist. In solchen Situationen erhält man eine bessere Schätzung des Bedarfs durch eine Zählung der Personen, die den Eingangsbereich betreten oder verlassen. Die Stellen, von denen aus das Fahrgastaufkommen observiert wird, sollen so unauffällig wie möglich sein und auf keinen Fall den Verkehrsfluss in den Gängen oder Durchgängen behindern. Für den Fall, dass tragbare Computer für die Zählung des Verkehrsaufkommens eingesetzt werden, ist ein Stromanschluss notwendig. Leichte tragbare Computer mit langlebigen Akkus sind für die Erhebungen innerhalb der Kabinen notwendig und müssen mit einer entsprechenden Software ausgestattet sein.

Der vorbereitende Besuch sollte genutzt werden, um gewisse Sachverhalte im Bereich Gesundheit und Sicherheit anzusprechen und zu bewerten, so wie die Unterbringung des Erhebungsteams, Stolperrisiken durch Kabel usw. Diese Sachverhalte sollten mit dem Gebäudemanagement besprochen und entsprechende Maßnahmen getroffen werden.

Bei der Planung der Größe der Erhebungsteams sollte von einer kontinuierlichen Zählung im Haupteingangsbereich den ganzen Tag über ausgegangen werden. Gibt es mehrere Eingangsbereiche, so ist eine kontinuierliche Zählung in allen diesen Bereichen notwendig. Auch bei stark frequentierten Etagen (z. B. mit einem Restaurant oder einer Kantine) sollte zu den Spitzenzeiten eine Zählung im Eingangsbereich vorgenommen werden. Pausenzeiten und das Arbeiten in Schichten sollten möglich sein, sodass die Mitarbeiter nicht den ganzen Tag im Gebäude verbringen müssen. Wegen des hohen Verkehrsaufkommens in großen Anlagen (z. B. Anlagen mit 8 Aufzügen), kann es erforderlich sein, 2 Leute gleichzeitig mit der Zählung im Haupteingangsbereich während der Mittagsspitze zu beauftragen.

Die Wahl der Erhebungstage und –zeiten sollte mit dem Gebäudemanagement abgesprochen werden. Es ist ratsam, Feiertage und Ferienzeiten zu vermeiden. Auch am ersten und letzten Arbeitstag der Woche kann das Gebäude weniger belebt sein, weil viele ein verlängertes Wochenende nehmen. Es macht sich bezahlt, zwei Erhebungstage einzuplanen. Einen Tag für das Hauptteam, und ein zweiter Termin, an dem man mit nur einem oder zwei Leuten zurückkehrt, um lediglich das Fahrgastaufkommen während der Spitzenzeiten zu ermitteln und die Abweichungen von den Daten der Haupterhebung festzustellen. Kenntnisse über die Transportsituation, z. B. Bahnhöfe oder besondere Verkehrssachverhalte, können bei der Interpretation der Ergebnisse hilfreich sein.

Die nutzbare Nettofläche und die Nennbelegungsdichte des Gebäudes können zusammen mit der Erhebung hinsichtlich der im Gebäude beobachteten tätigen Personen dabei helfen, die An- und Abwesenheitszahlen zu ermitteln. Einzelheiten zu den Aufzügen, zu den durch sie angefahrenen Etagen, zu ihrer Größe, zu ihrer Leistung, zu den Türzeiten und -geschwindigkeiten werden benötigt, wenn die Absicht besteht, die vorhandene Anlage zu simulieren.

Die Datenerfassung erfolgt konventionell in Intervallen von 5 Minuten. Formulare für die Aufzeichnung der Daten können erstellt werden [3]. Elektronische Äquivalente zu den Erhebungsformularen sind Bestandteil von Elevate [4]. Zu den Vorteilen einer Protokolliersoftware gehört, dass jedes Ereignis mit einer Zeitangabe versehen ist, sodass der Beobachter nicht immer auf die Uhr schauen muss. Auch die Datenverarbeitung kann automatisiert werden (derzeit müssen Elevate-Kunden ihre Protokolldateien noch an Peters Research Ltd. zur Weiterverarbeitung schicken). Abbildung 4 zeigt einige Bildschirmanzeigen von Elevate Count (Software für Erhebungen im Eingangsbereich und in den Kabinen). Weitere Einzelheiten sind im User-Handbuch von Elevate enthalten.

Die Daten der Erhebung im Eingangsbereich lassen sich einfach verarbeiten. Die Daten sind in Intervallen von 5 Minuten aufgeteilt, wie in Abb. 5 und der entsprechenden Tabelle 1 dargestellt.

    

Die Analyse der in den Aufzugskabinen erhobenen Daten ist komplexer, weil der Beobachter sowohl mit dem Eingangsverkehr, Abgangsverkehr und dem Verkehr zwischen den Etagen konfrontiert wird. Die erste Aufgabe ist die Identifizierung des Verkehrs zwischen den Etagen, d. h. der Komponente, die durch den Beobachter des Eingangsbereichs nicht erkannt werden kann. In Abb. 6 ist angegeben, wie man feststellen kann, welche Fahrgäste zum Verkehr zwischen den Etagen beitragen.

Auf dieser Grundlage lässt sich die Protokollierung des Verkehrs zwischen den Etagen wie in Abb. 7 dargestellt verarbeiten. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Zählung sowohl der ein- als auch abgehenden Fahrgäste einer Kabine die 14 Ereignisse im Protokoll auf 7 Personen zutreffen.

Nehmen wir an, dass der Verkehr zwischen den Etagen als proportionaler Teil des Verkehrsaufkommens im Eingangsbereich über jeden einstündigen Zeitraum einer Erhebung in der Aufzugskabine konstant ist. Auf dieser Grundlage lassen sich die Daten aus der Erhebung im Eingangsbereich so skalieren, dass sie den Verkehr zwischen den Etagen mit berücksichtigen, der durch die Erhebung in der Kabine ermittelt wurde. In Personen zu je fünf Minuten:

In den Zeiträumen zwischen den einstündlichen Erhebungen in der Aufzugskabine wird angenommen, dass die Daten konsistent sind, d.h. die Analyse der Daten der Erhebung in der Aufzugskabine von 08.30 bis 09.30 Uhr gilt auch für den Zeitraum von 9.30 bis 10.00 Uhr; die Analyse der Daten der Erhebung in der Aufzugskabine von 10.30 bis 11.30 Uhr gilt auch für den Zeitraum von 10.00 bis 10.30 Uhr.

Daraufhin erfolgt die Aufteilung des gesamten Fahrgastbedarfs in den Eingangsverkehr, Abgangsverkehr und den Verkehr zwischen den Etagen:

Zu guter Letzt wird das Fahrgastaufkommen als Prozentsatz der beobachteten Gebäudebelegung ausgedrückt:

Daraus ergibt sich eine zusammenfassende Bedarfstabelle gemäß dem Beispiel in Tabelle 2.

Um die Daten nach Elevate oder zu anderen Simulationsprogrammen transferieren zu können, muss die beobachtete Anzahl der im Gebäude tätigen Personen auf den oberen Etagen dem Etagenflächenverhältnis gemäß aufgeteilt werden. Dann kommen die verkehrsgenerierenden Einrichtungen zum Einsatz, um Eingangsgrößen- und Zielwahrscheinlichkeitstabellen für jeden Zeitraum von 5 Minuten auf der Grundlage der eingegebenen Prozentzahlen des Fahrgastaufkommens und der Prozentzahlen des Eingangsverkehrs, Abgangsverkehrs und des Verkehrs zwischen den Etagen zu erzeugen. Abb. 8 zeigt das sich daraus ergebende Elevate-Diagramm für den Fahrgastbedarf in dem im Abschnitt 2 genannten Gebäude.

Das Diagramm in Abb. 9 zeigt die Aktivitäten der Fahrgäste, d. h. Eingangsverkehr, Abgangsverkehr und Verkehr zwischen den Etagen übereinander gestapelt.

Das Gebäude hat mehrere Mieter, verzeichnet einen vernachlässigbaren Verkehr zwischen den Etagen und verfügt über eine beobachtete Belegung von 1442 Personen. Es handelt sich um ein Hochhaus, sodass die Benutzung der Treppen beim Eingangs- und Abgangsverkehr keine Rolle spielt. Die aufgezeichneten Spitzenbedarfswerte sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Um die Konsistenz zwischen Simulation und Erhebung zu demonstrieren, wurde eine Elevate-Simulation durchgeführt. Die Simulationsergebnisse werden üblicherweise in Form von Wartezeiten und Zielfahrtdauer ausgedrückt. Die Simulationssoftware kann aber auch die Außenrufe zählen. Abbildung 10 zeigt die Simulationsergebnisse für Auf- und Abwärtsrufe, damit man sie mit Abbildung 1 vergleichen kann. Die Ergebnisse zeigen eine gute Korrelation. Die Spitzen der Abwärtsrufe sind geringfügig höher als erwartet, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass einige Fahrgäste in der Anlage als Gruppe unterwegs sind, und die Gruppenbildung in der Simulation nicht so ausgeprägt ist.

In nicht so hohen Gebäuden kann die Benutzung der Treppe ebenfalls überwacht werden, um den Fahrgastbedarf noch besser ermitteln zu können. Abbildung 11 ist ein Diagramm des Fahrgastbedarfs in einem weniger hohen Gebäude mit einer einzigen Mietpartei, in dem der Aufzugs- und Treppenverkehr kombiniert werden. Ohne Zugang zu den Treppen wäre dies der Bedarf für die Aufzüge gewesen.

In diesem Gebäude ist der Zugang zu den Treppen jedoch unkompliziert und die im Gebäude wohnenden/tätigen Personen neigen dazu, sie zu benutzen. Abbildung 12 zeigt den tatsächlichen Aufzugsbedarf.

In Gebäuden mit mehreren Eingangsebenen ist eine Erhebung auf jeder Eingangsebene erforderlich. In Abbildung 13 ist ein Eingangsbereich mit zwei verschiedenen Ebenen dargestellt.

Eine Erhebung innerhalb der Kabine lässt sich auch für die Darstellung der Kabinenbelegung nutzen. Elevate Count ermöglicht die Zählung der Verweigerer, d.h. wenn eine Kabine so voll ist, dass ein Fahrgast sich entschließt, die Kabine nicht zu betreten und auf die nächste Kabine zu warten. Dies kann zur Bestimmung des Leistungsfaktors herangezogen werden. In dem in Abbildung 14 dargestellten Beispiel weigert sich die 15. Person, eine für 23 Personen ausgelegte Kabine zu betreten. Auf diese Weise stellten die 14 Personen die maximale Kabinenlast der Kabine dar, was einem Leistungsfaktor von 61 % entspricht.

Eine umfangreiche Untersuchung des Aufzugsbedarfs ist ein beachtliches Unterfangen, für das man ein Team von Beobachtern braucht. Die dabei ermittelten Daten sind aber überaus wertvoll. Mit einem Modell des in einem Gebäude vorhandenen Verkehrsaufkommens erhalten wir eine Grundlage für die Bewertung der Vorteile von Modernisierungen und Verbesserungen mit Hilfe des Werkzeugs der Simulation. Die Verfasser möchten andere ermutigen, die hier beschriebene Erhebungsmethodologie anzuwenden, um als Branche in der Lage zu sein, einheitliche Ergebnisse einer Verkehrserhebung präsentieren zu können. Um dies zu erreichen, sind die Verfasser bereit, allen zu helfen und die zu beraten, die bereit sind, ihre Erhebungsergebnisse mitzuteilen. Je mehr Gebäude wir untersuchen, desto besser sind wir in der Lage, unsere Auslegungskriterien für Neubauten zu verbessern.

Alle, die die hier vorgestellten Ergebnisse sofort als Grundlage zur Reduzierung ihrer aktuellen 5-minütigen Spitzenbeförderungskriterien nutzen wollen, sollten gewarnt sein! Es besteht das Risiko, dass (i) die vorgestellten Gebäude nicht den Worst Case darstellen, (ii) die eigentliche Aufzugsleistung nicht so gut ist wie in den Berechnungen angenommen wurde, (iii) Aufzüge schon mal in Spitzenzeiten außer Betrieb sein können. Die Abwendung von den herkömmlichen Kriterien für die Auswahl des Aufzugs und die Reduzierung der Anzahl Aufzüge in einem Neubau birgt Risiken. Bevor man die Konstruktionsanforderungen niedriger ansetzt, müssen Konstrukteure die Sachverhalte verstehen und kommunizieren, Strategien anwenden, die die Risiken langer Warteschlangen, übervoller Kabinen und unannehmbar langer Warte- und Fahrzeiten der Fahrgäste mindern.

[1] Siikonon M-L On Traffic Planning Methodology (Elevator Technology 10) Proc. ELEVCON 2000 (International Association of Elevator Engineers) (2000)

[2] Barney G The Elevator Traffic Handbook (Section 6.3) (London: Spon Press) (2003)

[3] ElevateTM traffic analysis & simulation software, www.peters-research.com

[4] Stakosch G The Vertical Transportation Handbook (Chichester: John Wiley) (1998)