수송능력 설정과 일주운행시간 계산

다양한 건축물의 교통요구조건 및계산방법 ➊

수송능력 설정과 일주운행시간 계산

지금까지 건축물의 수직교통설비를 위한 기술적인 검토사항과 승강기 이용승객 이동 특성, 수평 및 수

직흐름에 대하여 살펴보았다. 이번 호부터는 업무용, 호텔, 병원 및 주거용 복합건물의 수직교통요구사

 항과일반적인교통량계산기준을바탕으로기술해보고자한다.

글 이재탁(前코네엘리베이터코리아㈜대표)

수직교통설비의 실제적 검토는 상주 인구에 대한 단위 시간당 수송능력Handling capacity, 기준층 출발에서 복귀까지의 주행시간 일주시간 Trip time, 첨두부하 시간대의 도착승객의 승강장 대기시간Waiting time을 해당 건축물의 규모 및 가치에 맞게 설정하는 기준에서부터 알아본다.

수송능력 설정

승강기의 수송능력은, 수직교통수요가 폭증하는 출근시간에 단위 시간당 얼마나 많은 승객을 기준층으로부터 목적층에 수송할 수 있는지, 건물 내 설비된 승강기군Group총 대수에 대한 전체 상주 승객 수송량의 비율정도를 표시한다.단위 시간당 수송능력은 너무 긴 시간이므로, 통상 5분 단위를사용하여 수송인원을 상주인구와 비교하여 수송능력을 예측하게 된다. 건물의 유인승객은 출근 시 특정 시간대에 집중하게되므로, 수송능력의 설정은 출근 시 발생하는 첨두부하 기준으로 예측하는 것임을 이해해야 한다.

업무용 빌딩에서도 사옥용 건물과 임대용 건물의 수송능력 요구조건은 다르게 설정될 수 있다. 사옥용 건물은 상대적으로 상주인구의 점유공간이 클 수 있으며, 임대용 건물은 임대효율 극대화를 위하여 상대적으로 높은 상주인구 밀도를 갖게 될 수 있고, 출근시간도 사옥용보다는 다소 여유로운 출근시간대를 가질 수 있다. 편의상으로 앞으로 5분간 수송능력5minutes HandlingCapacity: 5-minHC으로 정의하여 다음과 같이 간편 계산식으로 표시할 수 있다.

5분 간 수송능력{5-minHC(%)}=(1회 승객 수송용량)×

5min×100/{(수송간격-초)×(전체 상주 인구)}

1회 승객 수송용량은 기준층 로비에서 출발하는 승강기의 탑승인원수를 표시하며, 대략 최대 탑승인원의 약 80%를 설정한다.수송간격은 기준층에서 출발하는 승강기의 출발간격배차간격을초로 표시하며, 이 1회 수송인원과 수송간격에 따른 5분 간의총 수송인원의 백분율을 표시하게 된다.

일주운행시간

건물 내의 수직교통량 계산에서 중요한 요소 중 하나가 승강기의 일주시간이다. 즉 승강기가 승객의 탑승으로부터 목적층 운행 및 정지를 거쳐 기준층으로 복귀하여 다음 승객의 탑승 전까지 운행 싸이클을 시간으로 계산한 수치로 표시하며, 동일군 관리 승강기 대수와 함께 수송능력과 배차간격을 결정하는 중요한 지표가 된다.

건물 내에 설치된 모든 승강기는 출근시간대에 많은 승객의 유입이 이루어지게 되는데 승강기의 일주운행의 모든 과정을 상세히 검토하여 건물의 특성에 맞는 정확한 예측을 함으로써 선정된 승강기의 운행 결과를 예측할 수 있다.

먼저, 건물의 용도와 형태가 정해지게 되면 요구되는 수송능력을 확정하게 된다. 예를 들어서 시내 중심부에 위치한 고층의업무용 빌딩의 경우 대형회사가 일정한 출근시간을 가지게 된다면 그 수송능력은 약 16~25%의 범위를 가져야 한다.이러한 수송능력의 요구가 정해지면 적절한 예상 탑승인원과승강기 대수를 예측하고 탑승인원에 의한 정지회수가 계산되어승강기의 일주시간을 가정할 수 있게 된다. 일주시간을 설비하고자 하는 승강기 대수로 나누게 되면 바로 배차간격을 알 수있다.

일주운행시간(Round Trip Time)

배차간격에 따른 승강기 대수

원하는 배차간격을 정하게 되면 필요한 승강기 대수를 얻을 수있다. 그러면, 일주시간에 영향을 미치는 요소는 어떠한 것이있고, 그 영향은 어떠한지를 구체적으로 살펴보기로 한다.

1) 승강기 속도: 가장 중요한 요소이며, 장거리 주행Long run이나기준층 복귀 시Home landing에 큰 영향을 미친다.

2) 가속도 비율: 승강기 탑승 후 상승 시 중력을 느끼는 정도를결정하는 것으로 정상속도 도달 시간을 결정하는 요소이며,단거리1∼2개층운행 시 많은 영향을 미친다.그러나 대부분의 가속도비Jerk rate: m/sec3는 승강기 계약속도Rated speed에 상관없이 대략 비슷하므로 단거리 운행 시에는속도에 따른 시간 차이는 거의 없다.

3) 탑승 승객 수: 탑승객 수는 곧 예상 정지층의 수와 비슷하므로 가장 영향을 미치는 요소다. 즉, 탑승객 수 만큼의 정지회수, 탑승시간에 소요되는 시간이 발생하며 탑승객 1인당 약1.0초 내외의 시간이 소요된다.

4) 하차 승객 수: 층에서 대기승객의 탑승 전에 목적층에 도착한승객의 하차시간이 발생하며 통상 1인당 하차시간은 약 1.2초 내외다.

5) 도어 개방시간: 승강기가 도착 후 문이 완전히 열리는 데까지소요되는 시간으로 도어 조작장치의 성능에 따라, 도어의 폭에 따라 소요시간이 상이하다.

6) 도어 닫힘시간: 승객탑승이 완료된 후 도어를 완전히 닫는데소요되는 시간으로 도어 조작장치의 성능에 따라, 도어의 폭에 따라 소요시간이 상이하다. 승강기는 도어가 완전히 닫힌후에 출발이 가능하므로, 닫힘시간 지연에 따라 승강기 일주시간이 연장되게 된다.

7) 도어 조기 개방시간: 승강기가 목적층에 완전히 정지하기 전일정한 거리에서부터 도어가 개방되어 승객의 하차 개시시간을 앞당길 수 있다.

이외에 전체 군관리시스템의 효율에 따라 일주시간에 영향을 미치지만, 현재의 대부분의 승강기 제어는 마이크로컴퓨터에 의해 제어되고 있으므로 제조사에 따른 시스템 차이는그다지 크지 않다.

일주운행시간(Round Trip Time)

일반적인 승강기 속도패턴

승강기의 속도는 일정한 속도가 아니라, 오른쪽 그림과 같이 승객의 중력가속도 느낌을 최대한 완만하게 하여 속도충격을 줄일 수 있도록 많은 속도변환 과정을 거치게 된다.일례로, 13인승 속도 120mpm의 15층용 2대의 병렬운전Duplex을 하는 승강기의 일주시간을 개략적으로 검토하여 보면 1개층운행 시, 층고 3.75m의 업무용건물의 순수한 주행시간은 약5.0초가 소요된다.

이론적 주행시간/Theoretical Travel Time은 규정속도인2.0mps에서 3초 이내지만, 가감속을 감안하고 착상시도어의 선개방시간/AdvancedDoor Open Time을 감안한 실제주행시간을 예상함만약 예상정지회수Provable Stop가 7회일 경우만원탑승인 경우에도, 동일한 목적층을 일부 가정함 계산할 수 있는 시간은 1개층 주행시간5.0초×회정지횟수7개층=35초가 순수한 주행시간이 되고++통과층 추가,통과층 운행을 7개층으로 보았을 경우 소요시간은 약 13.0초가된다. 탑승시간은 기준층에서 약 15초가 소요되며출근 시 기준층 도어 자동개방시간기준을 감안, 각층에서의 하차시간도 약 1.5초가 소요된다.총 10.5초소요 도어의 열림과 닫힘시간은 매 정지시마다 약4.3초가 소요되어 전체 도어 소요시간은 4.3초×8개층1층 포함=약 34초 소요되고 최종 목적지 도착 후 기준층으로 복귀시간을보면 전체 주행거리를 52.5m로 볼 경우 소요시간은 약 30초가된다.

각각의 소요시간을 합산하면 전체소요시간 즉 일주시간RoundTrip Time이 약 124.5초가 소요된다. 위의 계산은 알기 쉽게 표현한 것이지만 실제 복잡한 계산에 의해 결과를 얻게 된다.이러한 일주시간 계산에서 추가적으로 고려할 추가사항은 군관리 제어시스템의 설정에 따라, 기준층에서의 승강기도어 개방시간의 설정에 따라 그 결과가 상이하게 될 수 있으며, 일반층에 도착 후 승강기 도어개방시간도 시스템에서 조정될 수 있다는 것이다. 때문에 본 계산에서는 이상적인 승강기 도어 제어시스템을 가상하여 계산하였다.