Физики объяснили, почему соседние лифты приезжают одновременно
Часто можно заметить, что два смежных лифта, независимо друг от друга приезжают одновременно. Физики из Японии показали на компьютерной модели, как общие очереди пассажиров заставляют кабины сближаться и при каких условиях они, наоборот, начинают ходить по очереди.
Для лифтов этот парадокс известен давно. Еще в 1994 году ученые воспроизвели в расчетах ситуацию, когда множество людей одновременно покидают здание, а кабины начинают прибывать вместе. В 2021 году физики показали, что согласованное движение двух лифтов может возникать даже при случайном появлении пассажиров, то есть регулярность не обязательно должна быть заложена в поток вызовов.
Объяснение этого факта напоминает похожий случай с автобусами. Первый собирает накопившихся людей и задерживается, а следующий находит более пустые остановки и догоняет его. Однако лифты могут свободно разъезжаться в отдельных шахтах, отправляются по вызову и по-разному работают на подъеме и спуске, поэтому аналогия не вполне рабочая.
Авторы новой работы смоделировали здание с входным этажом и десятью этажами над ним, которые обслуживают два лифта. Все пассажиры случайным образом появляются наверху и хотят спуститься к выходу, как в конце рабочего дня, причем вызов получает кабина, которая по расчету должна прибыть быстрее. Результаты работ опубликовал Nature.
Процесс смоделирован так, что у лифтов нет общего управляющего центра, который намеренно распределял бы поездки ради наилучшего обслуживания всего здания. Поднимаясь, кабина едет до самого высокого из вызвавших ее этажей, а затем спускается, забирая ожидающих людей. При этом вместимость считается достаточной для всех, а продолжительность остановок первоначально задается одинаковой.
Ученые меняли интенсивность появления пассажиров и длительность остановок, после чего анализировали полученные траектории движения. Каждую поездку представляли как повторяющийся цикл, учитывающий положение кабины и направление ее движения, а затем определяли, какие участки цикла уменьшают или увеличивают рассогласование между лифтами.
Результаты показали, что при небольшом потоке людей кабины двигались независимо, но при большом потоке и долгих остановках начинали сближаться. Расчет показал, что за этим стоят два противоположных эффекта, которые исследователи назвали эффективным притяжением и отталкиванием.
Притяжение возникает, когда оба лифта спускаются. Передний чаще останавливается за пассажирами, а следующий за ним получает возможность пропускать уже обслуженные этажи. Отталкивание, по объяснению авторов, связано с распределением вызовов. Если одна кабина уже начала подниматься, она обычно оказывается предпочтительнее для новых пассажиров, и вторая некоторое время остается внизу.
При сокращении остановок кабины стали отправляться снизу примерно через равные промежутки времени, с разрывом около половины полного цикла поездки. Переход сохранялся и в варианте, где длительность остановок случайно выбиралась из двух значений.
Следует также отметить, что в модели сближение при долгих остановках позволяло делить этажи между кабинами и сокращать время поездки относительно ожидаемого продолжения другого режима. Ожидание лифта и время внутри кабины могут меняться по-разному, поэтому само по себе равномерное чередование еще не означает лучшего результата для пассажира.
Telegram 
Дзен 
VK 
