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高峰期错过一趟电梯会让即将迟到的你更加手足无措。
人类城市正逐渐成为由电梯搭建的世界。美国波士顿大学物理学家Zhijie Feng的家乡——香港，每年大约会新增1500台电梯……这使垂直运输成为定量研究的诱人课题。Feng说：“在我曾就读的香港科技大学的主楼里有37部编号电梯，学生们用它们来指示数百间教室的位置。每个电梯厅外面经常都排着长队。如果电梯关闭了，我们就不得不徒步走30分钟前往教室。”
Feng和美国圣达菲研究所的Sidney Redner教授认为，他们可以就此探索决定电梯运输能力的因素。《统计力学杂志：理论与实验》近日报道，Feng等人创建了一个简单的“玩具”模型来分析复杂的候梯问题。“工程师们已经开发出了尽可能真实地模拟电梯的计算模型。”Feng说，“相反，我们希望深入了解基本机制，用足够的参数以一种我们能够完全理解的方式来描述观察到的信息。”
Feng等创建的最小变量模拟提出了6个关键假设:无人居住建筑、先到先得的运输机制、相同电梯到达均匀分布的目的地楼层、2.5秒进入或退出电梯、1秒左右从一层到下一层。研究人员发现，对于一幢安装了一台理想的无限容量电梯的100层建筑，等待时间通常为5至7分钟。如果电梯每次可载20人，建筑每层有100名员工，在这样的循环条件下，需要超过2小时/500次往返——即21部电梯——才能确保每个员工按时到岗。研究人员指出，如果电梯是未关联的，等待时间应等于单个电梯循环时间除以电梯数量（大约15秒）。然而，这种有效的电梯间隔并不会保持不变：随着乘客需求的增加，电梯开始同步移动，造成楼下大厅的人流堵塞。这种情况直到有多部电梯同时到达一楼时才会缓解。
非线性动力学让电梯等待时长问题变得非常复杂。对研究人员而言，这还只是问题的入门阶段。Feng说：“我们希望用一个‘袖珍版’模型来研究电梯问题。Redner教授的著作激发了我将复杂问题分解成简单模型的热情。”
他们还提出了另一些更深入的问题，例如：“如果一座建筑是锥形的，是否存在一个锥度角，既能减少等候时间，又能优化办公空间？”“用部分电梯服务特定楼层，是否有助于减少候梯时间？”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《统计力学杂志：理论与实验》
期刊编号：1742-5468
原文链接：
https://phys.org/news/2021-05-elevator-physicists-math.html
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