智能化立体车库存取车优化控制策略的研究

智能化立体车库存取车优化控制策略的研究

宋云洲 羊凯

1 杭州大中泊奥 科技股份有限公司； 浙江 杭州 310000 2 浙江省特种设备检验科学研究院； 浙江 杭州 310000

摘要：智能化立体车库存取车目前在我国应用还较少，而我国城市人口和车辆普遍较多，智能化立体车库必将成为解决都市停车难问题的方法之一，本文对智能化立体车库存取策略的研究结果同样适用于仓储和货架系统，可广泛应用。

关键词：智能化；立体车库；优化控制；策略

导言：

就大多数的立体车库而言，其存取策略有非常多的相同点，但由于各个立体率库的特殊情况以及选取目标函数的不露，实际的疲爰又有许多的不同点，下面就应用较广泛的智能化立体车库存取车进行分析，进而说明存取策略在不同立体车库中的应用。

1 智能立体车库种类及优点

　　停车库就其结构特征来分类，可分为平面式及立体式，平面式又分为地下平面式停车库、地上平面式停车库；立体停车库又可分为自行式立体停车库、半自动立体停车库和全自动立体停车库。立体停车库是指各种非平面停放车辆的设施。立体停车库一般由钢构架、回转台（采用埋入式）、监控操作台、输送车、升降电梯及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合组成。立体停车库就其结构性能大致可以分：机械式、自走式及半机械式3种。主要类型有：

　　1.1 升降横移类停车设备

　　该类的形式比较多，对场地的适应性较强，对土建要求较低，可建在露天，也可建在建筑的地上、地下，规模可大可小，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，空间利用率高，存取车快捷，使用、维护简便，费用较低。根据经验，一个控制单元15~25辆车较为合适。适用于复式汽车库。

　　工作原理为：每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到地面层，驾驶员进入车库、存取车辆，完成存取过程。

　　1.2 简易升降类机械式停车设备

　　该类是借助升降机构或载车板的仰俯（摆动）实现存取车的停车设备。该类车库一般是准无人方式，即人将车开到载车板后离开，然后移动汽车的方式。结构简单，操作容易。适于地上室外广场、地下室、小别墅住宅。

　　1.3 垂直升降类汽车库

　　亦可称为塔式立体停车库，它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车库。工作原理是：用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位；或是相反，通过横移机构将指定存车位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出入口处，打开库门，驾驶员将车辆开走。一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达20~25层，即可停放40~50辆车，占地面积小于等于50平方米，因此在各类车库中其空间利用率最高。适合于高层办公楼、住宅、医院、综合商业建筑等用地紧张的工程、新建独立式车库及老城改造。

　　1.4 巷道堆垛类汽车库

　　根据场地的不同可设置在室外（一般采取全封闭式）、室内、地上或地下。存车容积率高，安全可靠。一部巷道堆垛机和搬运器所负责的车辆在50~100辆之间较为合适，每一层的停车数量一般在20辆以上，层数一般为二至六层，选择四层左右较为合适。

　　巷道堆垛机械式停车设备包括堆垛机和起重小车式，车位结构可为独立全钢结构或钢筋混凝土结构。

2 智能化立体车库存取车优化控制策略

2.1 巷道堆垛式

巷道堆垛式车库主要依靠堆垛机来实现车辆存取，其机械化运动系统主要由沿巷道方向的横向移动部分、垂直于巷道方向的纵向移动部分和升降部分组成。其中，横向移动部分负责将车辆输送到车位在巷道上的相对位置，可以采用电机驱动主轴的运动方式，并设置导轨来为横向移动提供导向；纵向移动部分主要是运用载车板等搬运器来将车辆从横向移动设备上搬送至车位。通常来说，巷道堆垛式车库的存取车策略可以分为以下三种：第一，存车优先策略，即当堆垛的存取操作结束后，应优先回到车辆出入口待命，使得后续车辆一到就可以尽快存入；第二，原地待命策略，即当堆垛完成车辆存取操作后，应就地停止并等待后续操作；第三，交叉存取策略，即当需要同时存取多辆汽车时，应按照存车和取车对车辆进行分组，然后在两组对象间进行存取车交叉服务。

2.2 电梯提升式

与巷道堆垛式类似，电梯提升式立体车库的存取过程也是通过三个坐标轴上的机械运动实现。其中，高度方向上的运动依靠电梯的机械升降来完成，水平横向运动和纵向运动则分别借助行走小车的前后行走以及载车板的横移来实现。电梯提升式立体车库的存取车控制策略主要包括以下四种：第一，存车优先策略，即每当车辆存取操作结束后，电梯都回到基层，并且在电梯上还保持有一块托车板来便于后续车辆直接开进电梯，进而实现最快存入；第二，取车优先策略，即每当车辆存取操作结束后，电梯上都没有托车板，这样便于进行快速取车；第三，停车优先和取车优先组合策略，即当车库的存取率达到预设的规定值后，智能实现停车优先与取车优先间的自主切换；第四，原地待命策略，即每当一次车辆存取操作结束后，电梯都停留在原地进行待命。存取车控制策略不仅会对存取车耗时产生影响，而且还会影响到车库设备的损耗和能耗。具体而言，在对电梯提升式车库的存取车控制策略进行优化时，可以建立这两个方面的综合优化控制目标，通过对各种策略的多目标综合评价结果进行仿真分析来制定最佳的控制策略。

2.3 多目标模糊综合评判算法在立体车库中的应用

由以上两种典型的立体车库所采用的存取优化控制策略可以看出，它们采用的存取车辆的控制策略可以说相差无几，但它们选取的目标函数却不一样，巷道式选取存取车客户的等待时间为目标函数，而电梯式立体车库选取了存取车能耗为目标函数。一般而言，立体车库的服务对象关心的是存车／取车所耗的时间，而车库的经营者出于盈利的目的和对设备的损耗考虑更关心的是车库的运行能耗。对于立体车库各种优化控制策略对车库中升降横移之类装置的控制，传统的算法只有一个控制目标。或是以立体车库客户的最小等待时间为控制目标，因为单个顾客在发出存取车信号后可以在短时间内存取车辆；或是以立体车库的最低能耗为控制目标，它能满足立体车库经营者对车库低能耗高效运行的要求。但因为单纯追求最小等待时间或是低能耗，忽略其他存车取车信号、能量损耗、等待时间等因素，只能达到局部的最优，不一定能满足所有影响车库控制系统的要素。现有的研究工作有采用多目标模糊综合评判算法实现立体车库控制系统的全局最优，目的就是弥补上述控制方法的缺陷，实现控制系统升降装置的合理调度。模糊综合评判是在模糊的环境中，应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑被评价事物相关的各个因素，对事物做出的综合评价。

3 结论

随着我国汽车工业的发展和鼓励轿车进入家庭等一系列相关政策实施，特别是伴随着大城市经济社会的发展和城市现代化水平的提高，使得城市交通拥挤的矛盾日益突出，以此，本文以上对智能化立体车库存取车优化控制策略的研究显得尤为重要。

参考文献：

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[2]陈桂兰. 立体车库控制系统调度优化算法研究[D].

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[4]李清杰. 基于TRIZ的环形立体车库控制系统的设计与研究[D]. 山东建筑大学, 2012.