智能化立體車庫存取車優化控制策略的研究

亢偉超

【摘要】立體車庫在運行過程中，最突出的問題是如何科學地管理車位和存取車次序。為了使立體車庫的應有功效得到最大限度的發揮，我們有必要對其存取車控制進行優化。本文正是基于這一立場，對智能化立體車庫的存取車優化控制策略進行探討。

【關鍵詞】智能化立體車庫；存取車；控制策略

對立體車庫而言，傳統意義上的自動化只是利用相關技術將車輛自動進行存取操作，沒有考慮到實際使用中的耗時、耗能等指標，車輛的存取還沒有達到合理化、智能化、科學化。所以如何提高車庫整體效率，減少車輛存取時間是智能化立體車庫當前研究的重要內容。

1、立體車庫的結構特點

（1）占地面積小，空間利用率高。一般情況下，其占地面積約為平面停車場的1/2～1/25，是土地資源緊缺、車輛容量大的場所最佳停車方式。（2）自動化操控，使用方便，效率高。機械式立體車庫采用電腦控制，存取車輛無須在車庫內行駛，機械自動記憶調車，耗費時間少，效率高，存取車時間一般為12秒～35秒。（3）安全可靠、美化環境。配備自動檢測系統，各種安全機構，自動報警，消防系統及其他防范設施。因地制宜，利用零星空地，配以外形美觀的車庫，美化城市環境。（4）配置靈活。機械式立體車庫具有多種形式，可適應各種不同形式的建筑物。（5）經濟性好，立體車庫建設成本大大低于傳統停車場。機械式立體車庫占地面積少，空間利用率高，便于合理規劃、優化設計，綜合性經濟指標較高。

2、智能化立體車庫存取車優化控制策略

本文以巷道堆垛式和電梯提升式為例，對其存取車優化控制策略進行了詳細討論。

2.1巷道堆垛式

巷道堆垛式車庫主要依靠堆垛機來實現車輛存取，其機械化運動系統主要由沿巷道方向的橫向移動部分、垂直于巷道方向的縱向移動部分和升降部分組成。其中，橫向移動部分負責將車輛輸送到車位在巷道上的相對位置，可以采用電機驅動主軸的運動方式，并設置導軌來為橫向移動提供導向；縱向移動部分主要是運用載車板等搬運器來將車輛從橫向移動設備上搬送至車位。

通常來說，巷道堆垛式車庫的存取車策略可以分為以下三種：第一，存車優先策略，即當堆垛的存取操作結束后，應優先回到車輛出入口待命，使得后續車輛一到就可以盡快存入；第二，原地待命策略，即當堆垛完成車輛存取操作后，應就地停止并等待后續操作；第三，交叉存取策略，即當需要同時存取多輛汽車時，應按照存車和取車對車輛進行分組，然后在兩組對象間進行存取車交叉服務。

2.2電梯提升式

與巷道堆垛式類似，電梯提升式立體車庫的存取過程也是通過三個坐標軸上的機械運動實現。其中，高度方向上的運動依靠電梯的機械升降來完成，水平橫向運動和縱向運動則分別借助行走小車的前后行走以及載車板的橫移來實現。電梯提升式立體車庫的存取車控制策略主要包括以下四種：第一，存車優先策略，即每當車輛存取操作結束后，電梯都回到基層，并且在電梯上還保持有一塊托車板來便于后續車輛直接開進電梯，進而實現最快存入；第二，取車優先策略，即每當車輛存取操作結束后，電梯上都沒有托車板，這樣便于進行快速取車；第三，停車優先和取車優先組合策略，即當車庫的存取率達到預設的規定值后，智能實現停車優先與取車優先間的自主切換；第四，原地待命策略，即每當一次車輛存取操作結束后，電梯都停留在原地進行待命。存取車控制策略不僅會對存取車耗時產生影響，而且還會影響到車庫設備的損耗和能耗。具體而言，在對電梯提升式車庫的存取車控制策略進行優化時，可以建立這兩個方面的綜合優化控制目標，通過對各種策略的多目標綜合評價結果進行仿真分析來制定最佳的控制策略。

2.3多目標模糊綜合評判算法在立體車庫中的應用

由以上兩種典型的立體車庫所采用的存取優化控制策略可以看出，它們采用的存取車輛的控制策略可以說相差無幾，但它們選取的目標函數卻不一樣，巷道式選取存取車客戶的等待時間為目標函數，而電梯式立體車庫選取了存取車能耗為目標函數。一般而言，立體車庫的服務對象關心的是存車/取車所耗的時間，而車庫的經營者出于盈利的目的和對設備的損耗考慮更關心的是車庫的運行能耗。

對于立體車庫各種優化控制策略對車庫中升降橫移之類裝置的控制，傳統的算法只有一個控制目標。或是以立體車庫客戶的最小等待時間為控制目標，因為單個顧客在發出存取車信號后可以在短時間內存取車輛；或是以立體車庫的最低能耗為控制目標，它能滿足立體車庫經營者對車庫低能耗高效運行的要求。

但因為單純追求最小等待時間或是低能耗，忽略其他存車取車信號、能量損耗、等待時間等因素，只能達到局部的最優，不一定能滿足所有影響車庫控制系統的要素。現有的研究工作有采用多目標模糊綜合評判算法實現立體車庫控制系統的全局最優，目的就是彌補上述控制方法的缺陷，實現控制系統升降裝置的合理調度。模糊綜合評判是在模糊的環境中，應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮被評價事物相關的各個因素，對事物做出的綜合評價。

如通過該控制算法可以在存車/取車高峰時，選擇控制系統中升降裝置的控制方式為以減小顧客等待時間為主要考慮因素，節約能源為輔；當顧客稀少時，比如在晚上，則以節約能源為主。而在通常情況下車庫控制系統的運行優先考慮的是存車/取車時間，其次才考慮能量消耗。與該多目標模糊綜合評判算法相似的是，目前亦有基于專家系統的自動化立體車庫出入庫調度策略方面的研究，它也可以實現立體車庫的優化調度控制，使得車輛出入庫更加流暢，縮短了等待時間，提高了車庫整體的運行效率。

綜上，智能化立體車庫目前在我國應用還較少，而我國城市人口和車輛普遍較多，智能化立體車庫必將成為解決都市停車難問題的方法之一，本文對智能化立體車庫存取策略的研究結果同樣適用于倉儲和貨架系統，可廣泛應用。