機械式立體停車設施停車充電一體化可行性研究

摘 要：機械式立體停車設施作為停車產業的重要部分，隨著城市化加速和新能源汽車普及，其停車和充電資源缺乏的問題逐漸凸顯。通過梳理現狀和挑戰，本文認為機械式立體停車設施與充電設施的融合是解決當前問題的有效手段。借助智慧停車充電一體化技術，機械式立體停車設施能提供便捷服務和滿足充電需求。技術上，智慧停車場管理系統、反向尋車和停車誘導等技術的應用提升了運營效率和管理水平。同時，智慧充電設施建設為新能源汽車提供安全、高效充電服務。機械式停車充電一體化設備符合國家政策導向，可進一步提升車庫的運行管理水平，為城市停車問題提供更加高效、智能的解決方案。

關鍵詞：機械式立體停車設施 智慧停車 充電一體化

隨著汽車保有量的逐年增加，停車產業在不斷壯大的同時也面臨著發展障礙和瓶頸。特別是在當前新能源汽車迅速普及的背景下，停車與充電需求的雙重壓力使得傳統的停車設施難以滿足市場需求。機械式立體停車設施以其高效、節約空間的特點，為該問題提供了新的解決方案。因此，將機械式立體停車設施與充電設施進行一體化設計，不僅能夠實現停車資源的最大化利用，還能有效緩解新能源車主的充電焦慮。

1 研究背景

1.1 城市停車難問題

隨著汽車保有量不斷增加，停車產業在城市交通中的重要性愈發凸顯。它不僅關乎交通秩序和便民服務，也與城市的經濟發展、環境保護和可持續發展密切相關。因此，我們必須正視停車產業存在的一些現狀痛點，為城市高效的交通管理和運行提供解決方案。目前，城市商業區的停車位供給嚴重不足，無法滿足日益增長的需求，這導致了停車難的現象頻發，影響市民出行的便利性和舒適度。另外，很多停車場的收費標準不夠透明，缺乏監管，導致停車費用居高不下，給市民帶來不小的經濟負擔。停車場的管理和服務水平也存在較大差異，有的停車場缺乏規范的管理制度，服務態度不夠友好，給市民造成了不良體驗。有些區域沒有智能化的停車引導系統，車主經常浪費時間在尋找空車位上，導致交通擁堵和資源浪費。

1.2 電動汽車普及帶來的充電需求

根據中國汽車工業協會（CAAM）和中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟（CPCA）發布的數據，截至2023年底，中國電動汽車的保有量已突破1500萬輛。預計到2030年，中國電動汽車的保有量將超過5000萬輛，這意味著對充電設施的需求將持續強勁增長。而隨著新能源汽車數量的快速增長，新能源車充電問題也變得更為尖銳。據統計，預計到2030年，我國新能源汽車保有量將達6420萬輛，將存在6300萬臺的充電樁缺口，充電樁是新能源汽車停車的“最后一公里”[1]。截至2023年底，中國的充電樁與電動汽車的比例大約為3∶1，即每3輛電動汽車配有一個充電樁。這一比例雖然相較于一些國際市場已經較為合理，但考慮到電動汽車的進一步普及，尤其是快充需求的增長，仍需進一步提升充電設施的建設速度與質量。

1.3 機械式立體停車設施的發展現狀

現有的機械式停車設備根據工作原理主要分為九大類：升降橫移類、簡易升降類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類、垂直循環類、水平循環類、多層循環類、汽車專用升降機[2]。

隨著電動汽車的快速普及，停車充電一體化成為機械式立體停車設施的重要發展方向。許多新型機械停車場在設計時，已經將充電樁的設置與停車位的規劃進行融合，確保電動汽車能夠在停車時方便地進行充電。這種集停車、充電、管理為一體的綜合型設施，不僅提高了設施的使用效率，還促進了綠色出行的推廣。

盡管機械式立體停車設施在多個城市逐漸落地并取得一定的成功，但其普及和應用仍面臨一定挑戰。例如，設備初期投資較高、建設周期較長、技術維護要求較高等問題，仍然是制約其廣泛推廣的因素。目前，受思想認識、城市規劃、收費標準、管理體制、投資融資、政策法規等多方面因素的制約，市場潛力巨大的機械停車產業始終未能進入高速發展期[3]。

2 機械式立體停車設施與充電一體化的可行性分析

2.1 技術可行性

2.1.1 智慧停車充電一體化技術原理

（1）停車泊位引導技術

該技術通常由五個部分組成：傳感器系統、數據采集與傳輸、中央控制系統、信息發布與指引、導航系統，可幫助司機通過智能系統迅速找到自己的車位。該系統結合多種科技手段，如傳感器、照相機、無線通訊和數據處理等，實時監測車位占用情況。司機可以根據系統提供的LED顯示屏、手機APP等渠道的精準導航信息，快速找到空閑車位，實現輕松停車。此外，該技術還能對停車場利用情況進行統計，實時監控并發布停車場內空余停車位的信息，合理分配資源，提高車位利用率和停車場經營效益。其主要目的在于提升停車效率，減少尋找車位和交通擁堵的時間，改善用戶使用體驗。

（2）移動支付技術

移動支付技術（MobilePay）是一種通過移動設備進行金融交易和支付的技術。它利用無線通訊和互聯網技術，使用戶可以完成購物、轉賬、支付等多種金融交易，而不需要使用傳統的現金或銀行卡。主要有近場通訊（NFC）支付、手機錢包、識別支付技術等。在智慧停車充電一體化場景中，通過車牌自動識別技術，系統可以在停車時自動識別車輛，并將停車和充電時長與費用信息實時同步到移動支付平臺。用戶無需任何操作，系統自動根據停車時長、充電量計算費用，移動支付通過綁定的賬戶自動扣款。并且，移動支付平臺與充電樁和停車場管理系統可以同步實時數據，用戶可以通過手機App查看附近充電樁或停車位的可用情況，包括充電樁的充電進度、停車位的空閑與占用狀態，增強資源的合理利用和優化。移動支付平臺還可以幫助運營商實施靈活的定價策略，如高峰時段價格、節假日折扣等。通過數據分析，運營方能夠為用戶提供優惠券、積分等支付激勵措施，進一步吸引用戶使用停車充電一體化服務。

（3）機動車號牌識別技術

車牌識別技術是利用光學字符識別（OCR）技術，自動讀取、識別車輛車牌信息的一種技術。如圖2所示，首先，通過攝像頭獲取車輛影像。攝像機可以是普通的視頻攝像機、紅外線攝像機或專門用于車牌識別的高清攝像機。將抓拍到的畫面，經過灰化，去噪，檢測邊緣，增強對比度等步驟處理，提高識別率。在經過預處理的影像中，采用圖像處理算法，如邊緣偵測、形態運算等，確定車牌所處的方位。并且，車牌字符排列可能比較緊密，所以需要精確的分割算法。利用OCR技術，可將分割好的文字轉換成可讀的文字。現代系統常使用機器學習和深度學習算法來提高識別的精確性。最后，將識別出的車牌信息輸出到數據庫或系統中，進行進一步處理。比如實現匹配數據庫確認車輛身份、自動生成停車費票據等功能。

（4）反向尋車技術

如圖3所示，當車主需要找到車輛時，可通過手機應用程序或車載導航系統發送信號到車輛，觸發車輛上的傳感器。傳感器接收到信號后，將車輛當前的位置信息發送回手機應用程序或車載導航系統，然后車主可以根據這些信息導航到車輛所在的位置。可利用 REID（射頻識別）、視頻監控與圖像識別、GPS與室內定位、APP與智能停車系統采集等技術方案。

（5）停車誘導技術

如圖4，為了使整個道路停車形成閉環，需要在各個重要路段設置城市停車分級誘導屏，用于提醒車主各個停車場的多位信息，從而幫助他們有效地選擇和導航至空閑停車位。停車誘導技術的應用可以顯著減少駕駛員的尋找停車位時間和交通擁堵，提高停車資源的利用效率，同時也有助于改善城市交通流暢性和環境質量。

（6）SIP標準通信技術

智慧停車場管理系統采用SIP標準協議，這使得系統具備出色的可擴展性和兼容性。通過該協議，標準通信設備能夠輕松地與智慧停車場管理系統無縫連接，同時還能將可視對講功能擴展到停車場通信網絡中。它可以支持停車場和充電樁之間的智能調度與數據交換，使得用戶在尋找空閑停車位或充電樁時能獲得實時信息，同時也可以實現與用戶設備的即時互動，提供無縫的預約、支付和充電過程。這樣一來，停車場設備終端不僅能夠提供基本的停車管理服務，還能成為與停車場管理人員和車主進行交流的工具。通過SIP技術，系統可以實現高效的狀態管理、動態負載均衡和快速響應，提升服務的可靠性與用戶體驗。正因如此，越來越多的停車場設備終端選擇采用SIP通信協議，以實現更便利的可視對講功能。

2.1.2 充電設施的集成方案

智慧充電設施主要包括以下部分。

（1）智能充電樁

作為核心部件的智能充電樁具有遠程監控、診斷、控制等功能。充電樁主要分為兩種：直流充電樁和交流充電樁。直流充電樁提供功率更大的直流電，適用于家庭充電、公共停車場等場景；交流性充電樁提供功率更低的交流電，適用于出租車、物流車、公交車等快速充電站充電站等特定場景。兩者可根據實際需求相互協作，共同打造智慧充電設施系統。

（2）充電樁網絡

為了滿足不同區域和場景的多樣化充電需求，智慧充電設施通過依托多種無線通信技術，如有線通信、4G/5G、LoRa、NB-IoT等，構建了一個高度集成的充電樁網絡。這些技術確保了充電樁之間的數據傳輸和遠程控制的穩定性與高效性，使得充電設施能夠靈活應對不同環境下的需求。例如，在城市密集區域，4G/5G通信技術能夠支持高密度的充電樁管理與實時監控；在偏遠地區或農村區域，LoRa和NB-IoT的低功耗廣域網優勢則確保了即使在信號不強的環境中也能實現穩定的設備連接和數據傳輸。充電樁網絡的建設不僅支持多種充電方式，如快速充電、慢速充電、超充等，且能夠根據不同電動汽車的功率需求提供不同等級的充電功率，從而滿足各種用戶的個性化需求。通過這種靈活高效的網絡體系，智慧充電設施為電動汽車的綠色出行提供了堅實的基礎和有力保障，同時也推動了綠色能源的普及和可持續發展。

2.1.3 智慧充電管理系統

如圖5，以創新的網絡通信架構為支撐，根據實際監測結果，實現對充電樁區域內工作狀態參數的動態監控和控制。將充電樁監控維護、充電網絡管理、用戶服務、計費繳費、數據報表、分析優化、信息安全保障等功能進行了整合。充電用戶也可使用移動端的充電APP應用或微信小程序進行充電操作。智慧充電管理系統通過物聯網技術實時互聯互通，可提高充電服務的便捷性和效率[4]。

2.2 社會可行性

2.2.1 國家政策的利好支持

在政策舉措方面，智慧停車已被提升至國家層面，成為我國智慧城市建設進程中的重要推動力量。近年來，為了促進智慧停車產業的健康發展，國務院、發改委、交通運輸部等多個部門相繼制定并發布了一系列政策，為產業提供有力的支持與規范。《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》中明確提出要加快充電基礎設施建設，推動充電樁與停車場、停車樓等設施的協同發展，支持智能停車和充電設施的綜合布局。這為機械式立體停車設施與充電樁的融合提供了政策保障。目前，智慧停車產業已在全國范圍內的主要城市展開應用推廣，并步入高速發展的新階段。

2.2.2 解決停車充電一體化需求

機械式立體停車設施作為一種高效、節地的停車解決方案，將充電樁與停車位有效對接，電動汽車可以在停放時同步進行充電，優化充電資源的使用，同時避免充電樁和停車位的閑置，提高充電設施的使用效率。隨著技術創新和市場需求的不斷增加，未來將在更多城市得到應用，成為智慧城市建設的重要組成部分。

2.2.3 提升空間利用率和用戶便利性

機械式立體停車設施通過垂直堆疊的方式，將傳統停車場的占地面積減少，大幅提升停車位的密度。這種形式在有限的城市空間中，能容納更多車輛，尤其是高需求區域如商業中心、住宅區及交通樞紐。將充電樁與停車位融為一體，可避免單獨的充電站、停車場重復建設。用戶在停車的同時可以進行車輛充電，這樣既方便又節省精力。一體化的支付系統使用戶只需一張卡或一個APP就可以完成停車費、充電費的繳納，簡化了繳費流程，提升了便利性。

3 結語

3.1 研究結論

本文通過梳理機械式停車充電一體化技術的各方面可行性，發現其能有效解決電動汽車停車與充電的需求，有效降低立體車庫與充電樁的雙重建設成本，提升了土地資源的使用效率和空間利用率。這種設施在節省城市空間的同時，提高了停車位的密度，尤其在商業中心、住宅區等高需求區域效果顯著。一體化支付系統簡化了繳費流程，提升了用戶便利性。此外，機械式立體停車設施通過自動化操作和智能充電管理，提高了城市交通管理能效，緩解了交通擁堵，成為智慧城市建設的重要組成部分。

3.2 展望

未來，可從多功能綜合設施方面，將停車充電設施與城市服務如購物中心、餐飲和娛樂相結合，提供一站式便利服務，增加用戶粘性。可再生能源整合方面，對停車場安裝太陽能板，利用太陽能作為充電設施的能量來源，結合電池儲能系統，平衡電網負荷，提供穩定高效充電服務，可減少交通行業對傳統能源的依賴，推動綠色能源發展。研發便攜式充電設備，用戶可隨時隨地為車輛充電，增加充電靈活性。還可結合自動駕駛技術，實現無人駕駛汽車的自動停取車，進一步提高停車和充電效率。綜合措施打造智能、環保、高效停車充電網絡，提供卓越用戶體驗。

基金項目：本文系國家級大學生創新訓練項目“停車數據動態采集方法及城市級智慧停車云平臺構建研究與應用”（202410618010）研究成果。

參考文獻：

[1]朱志慧.停車充電一體化可行性研究[J].中國建筑金屬結構，2023，22（S1）：136-138.

[2]李仲軍.從統計數據看我國機械式停車設備行業發展現狀和趨勢[J].中國建筑金屬結構，2023，22（S1）：25-29.

[3]黃莉，鄧興棟，謝志明.廣州市機械式立體停車庫應用規劃研究[J].起重運輸機械，2006（10）：4-7.

[4]韋節輝，周海倫，王鑫，等.基于物聯網技術的智慧充電與智慧停車一體化應用場景研究[J].綠色建造與智能建筑，2023（09）：116-118+122.