智能化立體車庫存取車優(yōu)化控制策略的研究

文/亢偉超 西繼迅達（許昌）電梯有限公司 河南許昌 461000

對立體車庫而言，傳統(tǒng)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 l2 秒～35 秒。(3)安全可靠、美化環(huán)境。配備自動檢測系統(tǒng)，各種安全機構，自動報警，消防系統(tǒng)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(huán)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(jīng)濟性好，立體車庫建設成本大大低于傳統(tǒng)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(guī)劃、優(yōu)化設計，綜合性經(jīng)濟指標較高。

2、智能化立體車庫存取車優(yōu)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(yōu)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(xiàn)車輛存取，其機械化運動系統(tǒng)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(yōu)先策略，即當堆垛的存取操作結束后，應優(yōu)先回到車輛出入口待命，使得后續(xù)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(xù)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(xiàn)。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(xiàn)。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(yōu)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(xù)車輛直接開進電梯，進而實現(xiàn)最快存入；第二，取車優(yōu)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(yōu)先和取車優(yōu)先組合策略，即當車庫的存取率達到預設的規(guī)定值后，智能實現(xiàn)停車優(yōu)先與取車優(yōu)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(chǎn)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(yōu)化時，可以建立這兩個方面的綜合優(yōu)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(yōu)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(shù)卻不一樣，巷道式選取存取車客戶的等待時間為目標函數(shù)，而電梯式立體車庫選取 了存取車能耗為目標函數(shù)。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(jīng)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(yōu)化控制策略對車庫中升降橫移之類裝置的控制，傳統(tǒng)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(fā)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(jīng)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(yōu)，不一定能滿足所有影響車庫控制系統(tǒng)的要素。現(xiàn)有的研究工作有采用多目標模糊綜合評判算法實現(xiàn)立體車庫控制系統(tǒng)的全局最優(yōu)，目的就是彌補上述控制方法的缺陷，實現(xiàn)控制系統(tǒng)升降裝置的合理調度。模糊綜合評判是在模糊的環(huán)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(tǒng)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(jié)約能源為輔；當顧客稀少時，比如在晚上，則以節(jié)約能源為主。而在通常情況下車庫控制系統(tǒng)的運行優(yōu)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(tǒng)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(xiàn)立體車庫的優(yōu)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(tǒng)，可廣泛應用。