智能化立体车库存取车优化控制策略的研究

文/亢伟超 西继迅达（许昌）电梯有限公司 河南许昌 461000

对立体车库而言，传统意义上的自动化只是利用相关技术将车辆自动进行存取操作，没有考虑到实际使用中的耗时、耗能等指标，车辆的存取还没有达到合理化、智能化、科学化。所以如何提高车库整体效率，减少车辆存取时间是智能化立体车库当前研究的重要内容。

1、立体车库的结构特点

(1)占地面积小，空间利用率高。一般情况下，其占地面积约为平面停车场的1／2～1／25，是土地资源紧缺、车辆容量大的场所最佳停车方式。(2)自动化操控，使用方便，效率高。机械式立体车库采用电脑控制，存取车辆无须在车库内行驶，机械 自动记忆调车，耗费时间少，效率高，存取车时间一般为 l2 秒～35 秒。(3)安全可靠、美化环境。配备自动检测系统，各种安全机构，自动报警，消防系统及其他防范设施。因地制宜，利用零星空地，配以外形美观的车库，美化城市环境。(4)配置灵活。机械式立体车库具有多种形式，可适应各种不同形式的建筑物。(5)经济性好，立体车库建设成本大大低于传统停车场。机械式立体车库占地面积少，空间利用率高，便于合理规划、优化设计，综合性经济指标较高。

2、智能化立体车库存取车优化控制策略

本文以巷道堆垛式和电梯提升式为例，对其存取车优化控制策略进行了详细讨论。

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。

如通过该控制算法可以在存车／取车高峰时，选择控制系统中升降装置的控制方式为以减小顾客等待时间为主要考虑因素，节约能源为辅；当顾客稀少时，比如在晚上，则以节约能源为主。而在通常情况下车库控制系统的运行优先考虑的是存车／取车时间，其次才考虑能量消耗。与该多目标模糊综合评判算法相似的是，目前亦有基于专家系统的自动化立体车库出入库调度策略方面的研究，它也可以实现立体车库的优化调度控制，使得车辆出入库更加流畅，缩短了等待时间，提高了车库整体的运行效率。

综上，智能化立体车库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。