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【摘 要】 随着社会的进步，国民经济也在迅猛的发展，个人车辆比上个世纪翻了好几倍，同时也面临多种问题，车库是其中一个很严峻的问题，为了能缓解这个问题，升降横移立体车库控制这个系统被提出来。本文从车库的模型方面研究分析基于排队论的升降横移立体车库控制策略。
【关键词】 升降横移;立体车库;控制策略
一、前言
近年来，个人车辆的不断增加，人们对于车库的需求量也不断增加，但是由于土地有限，所以，研究开发了编制车库的控制程序，大大缓解车辆多而车库少的问题，为我们社会稳定作出了很大的贡献。
二、升降横移式立体车库概述
车辆无处停放的问题是城市经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备在国外，尤其在日本已有近三四十年的历史，无论在技术上还是在经验上，均已获得了成功。我国也于九十年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十多年的历程。目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。升降横移式立体车库采用模块化设计，用可编程序控制器（PLC）控制，操作系统有按键式操作和IC卡操作两种方式供用户选择，根据客户要求可配置车库的管理、收费系统，让用户的收费和管理变得更加完善和可靠;系统的驱动系统可采用电机和减速机以及链条，具有完善的故障自诊断系统和安全保护系统。其具体特点如下：
节省占地，空间利用率高，配置灵活，建设周期短;价格低，消防、外装修、土建地基等投资少;可采用自动控制，构造简单，安全可靠;运行平稳，运行速度快，工作噪声低，存/取车时间短;智能化控制，多路安全保护，操作简便;耐用性高，维护方便，适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。
三、模型建立
1、车库存取策略
自动化立体车库不仅要求占地面积小，还需要工作效率高，存取车服务时间短，用户在系统内的等待时间短。对于作业管理而言，根据车库的使用方式、使用地点不同，车位管理也不尽相同。
升降横移式自动化立体车库一般用在住宅小区、宾馆、酒店、商场等。对于专卡专用车位即车位与卡绑定这种情况，一般都要先下达任务指令（使用刷卡或键盘操作方式），系统将上次任务在地面的载车板上升，部分车位横移让出下降通道后，目标载车板再下降，车位管理优化的可能性较小。对于通卡通用车位这种情况，由于车位可随机分配，用户每次使用的车位都可能不相同，能够分配入库存放的最优车位进行车位优化管理，故本文采用通卡通用車位管理方式。其中最优车位的计算方法是以地面层空板处载车板上升到位后，目标载车板下降到位所需时间最短为原则，如出现时间相同的情况，则以所需横移的载车板总数最少、耗能最少为原则进行选取。车库存取车辆的策略可分为三种，其定义如下：
（1）存车优先策略。当系统完成存取任务后，地面层空板处留有一个空的经过系统计算的最优车位对应的载车板，以供下辆车到来后直接存入，无需等待。
（2）原地复位策略。每次系统完成存车任务后载车板将上升到原位，完成取车任务后载车板在地面层原地不动，等待下次操作。若存车后下次任务还为存车，则放下最优车位。
（3）交叉存取策略。指当同时有几辆车需要存取时，例如前次任务为存车后次任务为取车，则将存车和取车分为一组任务，进行存取车交叉服务，其余情况如存车优先策略。
2、车辆排队模型
根据排队论分析可知，自动化立体车库是一个典型的随机离散排队服务系统，把每次来存取车的汽车作为用户，车库本身作为服务机构，则存取车辆到达的时刻是随机离散变量，存放时间也是离散变量，系统服务时间（操作时间）确定，但不是恒定值（仅与存放车位有关）。车辆的到达间隔和存放时间可以假定为符合泊松流分布的随机变量，泊松分布定义为：
（1）
其中N（t）表示（t0，t0+t）之间事件发生的次数，n=0，1，2，3，…，t≥0，λ为发生率，即平均到车概率。由于要研究的是在（0，t）之间发生一次的概率，所以n=1，则任意相邻两辆车到车时间间隔为t的概率为：
（2）
车辆在车库中的存放时间也服从泊松分布，车库车位停满后，再来的车辆将被拒绝入内。为了分析比较不同存取策略的存取车服务时间，定义目标函数为在某一时间段内存取k次的平均时间∑t/k=t，若对不同的存取策略选取同样的存取次数，则目标函数定义为k次的存取的总时间∑t，m为车库的总层数，n为车库的总列数，i为车库中所处的层数，i=1，2…k，…m，j为车库中所处的列数，j=1，2…k，…n，t0为横移时间，设前一次存（取）车升降所用时间为ti1，后一次存（取）车升降所用时间为ti2。
四、仿真及其结果
在实际的排队服务过程中，单位时间内到达的顾客数或顾客到达的时间间隔和服务时间都是随机变数。由排队论可知，车辆的到达间隔和服务时间可以假定为符合Poisson流分布的随机变量。通过选取不同时间段内存取车次数，得出每一时间段内使用不同存取车策略所需的平均存取车时间。三种不同策略的存取车时间结果比较如表1和图1所示。
图1 存取车曲线图
由以上的结果可得出如下结论：
1、原地待命比存取车优先平均可节省约4.3%的时间，交叉存取比存取车优先平均可节省约25%的时间。
2、存取车优先耗时最多，在同样的时间间隔内连续出入库数越大，平均存取车时间也相应越大。在车流量不大且连续存车居多的情况下，存取车优先策略可以减少顾客的等待时间。
3、原地待命耗时介于存车优先和交叉存取之间。交叉存取是对原地待命策略在存取顺序上的优化;当入库与出库数的比例越接近于1时，交叉存取的组数越多，资源的配置越合理，优化的效果就越好。
综合考虑实际情况，最好把几种存取方式相结合，分时段合理选择存取策略。
五、升降横移式立体车库自动控制系统探究
为了有序的规划和管理车库，保证客户车辆的停放便捷安全，升降横移式立体车库得有自动控制系统，包括自动道闸，自动存取，监控安全保护等三大系统构成。
1、自动道闸系统
该系统有非接触读卡器，感应线圈和道闸组成，用于完成车库入库前刷卡的有效性识别。刷卡有效，道闸会开启，并且等车辆通过后自动关闭，刷卡无效，道闸不会开启，同时相应的告警。
2、自动存取系统
该系统由可编程的PLC完成对入库车辆的卡号识别以及车辆的存取这些动作。在车辆入库刷卡成功后，数据通过PLC控制，引导车辆驶入载车板，系统完成停车入库任务。取车过程和该过程类似，所有过程都由PLC控制自动实现。
3、监控安全保障系统
监控安全保障系统是要求控制安全室对车库的现场所有情况进行监控识别，有三个部分组成：监控，运动检测以及报警。实现对车库的全方位监控，并数字录像，同时对车库的运动检测区进行自动报警设置，发现该区域有异常情况时及时提醒工作人员，该系统也完成对车库不明目标以及火灾等特殊情况的自动报警功能。
六、结束语
总之，通过对排队论的升降横移立体车库控制策略的研究，进一步了解了升降横移立体车库的形成和给交通生活带来的便利，但是在编制车库的控制程序是还有许多不足之处需要我们去改善，在后续的发展过程中，其设计理论将会日趋完善。
参考文献：
[1]马红麟.基于PLC控制的升降横移式立体车库的研究与设计，智能建筑与城市信息，2007年
[2]刘春丽.升降横移式立体车库控制系统的研究，机电产品开发与创新，2006年
[3]成怀周，陈栋.立体车库控制系统的设计，中山大学学报，2004年
【关键词】 升降横移;立体车库;控制策略
一、前言
近年来，个人车辆的不断增加，人们对于车库的需求量也不断增加，但是由于土地有限，所以，研究开发了编制车库的控制程序，大大缓解车辆多而车库少的问题，为我们社会稳定作出了很大的贡献。
二、升降横移式立体车库概述
车辆无处停放的问题是城市经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备在国外，尤其在日本已有近三四十年的历史，无论在技术上还是在经验上，均已获得了成功。我国也于九十年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十多年的历程。目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。升降横移式立体车库采用模块化设计，用可编程序控制器（PLC）控制，操作系统有按键式操作和IC卡操作两种方式供用户选择，根据客户要求可配置车库的管理、收费系统，让用户的收费和管理变得更加完善和可靠;系统的驱动系统可采用电机和减速机以及链条，具有完善的故障自诊断系统和安全保护系统。其具体特点如下：
节省占地，空间利用率高，配置灵活，建设周期短;价格低，消防、外装修、土建地基等投资少;可采用自动控制，构造简单，安全可靠;运行平稳，运行速度快，工作噪声低，存/取车时间短;智能化控制，多路安全保护，操作简便;耐用性高，维护方便，适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。
三、模型建立
1、车库存取策略
自动化立体车库不仅要求占地面积小，还需要工作效率高，存取车服务时间短，用户在系统内的等待时间短。对于作业管理而言，根据车库的使用方式、使用地点不同，车位管理也不尽相同。
升降横移式自动化立体车库一般用在住宅小区、宾馆、酒店、商场等。对于专卡专用车位即车位与卡绑定这种情况，一般都要先下达任务指令（使用刷卡或键盘操作方式），系统将上次任务在地面的载车板上升，部分车位横移让出下降通道后，目标载车板再下降，车位管理优化的可能性较小。对于通卡通用车位这种情况，由于车位可随机分配，用户每次使用的车位都可能不相同，能够分配入库存放的最优车位进行车位优化管理，故本文采用通卡通用車位管理方式。其中最优车位的计算方法是以地面层空板处载车板上升到位后，目标载车板下降到位所需时间最短为原则，如出现时间相同的情况，则以所需横移的载车板总数最少、耗能最少为原则进行选取。车库存取车辆的策略可分为三种，其定义如下：
（1）存车优先策略。当系统完成存取任务后，地面层空板处留有一个空的经过系统计算的最优车位对应的载车板，以供下辆车到来后直接存入，无需等待。
（2）原地复位策略。每次系统完成存车任务后载车板将上升到原位，完成取车任务后载车板在地面层原地不动，等待下次操作。若存车后下次任务还为存车，则放下最优车位。
（3）交叉存取策略。指当同时有几辆车需要存取时，例如前次任务为存车后次任务为取车，则将存车和取车分为一组任务，进行存取车交叉服务，其余情况如存车优先策略。
2、车辆排队模型
根据排队论分析可知，自动化立体车库是一个典型的随机离散排队服务系统，把每次来存取车的汽车作为用户，车库本身作为服务机构，则存取车辆到达的时刻是随机离散变量，存放时间也是离散变量，系统服务时间（操作时间）确定，但不是恒定值（仅与存放车位有关）。车辆的到达间隔和存放时间可以假定为符合泊松流分布的随机变量，泊松分布定义为：
（1）
其中N（t）表示（t0，t0+t）之间事件发生的次数，n=0，1，2，3，…，t≥0，λ为发生率，即平均到车概率。由于要研究的是在（0，t）之间发生一次的概率，所以n=1，则任意相邻两辆车到车时间间隔为t的概率为：
（2）
车辆在车库中的存放时间也服从泊松分布，车库车位停满后，再来的车辆将被拒绝入内。为了分析比较不同存取策略的存取车服务时间，定义目标函数为在某一时间段内存取k次的平均时间∑t/k=t，若对不同的存取策略选取同样的存取次数，则目标函数定义为k次的存取的总时间∑t，m为车库的总层数，n为车库的总列数，i为车库中所处的层数，i=1，2…k，…m，j为车库中所处的列数，j=1，2…k，…n，t0为横移时间，设前一次存（取）车升降所用时间为ti1，后一次存（取）车升降所用时间为ti2。
四、仿真及其结果
在实际的排队服务过程中，单位时间内到达的顾客数或顾客到达的时间间隔和服务时间都是随机变数。由排队论可知，车辆的到达间隔和服务时间可以假定为符合Poisson流分布的随机变量。通过选取不同时间段内存取车次数，得出每一时间段内使用不同存取车策略所需的平均存取车时间。三种不同策略的存取车时间结果比较如表1和图1所示。
图1 存取车曲线图
由以上的结果可得出如下结论：
1、原地待命比存取车优先平均可节省约4.3%的时间，交叉存取比存取车优先平均可节省约25%的时间。
2、存取车优先耗时最多，在同样的时间间隔内连续出入库数越大，平均存取车时间也相应越大。在车流量不大且连续存车居多的情况下，存取车优先策略可以减少顾客的等待时间。
3、原地待命耗时介于存车优先和交叉存取之间。交叉存取是对原地待命策略在存取顺序上的优化;当入库与出库数的比例越接近于1时，交叉存取的组数越多，资源的配置越合理，优化的效果就越好。
综合考虑实际情况，最好把几种存取方式相结合，分时段合理选择存取策略。
五、升降横移式立体车库自动控制系统探究
为了有序的规划和管理车库，保证客户车辆的停放便捷安全，升降横移式立体车库得有自动控制系统，包括自动道闸，自动存取，监控安全保护等三大系统构成。
1、自动道闸系统
该系统有非接触读卡器，感应线圈和道闸组成，用于完成车库入库前刷卡的有效性识别。刷卡有效，道闸会开启，并且等车辆通过后自动关闭，刷卡无效，道闸不会开启，同时相应的告警。
2、自动存取系统
该系统由可编程的PLC完成对入库车辆的卡号识别以及车辆的存取这些动作。在车辆入库刷卡成功后，数据通过PLC控制，引导车辆驶入载车板，系统完成停车入库任务。取车过程和该过程类似，所有过程都由PLC控制自动实现。
3、监控安全保障系统
监控安全保障系统是要求控制安全室对车库的现场所有情况进行监控识别，有三个部分组成：监控，运动检测以及报警。实现对车库的全方位监控，并数字录像，同时对车库的运动检测区进行自动报警设置，发现该区域有异常情况时及时提醒工作人员，该系统也完成对车库不明目标以及火灾等特殊情况的自动报警功能。
六、结束语
总之，通过对排队论的升降横移立体车库控制策略的研究，进一步了解了升降横移立体车库的形成和给交通生活带来的便利，但是在编制车库的控制程序是还有许多不足之处需要我们去改善，在后续的发展过程中，其设计理论将会日趋完善。
参考文献：
[1]马红麟.基于PLC控制的升降横移式立体车库的研究与设计，智能建筑与城市信息，2007年
[2]刘春丽.升降横移式立体车库控制系统的研究，机电产品开发与创新，2006年
[3]成怀周，陈栋.立体车库控制系统的设计，中山大学学报，2004年