邢麗娟，李建國

(蘭州交通大學機電技術研究所，蘭州730070)

隨著城市經(jīng)濟社會的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高,我國汽車工業(yè)快速發(fā)展。其中，停車位嚴重不足,機動車占道停放的問題日益嚴重。因此,具有占地面積小,庫容量大,存取車自動迅速的立體車庫就應運而生[1]。

有效提高車庫車位的利用率,降低耗能已成為人們廣泛關注的問題之一。通過對3層×10的巷道堆垛式立體車庫車位采用隨機分配策略和就近分配策略,對車輛到達,庫內(nèi)停放時間,車位使用效率,堆垛機的運行距離等情況建立仿真模型，采用Matlab編制程序進行仿真分析,對不同分配策略采用同樣參數(shù)進行數(shù)值分析。

1 模型建立

1.1 仿真模型建立原則

以庫容量為30（3層×10）的車庫為例進行分析,簡化模型如圖1。

模型的建立采用以下幾種原則[2]：

圖13 層×10的立體車庫簡化模型

（1）臨時車輛的到達時間間隔服從泊松分布；（2）臨時車輛在庫內(nèi)存放時間服從正態(tài)分布；（3）采用就近分配策略時臨時車輛車位的分配在當前可用車位中就近分配；（4）采用隨機分配策略時臨時車輛車位的分配在當前可用車位中隨機分配；（5）臨時車輛到達車庫時沒有可用車位則離去；（6）堆垛機在完成存取任務后在進出口點待命；（7）每次開始仿真時均認為給定的車位全部可用；（8）車庫每層每列的寬度相同假設為1；（9）顧客接受服務遵循先來先服務原則（FCFS）。

1.2 相關符號說明和定義

μ：車輛在庫內(nèi)存放時間的期望。

σ：車輛在庫內(nèi)存放時間的偏差。

λ：車輛到達的時間間隔。采用Matlab[3~4]編寫程序流程如圖2。

圖2 程序流程圖

1.3 仿真數(shù)據(jù)分析

本文以某立體停車庫為例，取參數(shù)為：λ=8，μ=220，σ=30，臨時停放車位數(shù)為30，仿真終止時間為1 440 min。

運行仿真程序,隨機分配車位的仿真結果如圖3。（a）表示車輛到達時和分配給該車輛的車位；（b）表示車輛出庫時和對應車位的釋放；(c)表示由于沒有空余車位，車輛離去時；（d）綜合a,b,c的3種情況，給出了整體的仿真結果。

就近分配車位的仿真結果如圖4。

仿真結果顯示，該立體停車庫在某天24 h中，總共有173車次到達，170車次入庫，146車次出庫，3車次由于車位已滿而離去。無論采用隨機分配還是就近分配，車輛到達和離去的車次數(shù)是相同的。車位利用率是指在一定時間內(nèi)入庫的所有車輛與所有車位的比。因此，求得本次仿真的車位利用率為5.67次/車位。

為了比較隨機分配和就近分配哪種分配方法較節(jié)省能量，本文還對堆垛機的運行距離編制了Matlab程序，進行了仿真分析。圖5顯示了隨機分配原則下堆垛機每次存取車時運行的距離。當車輛出入庫分別為175次和152次時堆垛機的運行總距離為1 694。

圖3 隨機分配車位仿真結果

圖4 就近分配車位仿真結果

圖6顯示了就近分配原則下堆垛機每次存取車時運行的距離。當車輛出入庫分別為178次和152次時，堆垛機的運行總距離為1636。

仿真結果顯示，隨機分配原則下共有175車次入庫，152車次出庫，堆垛機的運行距離為1 694；就近分配原則下共有178車次入庫，152車次出庫，堆垛機的運行距離為1 636。從上面結果得出就近分配原則在出入庫車次次數(shù)較多時，堆垛機的運行距離卻小于隨機分配原則下出入庫車次次數(shù)較少的情況。 因此在本文條件下就近分配原則減小了堆垛機的運行距離達到了降低能耗的目的。

運行仿真結果100次后，堆垛機的運行距離及總距離的平均值如圖7。

圖5 隨機分配車位原則下堆垛機每次存取車時運行的距離

圖6 就近分配車位原則下堆垛機每次存取車時運行的距離

圖7 就近和隨機仿真100次后的平均值

從結果看,大多數(shù)情況（84次）就近分配原則下堆垛機的運行距離小于隨機分配原則下堆垛機的運行距離；就近分配原則下堆垛機的平均運行距離比隨機分配原則下堆垛機的平均運行距離短。從而進一步說明了在本文所取參數(shù)下就近分配原則相對減小了堆垛機的運行距離,達到了降低能耗的目的。

2 結束語

模擬仿真的結果表明就近分配策略相對減少了堆垛機的運行距離,達到了降低耗能的目的。

改變本文的參數(shù)，例如車輛入庫的時間間隔、停放時間、車位數(shù)量等，可以得到不同的仿真效果，因此對建設立體車庫的決策者有一定的幫助。

本文仍有不足，以下幾點需要以后進一步研究：（1）結合智能算法，找到更節(jié)能的存取策略；（2）研究層列距離不相等時堆垛機的運行情況，找到較優(yōu)的分配策略；（3）比較堆垛機完成一次任務后原地待命條件下的運行距離與本文運行距離的差異，找到堆垛機的較優(yōu)停放點。

[1] 周雪松，田密，馬幼捷，馬云斌，邵寶福，王輝. 智能化立體車庫存取車優(yōu)化控制策略的研究[J] . 制造業(yè)自動化，2008，30（10）：29-34.

[2] 李建國，蔣兆遠. 巷道堆垛式立體車庫隨機車位分配策略仿真與分析[J] . 起重運輸機械，2010（8）：57-59.

[3] 周品，趙新分. Matlab數(shù)學建模與仿真[M] . 北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[4] 曹弋. Matlab教程及實訓[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，2008.