立體停車庫的車位數量排布的設計方法與流程

本發明涉及停車庫，尤其涉及的是一種立體停車庫車位數量的設計方法。

背景技術：

隨著我國汽車保有量的迅速增加，停車難、停車亂、治理難已經成為困擾中國城市發展的主要難題，尤其在經濟新常態的大背景下，傳統的停車產業模式已經難以滿足新環境下的產業發展需求。2010年，國家住建部、公安部和發改委聯合下發的《城市停車設施規劃建設及管理的指導意見》指出：在當前我國城市經濟社會發展進程中，城市停車供需矛盾日益突出，特別是在我國城市土地資源高度緊缺和汽車擁有量快速增長背景下，由于停車設施總量嚴重不足、配置不合理、利用效率低和停車管理不到位而導致了嚴重的停車難、交通擁堵等問題，嚴重影響了城市居民生活質量，制約了城市可持續發展。

機械式立體車庫是停車設備的一種，屬特種設備產品之一，具有車輛存取方便，系統運行經濟，維修方便，占地面積少等特點，是當前應對車輛較多而停車面積較少的一種解決方案。

早在1920年，美國建成了世界上第一座機械式立體停車設備，50年代以后，美國和西歐陸續建成多種型式的立體車庫，60年代后期，隨著世界汽車工業的迅速發展，城市汽車擁有量急劇增長，尤其是大量私人小轎車的出現，使美、日、歐等工業發達國家的大城市均出現了不同程度的停車難問題，尤其是在市中心的商業區，建筑物高度密集，不可能騰出大量地皮建停車場，此時占地面積小的立體式停車設備才真正得到發展普及。

目前立體停車庫主要有升降橫移類(PSH)、簡易升降類(PJS)、垂直升降類(PCS)、巷道堆垛類(PXD)、平面移動類(PPY)、水平循環類(PSX)、垂直循環類(PCX)、多層循環類(PDX)、汽車升降機(PQS)等9大類型，根據相關統計，在以上九種停車設備類型中，80％的市場份額都集中于技術水平較低的升降橫移類(PSH)，只有較少的企業具備高層垂直升降式(塔庫)資質。

目前立體停車庫按照其工作原理區分，其類別及代號見下表1：

表1停車庫類別及代號

建一個機械式立體停車庫，在設計時必須考慮車庫的總體布局和停車庫的存車能力，人們往往希望一個庫內存車數量越多越好，實際上設計一個停車庫時，確保車庫順暢而安全地運行也十分重要。

機械式停車庫中最大進(出)時間就是指從給出一個進車(或出車)的指令開始，將車停放到該機械式停車庫的最不利位置(或將車輛從最不利位置取出)，直到該停車庫進行下一個進車(或出車)指令為止所需的時間。單車最大進(出)時間應根據其使用環境、地區、用途及用戶的特殊要求來合理選定，不同類型的機械式停車庫選取的單車最大進(出)時間可以不一樣，但基本的要求應當不出現存取車排隊的現象。

現階段立體停車庫市場進入了穩定發展時期，特別是公共資源配套和單位自用的用戶增長迅速，目前占市場絕大部分份額的升降橫移類產品存在較大的安全隱患，車輛存車過程中發生故障、甚至墜落的新聞屢見報道。目經過幾十年的探索，立體停車庫產品標準體系已經較為完善，而市場現存產品存在技術落后，用戶體驗差等突出特點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于提供了一種保證車庫的吞吐量大、單車存取速度快，并且存取車體驗效果好的立體停車庫的車位數量排布的方法。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種多立體停車庫的車位數量排布的方法，應用于多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫，該塔式立體車庫包括鋼結構系統、停車搬運系統，所述鋼結構系統包括至少一個塔式立體車庫鋼結構，每個塔式立體車庫鋼結構包括若干層停車層，塔式立體車庫鋼結構分為內圈、外圈，外圈停車，所述停車搬運系統包括搬運小車、可轉動圓盤及提升系統，塔式立體車庫鋼結構的每層的內圈中心均放置一個可轉動圓盤和一個搬運小車，圍繞可轉動圓盤，放射狀設置多個停車位，搬運小車將車輛在停車位及可轉動圓盤之間移動，塔式立體車庫鋼結構的外圈各層預留兩個位置作為提升系統的操作位，通過提升系統將各停車層相連，每一層的車位數量排布的設計方法如下：

優化目標：以單位車位占地面積最小為優化目標；

約束條件：占地總面積大小不超過一定值，車位尺寸為2.5mX6m，中間可轉動圓盤的直徑不小于6m，提升系統的尺寸不小于3.6mX6.8m，塔式立體車庫鋼結構的車位設計為對稱結構，車位數為偶數；

設計變量：車位數量或者塔式立體車庫鋼結構的直徑大小；

優化過程：設塔式立體車庫鋼結構的直徑為D，則占地總面積為S＝π(D+12)²/4，車位數為L＝(2π-4arcsin(3.6/D))/(2arcsin(2.5/D))并向下取整，求單位車位占地面積SS＝S/L的最小值，分析單位車位占地面積SS與車位數L的關系函數以及單位車位占地面積SS的1階導數對車位數L的關系函數，得到如下結論：

單位車占地面積SS隨著車位數L增加遞減，車位數L為15時達到最小，11到18個車位單位占地面積SS基本變化不大，車位數在18之后單位車占地面積SS又逐漸增大，單位車位占地面積SS變化率隨著車位數逐漸遞減，車位數量設計為11到18個。

作為優化的技術方案，最佳車位數為14。

作為優化的技術方案，次佳車位數為12。

作為優化的技術方案，所述提升系統使用停車庫系統的專用電梯。

作為優化的技術方案，第一層作為緩存停取車位，第二層及以上作為儲存車位。

作為優化的技術方案，第一層的緩存停取車包括交錯設置的緩存車位和儲存車位，所述緩存車位截面的前半部分呈梯形，截面的后半部分呈長方形，且緩存車位的最窄處的寬度能夠保證車輛兩邊的門打開后兩邊空余寬度大于1.5m。

作為優化的技術方案，緩存車位的最窄處的寬度為2.5m。

作為優化的技術方案，所述第一層的層高為3m。

本發明相比現有技術具有以下優點：

通過計算得出立體停車庫的車位最優設計方案，保證車庫的吞吐量大的同時，提高存取車過程中的人員舒適度。

附圖說明

圖1是應用本發明的立體停車庫的車位數量排布的方法的多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫的單層結構示意圖；

圖2是應用本發明的立體停車庫的車位數量排布的方法的多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫的存取車過程示意圖。

圖3是應用本發明的立體停車庫的車位數量排布的方法的立體車庫的第一層緩存停取車位的布局示意圖；

圖4是單位車位占地面積SS與車位數L的關系函數圖；

圖5是單位車位占地面積SS的1階導數對車位數L的關系函數圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫包括鋼結構系統、停車搬運系統。

所述鋼結構系統包括至少一個塔式立體車庫鋼結構1，每個塔式立體車庫鋼結構1包括若干層停車層，第一層作為緩存停取車位，第二層及以上作為儲存車位。且塔式立體車庫鋼結構1分為內圈、外圈，外圈停車。

所述停車搬運系統包括搬運小車、可轉動圓盤2及提升系統3，相鄰兩個塔式立體車庫鋼結構之間通過提升系統相連，兩個塔式立體車庫鋼結構共用一個提升系統。塔式立體車庫鋼結構1的每層的內圈中心均放置一個可轉動圓盤2和一個搬運小車(圖未示)，圍繞可轉動圓盤2，放射狀設置多個停車位12，塔式立體車庫鋼結構1的外圈各層預留至少兩個位置作為提升系統3的操作位，通過提升系統3將各停車層相連，整套系統根據需要可靈活配置提升系統3的數量，增加車輛存取效率。系統采用冗余設計，提高整體運行可靠性。

搬運小車放置在可轉動圓盤2和塔式立體車庫鋼結構1的外圈之間，將通過提升系統3提升上來的車運到可轉動圓盤2上，該搬運小車可采用現有的各種搬運小車。

具體的，所述提升系統3使用停車庫系統的專用電梯，提升系統3與鋼結構采用栓接或抱箍連接方式固定。

所述可轉動圓盤2提供搬運小車供電、控制、監控等功能接口和走線。

多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫還包括安全監控系統，所述安全監控系統包括安裝在立體車庫不同位置的多個圖像采集裝置，如攝像頭，各圖像采集裝置連接到作為上位機的計算機，車庫安全監控系統主要是對立體停車庫的停取車全過程進行監控，并提供安全監視手段，從車輛進入停車場開始對車輛進行監控和相關信息提取和識別。對車輛在停車和取車過程中的所有狀態：包括緩存車位的相關狀態，多角度拍照，停車過程中的視頻監控，鋼結構停車庫系統外部車輛通道和人員通道的安全監控，停車庫內部的視頻監控，火災識別與報警等功能。

多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫還包括運營管控系統，主要包括停車控制管理分系統和智能手機終端分系統。系統實現對搬運傳動系統的所有動作控制，停車取車的最優路徑規劃、多車、多電梯存取車的沖突解決策略，系統高效運營模式，停車信息引導，本地停車信息與互聯網的信息交互，互聯網存取車預約、停車計時與費用結算、面向客戶的手機終端系統等。

請參閱圖2所示，該多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫的停車流程包括下述步驟：

步驟1：車輛開至停車場門口；

步驟2：在停車場門口進行圖像抓拍，判斷車輛能否入場，如果能入場，放行，同時，將車輛信息保存至計算機，否則，提示車輛離開；

步驟3：車輛開到停車庫門前；

步驟4：車庫門打開，優選的，車庫門安裝有自動識別裝置，自動識別車庫前待停車輛，當識別到車庫前有待停車輛時，車庫門自動打開；

步驟5：駕駛員將車輛開入停車庫，此時，可以在停車庫內安裝檢測裝置，檢測停車人員及/或車輛信息，如果停車人員及/或車輛信息與計算機中所存的信息不能匹配，則提示離開；

步驟6：駕駛員停車完畢，優化的，安裝在停車庫的車輛狀態檢測系統根據監測，實時提醒駕駛員是否停車到位以及車輛重量是否超限等，在駕駛員停車下車后，根據紅外對射和視頻識別提醒停車用戶是否關好車門以及是否有重要遺留物等，確認無誤后，駕駛員需要在停車庫的人機交互界面上進行確認，如刷卡確認或者通過屏幕點擊確認，離開停車庫，停車庫外門關閉，車輛進入搬運小車，搬運小車將車輛拖至可轉動圓盤2上，可轉動圓盤2旋轉指定角度，可轉動圓盤2的中心線與提升系統的中心軸線對齊；

步驟7：搬運小車拖車輛至提升系統內，搬運小車離開提升系統，提升系統將車輛提升至指定停車層；

步驟8：車輛到達指定停車層后，該停車層搬運小車進入提升系統，將車輛拖至該層的可轉動圓盤2上，可轉動圓盤2旋轉指定角度至指定車位，可轉動圓盤2的中心線與指定車位的中心軸線對齊；

步驟9：搬運小車將車輛拖至指定車位，然后搬運小車離開，存車成功，優選的，此時可以采集車輛信息上傳至計算機，系統形成一條存車信息。

該多出入口、多提升機實現并行化存取車的塔式立體車庫的取車流程包括下述步驟：

步驟100：駕駛員在停車庫外預約取車，優化的，可以通過刷停車卡取車，則系統識別停車卡對應車輛與車位信息，觸發取車命令；

步驟102：停車層中心的的可轉動圓盤2旋轉指定角度至待取車車位，可轉動圓盤2的中心線與待取車車位的中心軸線對齊；

步驟103：搬運小車進入待取車車位，將車輛拖至可轉動圓盤2上，可轉動圓盤2旋轉指定角度，中心線與提升系統的中心軸線對齊；

步驟104：搬運小車拖車輛至提升系統內，搬運小車離開提升系統，提升系統將車輛送至一樓；

步驟105：一樓的搬運小車進入提升系統，將車輛拖至可轉動圓盤2上，可轉動圓盤2旋轉指定角度，中心線與取車位的中心軸線對齊；

步驟106：搬運小車將車輛拖至取車位，搬運小車離開；

步驟107：車庫外門打開，駕駛員進入車庫取車；

步驟108：駕駛員開至停車場出口處，采集車輛信息后，車輛離開停車場。

請參閱圖3所示，為第一層的緩存停取車位示意圖，該層的緩存停取車位包括交錯設置的緩存車位42和儲存車位44，所述儲存車位44作為正常儲存車位用，而駕駛員進入停車庫停車或者取車時，是將車停進緩存車位42或者將車從緩存車位42取出。所述緩存車位42截面的前半部分呈梯形，截面的后半部分呈長方形，且緩存車位42的最窄處的寬度能夠保證車輛兩邊的門打開后兩邊空余寬度大于1.5m，優化的，緩存車位42的最窄處的寬度為2.5m，第一層的層高為3m。緩存車位的設置，可以消除客戶的壓抑感，提高停車的良好體驗度。

為了合理選擇立體停車庫的每一層的車位數量，達到一個各項指標均衡的設計，需要對車位數量進行了優化設計，其優化設計過程如下：

優化目標：以單位車位占地面積最小為優化目標；

約束條件：占地總面積大小不超過一定值，車位尺寸為2.5mX6m，中間可轉動圓盤2的直徑不小于6m，塔式立體車庫鋼結構1的外圈各層預留兩個位置作為提升系統3的操作位，提升系統3的尺寸不小于3.6mX6.8m，塔式立體車庫鋼結構1的車位設計為對稱結構，車位數為偶數；

設計變量：車位數量或者塔式立體車庫鋼結構1的直徑大小。

優化過程：設塔式立體車庫鋼結構1的直徑為D，則占地面積為S＝π(D+12)²/4，車位數為L＝(2π-4arcsin(3.6/D))/(2arcsin(2.5/D))并向下取整，其中單個車位對應圓心角為2arcsin(2.5/D)，電梯對應圓心角為2arcsin(3.6/D)，求單位車位占地面積SS＝S/L的最小值，根據分析單位車位占地面積SS與車位數L的關系函數如圖4所示，單位車位占地面積SS的1階導數對車位數L的關系函數如圖5所示。

根據圖4和圖5可以得到如下結論：

單位車占地面積SS隨著車位數量增加遞減，車位數L為15時達到最小，11到18個車位單位占地面積SS基本變化不大，車位數在18之后單位車占地面積SS又逐漸增大，單位車位占地面積SS變化率隨著車位數逐漸遞減。

根據分析結果，綜合考慮各因素，車位數量設計為11到18個最優，最佳車位數為14，本實施例根據實際情況的限制，取次最佳值12，即車位數為12個。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。