摘 要

随着社会经济与科学的不断发展，人们的生活水平得到了显著的提高。城市居民购车数量也越来越多。随着机动车的数量不断的增长，城市的交通负担也日渐繁重，而机动车的存放也相应变得困难，马路上的停车位数量有限，停车用地规划不足，传统的停车场已无法有效满足人们的停车需求。

本文分析了国内外的立体车库的有关研究，分析了几种立体车库的特点，最终选用市场占有率较高的升降横移式立体停车库作为研究对象，介绍了它的工作原理和优缺点。建立了基于这种车库结构的存取策略模型，优先存车模型，优先取车模型，原地复位模型，交叉存取模型。

首先，本文介绍了排队论及其相关理论，建立相关的模型，立体车库服务排队论模型为M/M/1/S/,以及介绍排队论的相关指标以及运算公式。

其次，本文对升降横移式立体停车库进行实地考察，得到有关车库长、宽、高以及电梯运行相关参数，选取时间段对车辆到达率进行分析。

最后，本文根据选取的车辆存取策略，利用实际的车库的相关参数来评估不同层数和列数的立体车库的服务时间以及顾客平均等待时间等方面，最终确定了相对较优的车库层数和列数配置。

关键词：升降横移式立体车库；排队论；存取策略；优化设计

Abstract

With the continuous development of social economy and science, people's living standards have been significantly improved, and the property industry which as a third party has also been greatly developed. With the increasing number of motor vehicles, urban traffic is becoming increasingly congested, and the storage of motor vehicles is also becoming difficult. The number of parking spaces on the road is limited, the planning of parking land is insufficient, and the traditional parking lot can not effectively meet people's parking needs.

This article analyses the related research of the three-dimensional garage at home and abroad, analyses the characteristics of several three-dimensional garages, and finally chooses the lifting and transverse three-dimensional garage with high market share as the research object, introduces its working principle and advantages and disadvantages. The access strategy model based on this garage structure is established, including priority storage model, priority pick-up model, in-situ reset model and cross access model.

Firstly, the queuing theory is introduced and modeled. The three-dimensional garage service model is established as M/M/1/S/. The related indexes and operation formulas of queuing theory are introduced.

Secondly, this article investigates the lifting and transverse three-dimensional parking garage, obtains the relevant parameters of garage length, width, height and elevator operation, and chooses the time period to analyze the vehicle arrival rate.

Finally, according to the selected vehicle access strategy, this article evaluates the service time of the three-dimensional garage with different layers and columns and the average waiting time of customers by using the relevant parameters of the actual garage, and finally determines the relatively optimal number of layers and columns of the garage.

Key words: lifting and transverse three-dimensional garage;queuing theory;access strategy;optimization design.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的及意义 1

1.1.3国内外研究现状 2

1.2研究（设计）的基本内容、拟采用的技术方案及措施 3

1.2.1研究的基本内容 3

1.2.2研究拟采用的技术方案及措施 3

第2章 立体车库概述与选择 4

2.1车库的选择 4

2.1.1当前立体车库的种类 4

2.1.2各种立体车库的特点 6

2.1.3立体车库选择 7

2.2升降横移立体车库的工作原理 7

第3章 升降横移车库排队模型建立 9

3.1排队论基本概念 9

3.2排队系统 9

3.3排队模型及指标 10

第4章 车库绩效评估分析 13

4.1车库存取策略 13

4.2算例分析 17

第5章 总结与展望 24

5.1经济与环保性分析 24

5.2总结 24

5.3展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1.1 研究背景

随着社会经济的发展和科学技术的逐渐进步，物流行业的发展也在社会经济的发展中的影响力也日益提高，物流的服务水平已经成为衡量社会发展程度的一个重要的标志，物流也被称为“第三利润源泉”。物流在国民经济中也发挥着重要的作用，联系了生产和消费环节，使得社会再生产得以持续进行。仓储和其他物流环节一样，作为现代物流的重要组成部分,其运作效率对整个物流系统的运作绩效有着重要影响。仓储的效率变高，可以节约运营成本，提高运营效率，仓储系统也在向着空间紧致化方向快速发展，节约占地面积和土地的成本。

我国城市的规模正在逐渐扩大，城市交通压力变得日渐沉重，因此有的城市采取了限号限行措施。道路上的车辆逐渐增加，出现了停车困难等问题，这种问题的产生一方面是因为车辆增加，交通设施水平低；另一方面是因为停车用地规划不当，导致很多车辆停在马路上，阻碍了行人交通。因此，若要解决这些问题，一方面要提高交通设施的水平，另一方面要科学的规划停车场地和停车设备。如何改善和提高停车库服务水平，如何更加有效的利用相关的土地资源，如何更好的控制相关成本，评估分析停车库系统的效率并提出优化策略，成为当下重要的研究方向。

1.1.2 研究目的及意义

研究目的：为新兴的紧致型自动停车库提供效率评估机制。本课题的分析研究对象是一个具有代表性的紧致化自动停车系统，占到市场的70%以上的升降横移式自动化立体车库，其具有配置简单，运行灵活自动化程度高等优点，可以有效节约占地面积，空间利用效率高。本课题对该系统的效率进行评估分析，然后进行简单优化，对该自动停车库的布局结构进行优化设计，提高该停车库的服务效率。

研究意义：随着城市生活水平的提高，城市停车用地规划不足，迫切的需要提高紧致化立体车库的研究水平，紧致型立体车库具有如下特点：节约占地面积^[1]；提高服务效率；空间利用程度高；车库智能化。现有的研究对于紧致型仓库的研究比较充分，但是对于紧致型自动车库的研究只有少数几篇文章涉及到，本选题将从升降横移式自动停车库进行效率分析，在研究中运用排队论进行分析，建立自动停车库效率评估模型，进行算例计算，最后对论文工作进行总结。

1.1.3国内外研究现状

仓储系统作为供应链的一个组成部分，是物流系统的组成部分，可以起到缓冲和平衡供需矛盾，缓冲生产和配送矛盾的作用。同时，智能仓储系统的应用，使得对货物进行的仓储管理在各个环节具备输入速度和准确性，从而合理保持和控制库存，接下来将分析智能仓储系统的有关研究以及自动停车库的有关研究。

（1）仓储系统的有关研究Chef-Hung Lin, Dimitris.Bertsimas, Robert M.Freund, March.J.G.A和W.L.Winston,Jeremy. Shapiro等专家就相关内容进行了研究。在立体库模块，从分配策略的(货位分区)角度进行研究，Hsieh S等给出了BOM(Bill of Material)分类作为基础分类方法的货位优化方法^[2];穆聪聪研究了产品频度和偏离度，进而实现了对出入库货位的优化^[3];T.A.Ajol, Park B C^[4]，张思建等采用了对于仓储不同的区域进行分别优化，根据优化的目标建立相关的数学模型，并采用智能算法主要包括的是仿生算法对模型进行优化求解^[5]。郭依进行了智能仓储系统待命位策略以及仓库布局优化的研究，比较分析并用仿真验证了三种待命位策略中，最优的待命位策略，是机器人停留在作业结束的位置为最优情况，并提出紧致化布局这种更具优势的方案^[6]。沈古文对紧致型仓储系统绩效及运作进行研究，研究了三位紧致化仓储系统和倍深式货架自动化立体仓库，分别进行了优化布局设计^[7]邹碧攀研究了自动小车订单履行系统中工作站对小车的指派策略优化问题，创新性的提出了基于作业速率的指派策略，并设计了临域搜索算法寻找近似最优指派策略。然后，构建了排队网络模型评估系统绩效，并通过仿真验证理论模^[8]]。

（2）自动停车库的有关研究丁莉君进行研究后认为自动化立体车库将面向多元化发展，自动化立体车库将不断提高智能化水平，自动化立体车库将更加注重环保及艺术性^[9]。杨一曼在文章PLC控制的升降横移式自动化立体车库研究中介绍了车库内车辆存、取工作的一系列流程,重点分析了安全防护装置,并研究了PLC的基础的控制软件、硬件系统的设计方案,目的是解决都市中的车辆在停车时的问题 ^[10]。和淼等人从立体车库运行效率方面进行考虑,通过缩短存取车的时间, 来提高立体车库的运行效率。从立体车库的存取装置方面入手,采用双存车取车装置,并结合排队论中的存取调度策略,分析其运行的能耗和效率。结果表明采用双存车取车装置, 可以明显提高立体车库的运行效率,缩短所有车辆的存取时间^[11]。

然而，现有的车位以及在规划中的车位仍然不能满足人们的需要，为了解决这些问题，尽可能地更好的利用立体车库，本文研究了两个方向，第一个是对于升降横移式停车库来说，在不同的时段应该采取何种存取车策略，第二个是在车库库位范围给定的情况下，如何设计车库的层数列数可以最大化的节约存取时间。

1.2研究（设计）的基本内容、拟采用的技术方案及措施

1.2.1研究的基本内容

第一部分：介绍选题背景及研究意义，了解仓储系统在物流活动中的重要意义，理解仓储系统发展的趋势和改善的方向，并选取升降横移式自动停车库作为对象进行分析。第二部分：以本文主题为重点，搜集有关资料，了解国内外关于智能仓储系统以及自动化立体车库的相关研究。分析各种立体车库的特点并分析升降横移式停车库的工作原理，并给出图解。

第三部分：介绍排队论，建立车库车辆排队模型，确定研究的指标。

第四部分：对升降横移式自动停车库的相关参数，工作流程进行分析具体描述，进行绩效评估分析，利用排队论进行分析，建立绩效评估模型，进行算例计算。得出数据，进行优化设计，提出优化建议。

第五部分：对论文进行总结。

1.2.2研究拟采用的技术方案及措施

（1）文献阅读法

阅读国内外相关文献，阅读有关仓储系统绩效分析以及智能仓储系统的有关文献，对紧致型自动停车库有一个全面的认识，进而确定研究对象。

（2）数学方法

运用数学理论和方法进行相关分析，运用排队论等相关理论，建立绩效评估模型，代入各种参数进行计算，得出效率分析结果。

（3）优化分析

根据相关参数，确定车库的库位数量范围，对车库进行优化设计，给出参考建议。

第2章 立体车库概述与选择

2.1 车库的选择

2.1.1当前立体车库的种类

相比于地下车库或者地面车库，立体车库可以在相等的占地面积下容纳更多的车辆，从而有效利用空间，进而可以提高停车场收入。当城市的社会、经济、交通等综合实力发展到一定程度，如果没有科学合理的停车场规划设计方案，就会产生停车困难，交通拥堵等问题。立体停车设备也受到了广大客户的欢迎，原因在于这种停车设备平均单车占地面积较小。

由于人民生活水准在不断的提高，因此越来越多的人购置了私家车；影响了城市的交通和环境，交通变得日渐拥堵，环境也产生了一些问题，亟待解决。停车难的问题给机械停车设备行业提出了更高的要求，也提供了一些商机。在这商机与要求并存的时候，我国的机械停车设备行业也会快速发展，尽力满足用户的要求，提供更好的停车设备，从而也实现自身的长远发展。未来的停车库的发展方向大致有两个，在市场上，价格低的停车设备会相对来说更受欢迎一点，只要能满足用户的需求，价格低具有很大的优势；在技术上，停车设备的相关参数，评价停车设备的相关指标有服务水平，顾客平均等待时间等，人们对这些指标的要求也在日益提高。在以后的发展过程中，机械停车设备也会更加注重服务的售后系统，车库的结构，车库的材质，车库的成本等一系列和用户要求相关的方面，随着社会综合水平的不断提高，我国的立体机械停车设备也会得到更好的发展^[12]。

立体车库相比于地下车库，可以有效的降低人身和车辆的受到危险的可能性，可以更好的保护人的安全。立体车库具有红外线感应系统，例如升降横移式立体车库，当行人误入车库时，车库会收到信号，此时设备会停止运转。立体车库一般建在室外，不必安装通风设备，立体车库一般是采用单台集装的系统，这样可以更加有效的利用有限的土地，提高土地的利用率。而且立体车库选址方式也比较灵活，因为占地面积较小，可以选址位于居民楼下，商场旁边，医院附近等。

我国的立体车库共有九大类，分别包括是：升降横移立体车库、简易升降立体车库、垂直循环立体车库、水平循环立体车库、多层循环立体车库、平面移动立体车库、巷道堆垛立体车库、垂直升降立体车库和汽车专用升降机^[13]。平面移动类、升降横移类、垂直升降类、巷道堆垛类，这4种车库是相对来说比较典型的、市场占有率比较高的、较受欢迎的。车库图片见下图：

图2.1 板式平面移动立体车库

图2.2 升降横移式立体车库 

图2.3 垂直升降式立体停车库

图2.4 巷道堆垛类立体停车库