巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫圖1建模與調(diào)度研究

0自動(dòng)化立體車庫的應(yīng)用目前，中國汽車產(chǎn)量迅速增長，城市有限面積難以提供足夠的停車位。因此，將停車場(chǎng)轉(zhuǎn)移到三維空間已成為解決城市停車問題的重要手段。立體車庫在一定程度上緩解了城市靜態(tài)交通問題。近年來,隨著科技的發(fā)展,巷道堆垛式立體車庫技術(shù)日趨成熟,并且逐步成為一種全自動(dòng)化高密度的立體車庫。巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫,為電梯附加行走機(jī)械而成,容車數(shù)量一般在100輛以上。在高峰存取時(shí)刻(如上下班高峰期),巷道堆垛式立體車庫受限于堆垛機(jī)數(shù)量以及軌道長度,最遠(yuǎn)車位一般一次取車需要2min,這使得社會(huì)總等候時(shí)間較大,依次取車到第20輛時(shí)約需30min以上。為解決高峰存取時(shí)效性的問題,本文擬將該“一軌雙車”技術(shù)應(yīng)用于該立體車庫中。傳統(tǒng)的接車往復(fù)運(yùn)送調(diào)度模式,很難滿足日益豐富的物流方案的需求,而“一軌雙車”技術(shù)的出現(xiàn),可以很大程度緩解特定時(shí)間段內(nèi)存取調(diào)度的壓力,在國內(nèi)自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)中已有成功的案例。本文將以“U型”軌道的立體車庫(圖1)為例進(jìn)行研究,探討“一軌雙車”軌道模型、存取車過程,通過比較社會(huì)總等候時(shí)間來分析其可行性。1u型巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫u型軌道模型巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫的原理是通過立體車庫內(nèi)的堆垛機(jī)沿X、Y、Z方向的運(yùn)動(dòng)將汽車從地面入口處運(yùn)送到指定的車位并與之泊接,或者利用堆垛機(jī)載車平臺(tái)上的載車板橫移裝置將汽車連同載車板移送至該車位,或?qū)⒁汛嫒胲囄坏钠囈扑椭炼讯鈾C(jī)平臺(tái)上,再由堆垛機(jī)運(yùn)送至地面出入口處。圖2是巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫U型軌道的簡(jiǎn)易模型。該種車庫有2個(gè)出入口,分別為A和B,有一輛堆垛機(jī)車。堆垛機(jī)車可以在A、B出入口之間的軌道內(nèi)任意驅(qū)動(dòng)。取車時(shí),堆垛機(jī)車根據(jù)存取位置的不同就近選擇出入口A或B。這是現(xiàn)階段U型巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫的工作過程。本文所要探討的一軌雙車式軌道模型是用兩輛堆垛機(jī)車配合完成存取車的模型,如圖3所示。這種立體車庫也有2個(gè)出入口,與上述車庫相同;不同之處是此車庫有2輛堆垛機(jī)車,機(jī)車A和機(jī)車B,其中,機(jī)車A只能在A口處存取車輛,機(jī)車B只能在B口處存取車輛。根據(jù)需要調(diào)度車輛數(shù)量的多少,將工作模式分為2種:一般運(yùn)作模式和高峰運(yùn)作模式。一般運(yùn)作模式是指存取車輛較少時(shí)的一種運(yùn)作模式,只需要一輛堆垛機(jī)車即可,其工作過程與上述的現(xiàn)階段U型立體車庫工作過程相似;而當(dāng)某一時(shí)刻車輛存取需求增大時(shí),就需要A、B兩輛堆垛機(jī)車同時(shí)運(yùn)行以保證在最短的時(shí)間內(nèi)調(diào)度完所有車輛。2最佳調(diào)度約束條件將該軌道分為3個(gè)區(qū)間,分別為a軌道區(qū)間、b軌道區(qū)間和ab軌道區(qū)間,其中a與b軌道區(qū)間相對(duì)稱,而ab軌道區(qū)間是整個(gè)軌道區(qū)間中央的一小段。規(guī)定在高峰存取工作時(shí),a軌道只允許A機(jī)車運(yùn)行通過,b軌道只允許B機(jī)車運(yùn)行通過,而兩輛機(jī)車均可以在ab運(yùn)行通過。如若a、b兩軌道內(nèi)車的個(gè)數(shù)相近(或相等),只需要調(diào)節(jié)ab軌道內(nèi)的取車個(gè)數(shù),使得A機(jī)車和B機(jī)車所取的車的數(shù)量大致相等即可使得整個(gè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)運(yùn)行;如若a區(qū)間或者b區(qū)間某側(cè)所需調(diào)度車數(shù)較多時(shí),假設(shè)令Sa值較大,則當(dāng)A機(jī)車在取車時(shí),可以先將a軌道的車放到ab軌道中,然后再折返回去取送a軌道內(nèi)的車。在高峰時(shí)期,所需要調(diào)度的車輛數(shù)量較為龐大。為了便于研究,在此認(rèn)為a、b和ab軌道上的車輛均勻分布。上述3個(gè)軌道所需要調(diào)度的車輛數(shù)分別為Sb和Sab,當(dāng)a、b軌道內(nèi)的車輛數(shù)目不平衡時(shí),A機(jī)車需要調(diào)度到ab軌道內(nèi)車輛數(shù)為:選擇在a軌道上的最靠近ab軌道的“2ΔS”區(qū)間內(nèi)的車選作調(diào)度選取車,即此區(qū)間位于a軌道區(qū)間并且與ab軌道區(qū)間相鄰,該區(qū)間內(nèi)所需要調(diào)度的車輛數(shù)量為2ΔS。在這種情況下,則需要比較該一軌雙車方案調(diào)度的總時(shí)間與單個(gè)機(jī)車調(diào)度到A口和B口的時(shí)間和值,即2TS與(TA0+TB0)的大小關(guān)系。圖4是調(diào)度的車輛停車位置到出入口處的距離l與其所需要時(shí)間t的關(guān)系圖,即:其中系數(shù)k與機(jī)車運(yùn)行的速率有關(guān),t0則代表機(jī)車加減速損耗的時(shí)間與存取車輛所需時(shí)間之和。令a軌道、b軌道和ab軌道的長度分別為:la、lb和lab,則該情況下情,A機(jī)車和B機(jī)車調(diào)度工作的時(shí)間分別為:用TB減去TA得在設(shè)計(jì)軌道長度時(shí),我們考慮機(jī)車運(yùn)行通過軌道和ab軌道的總時(shí)間不小于裝載下放動(dòng)作的時(shí)間,所以:也就是而該系統(tǒng)下的等候總時(shí)間是選取時(shí)間較大的那個(gè)量,即:由(2)式可知:最終得到TS的值為:其中,式(1)也是一軌雙車立體車庫模型軌道長度的設(shè)計(jì)約束條件。如若單獨(dú)使用A機(jī)車或者B機(jī)車,令其調(diào)度所有車輛所需的時(shí)間分別為TA0和TB0,則:所以:而2TS為:可以很直觀地看出,2TS與(TA0+TB0)算式相比,除第二項(xiàng)相等之外,第一、三兩項(xiàng)均小于(TA0+TB0),所以有:由式(4)可知,2TS的值是小于(TA0+TB0)的,即如若兩側(cè)所需要調(diào)度的車輛在各自軌道區(qū)間內(nèi)大致均勻分布并且存在比較大的偏差時(shí),U型“一軌雙車”式巷道堆垛自動(dòng)化立體車庫相比較于傳統(tǒng)U型巷道堆垛式自動(dòng)化立體車庫,其將高峰時(shí)刻所需的時(shí)間縮短至少一半。3自動(dòng)化立體車庫需求增本文以時(shí)間為參數(shù),通過比較兩種模式下自動(dòng)化立體車庫調(diào)度所需的總時(shí)間,闡述了“一軌雙車”技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化立體車庫的可行性?！耙卉夒p車”技術(shù)可以在很大程度上縮短高峰時(shí)刻下立體車庫車輛所需調(diào)度的時(shí)間,并且當(dāng)遇到所需要調(diào)度車輛的數(shù)量偏差較大的情況時(shí),該方法可以很好地進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。然而在該種運(yùn)行模式下,對(duì)機(jī)車的調(diào)度、加減速等控制參