巷道堆垛式自動化立體車庫圖1建模與調(diào)度研究

巷道堆垛式自動化立體車庫圖1建模與調(diào)度研究

0自動化立體車庫的應(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化高密度的立體車庫。巷道堆垛式自動化立體車庫,為電梯附加行走機械而成,容車數(shù)量一般在100輛以上。在高峰存取時刻(如上下班高峰期),巷道堆垛式立體車庫受限于堆垛機數(shù)量以及軌道長度,最遠車位一般一次取車需要2min,這使得社會總等候時間較大,依次取車到第20輛時約需30min以上。為解決高峰存取時效性的問題,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間段內(nèi)存取調(diào)度的壓力,在國內(nèi)自動化立體倉庫系統(tǒng)中已有成功的案例。本文將以“U型”軌道的立體車庫(圖1)為例進行研究,探討“一軌雙車”軌道模型、存取車過程,通過比較社會總等候時間來分析其可行性。1u型巷道堆垛式自動化立體車庫u型軌道模型巷道堆垛式自動化立體車庫的原理是通過立體車庫內(nèi)的堆垛機沿X、Y、Z方向的運動將汽車從地面入口處運送到指定的車位并與之泊接,或者利用堆垛機載車平臺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平臺上,再由堆垛機運送至地面出入口處。圖2是巷道堆垛式自動化立體車庫U型軌道的簡易模型。該種車庫有2個出入口,分別為A和B,有一輛堆垛機車。堆垛機車可以在A、B出入口之間的軌道內(nèi)任意驅(qū)動。取車時,堆垛機車根據(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個出入口,與上述車庫相同;不同之處是此車庫有2輛堆垛機車,機車A和機車B,其中,機車A只能在A口處存取車輛,機車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:一般運作模式和高峰運作模式。一般運作模式是指存取車輛較少時的一種運作模式,只需要一輛堆垛機車即可,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)某一時刻車輛存取需求增大時,就需要A、B兩輛堆垛機車同時運行以保證在最短的時間內(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)間相對稱,而ab軌道區(qū)間是整個軌道區(qū)間中央的一小段。規(guī)定在高峰存取工作時,a軌道只允許A機車運行通過,b軌道只允許B機車運行通過,而兩輛機車均可以在ab運行通過。如若a、b兩軌道內(nèi)車的個數(shù)相近(或相等),只需要調(diào)節(jié)ab軌道內(nèi)的取車個數(shù),使得A機車和B機車所取的車的數(shù)量大致相等即可使得整個系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)運行;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,假設(shè)令Sa值較大,則當(dāng)A機車在取車時,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,在此認為a、b和ab軌道上的車輛均勻分布。上述3個軌道所需要調(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,A機車需要調(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)度的總時間與單個機車調(diào)度到A口和B口的時間和值,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與其所需要時間t的關(guān)系圖,即:其中系數(shù)k與機車運行的速率有關(guān),t0則代表機車加減速損耗的時間與存取車輛所需時間之和。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機車和B機車調(diào)度工作的時間分別為:用TB減去TA得在設(shè)計軌道長度時,我們考慮機車運行通過軌道和ab軌道的總時間不小于裝載下放動作的時間,所以:也就是而該系統(tǒng)下的等候總時間是選取時間較大的那個量,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)計約束條件。如若單獨使用A機車或者B機車,令其調(diào)度所有車輛所需的時間分別為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,除第二項相等之外,第一、三兩項均小于(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,U型“一軌雙車”式巷道堆垛自動化立體車庫相比較于傳統(tǒng)U型巷道堆垛式自動化立體車庫,其將高峰時刻所需的時間縮短至少一半。3自動化立體車庫需求增本文以時間為參數(shù),通過比較兩種模式下自動化立體車庫調(diào)度所需的總時間,闡述了“一軌雙車”技術(shù)應(yīng)用于自動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刻下立體車庫車輛所需調(diào)度的時間,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,該方法可以很好地進行平衡調(diào)節(jié)。然而在該種運行模式下,對機車的調(diào)度、加減速等控制參