智能立体停车库系统设计与应用研究

同济大学

硕士学位论文

智能立体停车库系统设计与应用研究

姓名：缪宁

申请学位级别：硕士

专业：机械电子工程

指导教师：周奇才

20050201

同济大学硕士学位论文

摘要

随着城市汽车保有量的不断增加，停车难已经成为大中型城市城区的一个普遍现象。立体停车库的应用成为解决城市静态交通问题重要途径。本文就是在这个大前提下，系统探讨了应用层面最广的智能立体车库的结构、控制、联网与管理策略。以希望能够对开发适合中国国情的智能立体车库的工作人员提供一个技术支持参考。

文章先从车库的选型着手，分析了各类车库的功能特点与适用范畴。并结合静态交通规划层面来进行车库的选址策划。随后详尽地以魔方式立体停车设备为例，讲解了设备的机械构造、电气结构与安全装备设计，从硬件的层面对整个停车设备的结构进行阐述：在控制策略中，提出以ＰＩｃ控制为核心，具备Ｔｈｒｅｅ－Ｔｉｅｒ智能信息管理结构，和ＸＭＬ与ＷＥＢ接口功能的控制方案；在文章的最后给出了基于排队论方法对停车库出入口特性进行优化建模，从而获得智能停车库的流畅性优化设计。

关键词：静态交通，通信协议，ＸＭＬ，流畅性

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

ｑｕａｎｔｉｔｙｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｈａｓｉｔｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄｉｎｎｏｗａｄａｙｓ

ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ，ｔｒａ阡ｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓｏｃｃｕｒａｓａｃｏｍｍｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉＳｆｏＣＵＳｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｅｖｅｌｔｏｂｕｉｌｄｕｐ

ｏｆｔｒａｆｆｉｃｊａｍｉｎｃｉｔｉｅｓ．ａｌｌＡＳｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｓａｓｏｌｕｔｉｏｎ

Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｓｂｅｇｉｎｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｋｉｎｄｓｏｆｐａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄ‘ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｅｖｅｌ．ｉｎａｎａｌｙｚｅｏｆｐａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｍｅｃｈａｎｉｃａＩｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ。ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅａｓａｆｅｔｙ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｔｈｅｏｒｙｉｎｄｅｓｉｇｎ．

Ｆｏｒｃｒｅａｔｉｎｇａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｇｉｃｓｔｙｌｅｐａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｂｒａｎｄｎｅｗｃｏｎｔｒｏＩｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｔｈｅｕｎｉｔｐａｒｋｉｎｇ

ｂｅｍｅｒｇｅｄｉｎｔｏｒｅｇｉｏｎａｌｐａｒｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅ．

ＩｎｔｈｅｆｉｎａｌｐａｒｔｏｆｔｈｅｐａｐｅＥａｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅＩｆｏｒｐａｒｋｉｎｇｑｕｅｕｉｎｇｉＳｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｂａｓｅｄｏｎｍａｇｉｃｓｔｙｌｅｐａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．ｓｙｓｔｅｍｃａｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｔａｔｉｃＴｒａｆｆｉｃ，ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ，ＸＭＬ，

ＰａｒｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍＴｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．¨

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本授权书。

指导教师签名：

年月日年解密后适用学逝沦文储签孙７∥年月子日，＞）

同济大学学位论文原创性声明

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签名：≮零

年／月

同济大学硕士学位论文第一耄绪论

第一章绪论

１．１课题研究意义

本论文的研究是基于上海市科学技术委员会立项的“上海立体车库布局规划研究”课题，对于该课题的研究不仅有机械电子技术与智能信息系统相结合的理论意义，更有结合城市动静态交通、切实解决城市停车问题的现实意义。

城市的停车矛盾，是由于市政静态交通（停车）发展水平滞后于城市汽车保有量的增速。并且，随着汽车的大众化，停车问题将越发明显。解决停车问题的关键，是有效增加停车泊位，但在中心城区停车面积有限的情况下，增加停车泊位最有效的方法就是广泛使用机械立体停车库。

本文里所用到的“立体停车库”概念：是“立体停车设备”与“车库信息管理系统”的总称。

国内立体停车库的行业发展现状是：

（１）设备技术落后，停车成本高。

（２）联机信息化低，使用效率低。

（３）行业政策滞后，建设发展慢。

该现状的详尽分析将在第二章中给出，现状给我们的启示是：作为国内一个新兴行业，立体停车库的推广应用面临很多现实问题，其中最重要的理论研究，我们提出“智能立体停车库系统”课题的意义是将现今已经成熟的高科技理念结合中国社会的实际情况，得出一个切实可行的停车问题解决办法。

１．２课题研究方法和手段

本课题的样机研制是和杭州启莱机电装备有限公司（Ⅳ删．ｃｈｅｅｒｕｐｃｎ．ｃｏｍ）合作完成的。课题的研究方法结合理论与实践，在理论分析车库机械构造、机械综合性能对比、控制方式、联机模式、信息汇总模型等的基础上，通过样机的试制与调试，获得宝贵的实践经验。通过本论文的反馈，得到课题研究的总体目的。

具体实施方法侧重于如下几个方面：

①国内外相关资料采集和整理：

②机械性能综合设计与效能评估；

⑨魔方式立体停车设备控制系统设计与调试：

④车库联机信息管理系统的设计及应用；第ｌ贝

同济大学硕士学位论文第一章绪论

⑤基于排队论进行车库流畅性分析；

１．３论文的研究思路和主要内容

学术构想与思路：

（１）车库的机械安全性与结构合理性与实际需求相符合。

（２）智能魔方式立体停车设备的控制程序结构图不仅仅满足车库安全性考虑，

更要满足日后魔方式叠加功能的实现。

（３）联机信息系统设计分两块：联机接口的设计，和基于数据库与ＷＥＢ页的停

车信息汇总系统的设计。

（４）基于运筹学排队论的车库流畅性分析是通过实际测算而拟定流畅性的条

件下按照排队论原理获得最有效的服务窗口数目。

论文将分如下内容进行阐述：

（一）绪论

概述论文的意义、思路与构架阐述。

（二）立体停车库概述

提出立体停车库的定义、分析探讨国内外研究和发展现状、勾画智能立体停车库的内涵。基于城市功能区的停车需求而进行立体停车库的选型。

（三）魔方式立体停车设备硬件系统设计

以魔方式立体停车库作为样机，详尽描述了停车设备硬件系统的设计。包括整机构架与安全性配件硬件设计。

（四）魔方式立体停车设备控制系统设计

对于魔方式停车设备，本文以Ｏ，ＶａＯＮＣＰＭ２Ａ型ＰＬＣ进行停车设备控制程序设计，设计思路满足停车设备的安全可靠性、智能便捷性、易于拓展性。

（五）立体停车库通信协议制定与联机实现

按照ＯＩＳ七层通信协议模型，为停车库串口通信开发简洁易用的通信协议。本文提供了底层通信协议的设计思想，并应用Ｄｅｌｐｈｉ平台完成串口控件的开发与ＰＬＣ联机实现。

（六）智能停车库信息管理系统

构建停车库信息管理系统（ＭＩＳ）是更加有效管理车库信息，实现智能化停车的必备环节。本文基于三层数据库思想，结合）ＬＭＬ技术构建停车库信息管理系统，以实现ＭＩＳ的安全可靠性、数据兼容性、智能扩展性。

（七）基于排队论的车库流畅性分析研究．

应用运筹学中排队论的思想，对车库应用效果作定性分析；在对出入口流畅性计算的基础上，进行流畅性服务模型的建立与优化，给停车库的建站提供静态旃２舡

同济大学硕士学位论文第一章绪论交通宏观层面的指导。

１．４论文创新点

（１）基于安全性的可拓展魔方式立体停车设备的机械系统设计是普通升降横移式立体停车库的创新式应用。

（２）在魔方式立体停车库控制程序的实现上，使用了命令缓冲存储与功能模块可扩展的方法。

（３）基于底层传输协议而实现的停车库串口联机通信，保证了信号传递的稳定性与时效性。

（４）运用三层式信息存储构架的停车库信息管理系统不但能确保停车库信息的稳定传递，更在安全性、实时性上有质的提升。ＸＭＬ与ＷＥＢ接口的建立，给广域网范畴的信息传递提供了很好的技术平台。

（５）将运筹学的排队论思想运用到车库整体运行模型中，以获得保证车库流畅性的优化模型，给予读者在宏观层面对车库出入口设置与车库窗口服务能力所做规划提供理论依据。第３吼

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述

第二章立体停车库综述

２．１立体停车库分类

立体停车库的应用是为了解决停车场地不足的问题。

汽车保有量的快速增长，导致了城市停车场不足，这已经成为社会化问题，

迫使我们在城市紧凑的地域内对停车空间、停车方式进行新的探索，停车设备也

由地面向地下、由单层向多高层发展，停车方式亦由坡道式向机械式发展，立体

停车设备由此应运而生。

立体停车设备按照结构类型，可分为以下几种：

２．１．１升降横移式

这是立体停车设备最普遍的一种结构类型。（右侧的照

片为应用于日本的升降横移式的停车设备产品）

升降横移式从结构上讲，它通过载车板的垂直升降和水

平移动来进行车辆的存取，设备结构简单，适用车型比较广

泛，而且相对其他车库，安装和布置比较灵活，非常适用于

地下以及室外停车。

升降横移式立体停车设备结构非常灵活，可以根据具体

应用情况将车库布置为两层或者两层以上，通过增加停车层数可以增加停车容

量，其基本单元是两层结构，可停放５辆汽车，上层３个托板可以升降，下设有

２个托板，能左右平移，但不能升降。整个单元由钢结构框架、托板、升降机构、

平移机构和控制系统组成。托板的宽度视车辆大小而定，介于２４００—２５００ｍｍ，长

度介于５２５０—６３７０ｍｍ。托扳可以采用液压驱动升降机构或电机

图２．１升降横移式结构示意图

升降系统，电机功率为２．２－３．７ｋＷ，平移机构电机功率为０．２ｋＷ，升降平移时间

第４瓤

回济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述均为２０ｓ。在安全装置方面除紧急断电开关和自动急停的光电开关外，还有防止托板坠毁的安全锁。图２．１是升降横移式立体停车设备的结构示意图。

双层托板升降横移式立体停车设备的运行过程如图２．２所示。如果要取２号车位的车辆，则可以按下按钮２，托板５则自动向右平移空出一个车位，此时托板２由上层下降到５号托板空出的车位，等待完全停稳之后，司机即可将车辆取走，然后２号车板上升到初始位置，５号车板复位到初始位置，至此完成一次取车过程。存车则是取车的逆过程。

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图２．２升降横移式运行示意图

双层托板升降平移式停车设备的主要特点是：存、取车极为方便，托板直接落在地面上，既可用于户外停车场，也可用于地下车库，当四个基本单元组合成一列时，便可存放１９辆汽车。大型地下车库如采用这种机械化停车系统，对有效利用地下车库的空间，增加存车容量，降低车库总造价均极其有利。

２．１．２电梯式

图２．３电梯式立体停车设备‘

电梯式停车设备是指以固定的或安装于可移动构架上的升降机作为汽车的垂真运输工具，并在电梯轿厢底部机构可将汽车作水平移送，使汽车自动平移至第５蚝

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述

蟛道两侧泊车位并进行存放的机械式立体停车设备。

电梯式立体停车设备包括一个有入口的垂直框架结构，轿车通过入口被引导

进来。停车空间是按照一排或者多排垂直排列。一个电梯包括一个可以在框架结

构里上下移动的升降机。升降机适合于接收一个装载有轿车的载车盘；在升降机

上有一个推进器，这个推进器可以朝停车空间推进；在每一个停车空间里都有一

个搁板，而且这个搁板不受推进器的约束：搁板适用于支撑载车盘；并且有一个

旋转器用来把轿车旋转到适合的姿态停泊在载车盘上面。

如图２．３示，为了把一部汽车（Ｃ）储存至车库，可以采取如下步骤：

除了一个存储空间之外，载车盘（Ｐ）在所有存储空间都被放置在架予ｌ，

并且车辆（Ｃ）被放置在处于原始静态位置的升降机２上的载车盘（Ｐ．）里。升

降机２在没有载车盘的情况下被驱动上升到达存储空间３（如图３－７中箭头ｕ。

所指方向）。升降机２停放在某一层，而在这一层推进器４上面的载车盘（Ｐ２）

的下表面比架子１３的位置要更高。然后推进器４开始推进进入到相应的存储空

间１１（如图３—７所示的ｓ１箭头方向），与此同时升降机开始轻微的下降，然后

由架子１支撑载有车辆的载车盘。

电梯式立体停车设备的出入口地面可以在整个停车设备的最上一层，最下一

层或中间位置任一层，即所谓的上部出入式、下部出入式或中间出入式。车辆的

出口和入口可以是同一个（折返式），也可以前后分别设立１个（直通式），使车

辆比较方便地前门进，后门出。

电梯式立体停车库与其它类型停车库相比较，具有以下特点：（１）平面和空

间的利用率较高；（２）控制系统先进，存取车迅速，运行平稳，运转效率较高；

（３）具有安全可靠的机械及光电安全装置，同时由于封闭可防火、防盗、防异

物伤害；（４）与垂直循环类相比，整个系统不作整体运动，节省电能；（５）噪声

较低；（６）电脑操作，使用方便。因此电梯式停车库适用于如城市中的繁华中心

区等需要车辆集中停放的场所。当然，这类停车设备也有一定缺点：（１）升降机

构的通道不自＆作为停车位使用；（２）垂直升降和水平横移动作之Ｊ霹有间歇，而使

存取车周期加长；（３）一次性投资设置需要较多资金。

２．１．３循环式

循环式立体停车设备的工作原理是将停车用的托运盘在存储空间内成圆形

布置，通过大型循环链条或者钢丝绳传动使其连续循环运转，并且托运盘上设有

导轨和导轮，防止循环运动时发生摇晃。

循环式立体停车设备在结构分为垂直循环式立体停车设备、水平循环式立体

停车设备、索道循环式立体停车设备、圆形循环式立体停车设备和箱型循环式立体停车设备。在传动方案上可以采用链条和钢丝绳传动。循环式立体停车设备可

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述

以独立设置，也可附设在建筑物内，存车数可多可少，大型车库可用多套设备并

列布置。与其它方式相比，此类车库不需要运输车辆所需的车道，因而所需的面

积与容积量小，可根据建筑物和地形的不同来灵活配置，．但由于受到传动功率的

限制，循环式立体停车设备的停车容量比较小，一般停车数量在１２个车位以下。

循环式立体停车设备在其出入口处一般都设置了回转盘，这样入库时车辆可前行

进入，而出库时须倒车至转盘上转向调头。

垂直循环式的出入口可以布置在车库的下端，存车空间向上发展，也可以布

置在顶端而将存车空间设置在地面以下，也可以将出入口设置在中间，将存车空

间分成地上和地下两个部分，如图２．４所示。

图２．４垂直循环式立体停车设备

水平循环式立体停车库的出入口可以布置在两端以及车库的中间，以适应不

同场合的应用要求。图２．５是北京思菲停车设备集团开发的Ｌｘ系列水平循环系

统为这类立体车库。它是由一套升降机构和一套水平循环机构共同组成，升降机

构用于车辆上下出入库，水平循环机构用于车辆在库内的循环停放。通过两种机

构的相互之间协调运行实现车辆在车库内的自动存取。它的特点是可以重复利用

空间，并减少车道数量，适用子在一些停车空间小，地形狭长的场所。

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图２，５水平循环式立体停车设各

循环式立体停车设备特点是：结构十分庞大，需要的驱动力大，并且传动的

镇７颤

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述距离相对较远，因此发出的振动和嗓音也大。为降低振动和噪音，目前开发了共同基座式方式，将驱动装置与基座一体化。循环式立体停车库采用计算机控制，实现了高度自动化。按键输入所选的车位号，就能自动完成存取车的全过程，它具有选择最佳运动方向、自动运算运行步数、自动显示选取的车位号、车位有车或无车、引导存取等功能；设备安全可靠，设有远红外线检测系统，配以声、光显示，确保使用安；存取车时间短，调车时间最长不超过１３０ｓ。但是，此类系统需要不停地循环，对于不是存取车高峰期来讲，造成较大的能源浪费．有时为了存取一辆车，需要循环一周才能实现．一旦系统的某一环节出现故障，则整个系统无法正常运行，呈现瘫痪状态，因此从长远效益来看并非最佳。

２．１．４巷道式

巷道堆垛式立体停车库的原理和立体仓库的工作原理相类似：大型门座式起重机（堆垛机）在ＸＹＺ三个方向上运动，将车辆运送到相应存储位置，按照电脑指令准确定位，利用堆垛机上的伸缩装置完成存取车辆的动作。

圈２．６巷道式立体停车设备

巷道式立体停车库的工作效率极高，一般存取车辆的时间在６０～８０ｓ之内，车库容量极大，可以存放数百辆车辆，如果车位如布置成纵列，则两边各宽２．５米，如布置成横列，两边各宽５．５米。车位每层高度２米，如建４层８０个车位的巷道堆垛机式车库，则需建造一个高８米，宽１７米，长２５米的空间。

巷道式立体停车设备可以理解为电梯式立体停车设备的衍生，但该种停车设备有其限制广泛使用的地方：

（１）占地大，技术制造与维护成本高，只适合ＣＢＤ（中央商业区），但无法解决城市零散多行点停车需求。

（２）无法对现有地下与地上坡道式零散停车用地进行机械化改造，且无法扩充停车单元。

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述２．１．５魔方式立体停车设备

魔方式立体停车设备由升降横移式立体停车设备发展而来。它在升降横移式多层多列的基础上实现了多排的结构，使其不仅仅具备巷道式ＸＹＺ三方向高密度停车的特点（且没有堆垛机空间的占用），更可以根据实际情况灵活扩展ＸＹＺ方向车位数量，真正实现魔方式立体停车的意义。

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图２．７魔方式立体停车设备

图２．７是魔方式立体停车设备的基本型的上层平面图，图中９，６车位的下层车板为空位，以实现类似升降横移式立体停车设备的停取车流程。

魔方式的灵活扩展性与机械控制方面的智能化，使得它可以成为城市停车库网点切实可行采用模式，的在后面章节，我们会以魔方式立体停车设备为原型进一步研究智能立体停车库。

２．２基于城市功能区停车需求的立体停车库选型

在城市中，典型的功能区域有商业圈、住宅区、娱乐场所、学校等等不同的功能区域。对于城市不同功能区域，其静态交通的特征不尽相同，并且道路交通组织以及土地价格水平也不相同，因此在不同功能区域所适合的立体停车库型式也不相同。

如下列出了通过调查获得的工作日的上海市城市功能区域停车需求曲线图与非工作日的上海市城市功能区域停车需求曲线图：

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述

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图２．８工作日各功能区域的停车需求曲线图

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圈２．９非工作日各功能区域的停车需求曲线图

２．２．１中心商务区（ＣＢＤ，ＣｅｎｔｒａｌＢｕｓｉｎｅｓｓＤｏｍａｉｎ）的立体停车库选择

在城市ＣＢＤ区，需要的停车位数量相对较大，停车也相对集中，而在此区域内的建筑物，大多数以高层建筑，商务楼为主，人员也相对集中，因此对于立体停车库的选择应该结合建筑物的结构，可以选用电梯式立体停车库或者垂直循环式立体停车库，这两种车库具有占地面积小，可以依附建筑物修建，停车容积率高等优点；而如在ＣＢＤ内需建设大型集中式车库，可以选用堆垛式立体停车库，它具有停车位容量大、存取方便、安全可靠的特点，可以满足ＣＢＤ地区的停车需

‘

求。

在商业中心的立体停车库要求存取车辆的时间尽可能的短。停车需求图表明在ＣＢＤ商业圈内停车者能承受的存取车辆时倒比较其他地区要短，并且由于地价

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述和道路交通组织等原因，车库的出入口应该采用全自动机械式，以减少车辆在车库门口等待时间，使车辆能较快的疏散。对于控制系统可以结合商业圈内大楼的智能控制管理系统，实现远程控制和管理。

２．２．２住宅区立体停车库的选择

从需求图中可以看出，在住宅区，发生存取车辆事件的时间段主要集中在早上时分和傍晚时分，并且在住宅区由于居民时间比较充裕，对于存取车时间的要求比较低，因此存取车时间可以比商业圈的存取车时间要长。对于住宅区的停车方式，可以采用两种方法：一种将住宅底层改造或者设计为停车层，采用升降横移式立体停车库扩大住宅区的停车能力：另外一种方法是结合住宅区周边的综合设施，如超市，学校，商业场所等建造大型集中式立体停车库，如魔方式立体停车库等等。对于小型或者单一的住宅区，可以采用本地控制策略；大型的生活社区以及智能化程度较高的社区，应该实现远程控制和智能化管理，以提高在社区内车库停车效率，并实现智能化管理。

２．２．３饭店、电影院以及其他娱乐场所立体停车库的选择

饭店、电影院以及其他娱乐场所场所的停车需求主要是由顾客所产生的。电影院主要受场次的影响，停放量随时间周期性变化，停放时间也比较固定，高峰时间主要集中于晚上、周末等，而饭店的停放高峰集中于中午以及晚上，特别是在晚上高峰需求量远远大于一天之中的其他时段，并且影响饭店停车需求量的因素还包括饭店的服务性质、级别以及规格和地段差异等等。

由于在电影院等地区，在存取车过程中将出现相对比较集中的情况，在这段时间内车库的工作强度将大大高于其他时段，因此进行结构设计应该按照在这种情况下的工况进行，以保证车库有足够的强度和安全性。

对于高档饭店、宾馆，由于大部分都处于地价比较高昂的地段，对于周围的景观要求也相对较高，因此停车空间适合于向上或者向下发展，比较适合采用的类型是电梯式立体停车库或者沉箱升降式立体停车库。这种车库将停车空间设计在地下，在不破坏周围环境的前提下可以很好的解决停车问题，并且保证停车车辆的安全。

２．２．４超市和商贸中心的立体停车库选择

在工作日，超市一天之中的停车数量比较稳定，并且停车库利用效率也比较高，占到总体停车量的６０～７０％。在非工作日，超市的停车库将在很长时间之内处于饱满状态，并且其取车过程也比较平均。对于目前的大型超市，如家乐福等均采用自走式多层平面停车库．将超市的底层以及第二层作为专门的停车层，虽然在一定程度上能够满足目前的停车需求，但随着车辆的不断增长，超市已有车销１ｌ口！

周济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述位将远远不能满足未来的停车需求。

因此，在超市或者大型商贸中心应该集中建设大型高速智能化立体停车库，比如巷道式立体停车库或者魔方式立体停车库．这两种车库的停车能力非常巨大，并且适合于超市的平面结构，而且运行速度快，安全可靠，适应各类型车辆的停放，适应超市和商贸中心的需求。

２．３国内外立体停车库发展历程与行业分析

２．３．１国内外立体停车库发展历程

解决停车难问题，欧美国家与亚洲国家采取的措施不太一样。但机械式立体停车库的广泛应用，是这些国家共同采取的策略。

机械式立体停车设备的应用已经有了３０多年的历史。发展较早的有日本、韩国、德国等。在亚洲，应用较为普遍的是日本、我国台湾省等。

日本从２０世纪６０年代开始研发并使用立体停车设备。当时日本全国的汽车保有量为５００万辆，采用最多的是垂直循环式停车设备。８０年代开始向韩国、我国台湾省出口产品与技术。９０年代初，日本汽车保有量达到６２００万辆，机械式立体停车设备也得到了高速发展，年增长率达到３０％。品种也从单一的垂直循环式发展为多种形式，如今已经开发出包括停放自重１３ｔ的大型客车、载重汽车、自卸车、工程车等的机械式立体停车设备。

在日本，机械式停车场已经超出了单纯的停车功能，发展成了与城市环境融为一体，具有较强实用性、观赏性、经济开发价值的城市建筑。日本从事立体停车库研发、制造的公司有２００多家，每年投入运营的停车设备在ｌＯ万车位左右。

韩国机械式停车设备行业的发展历程比较平稳。２０世纪７０年代中期为起步阶段、８０年代为引进阶段、９０年代为供应使用阶段。由于这几个阶段都受到了来自政府的高度重视与大力支持，各种机械式停车设备的开发和利用年递增速度达到了３０％。２０００－２０１０年为发展阶段，自动化停车设备将随着供应量的不断扩大而得到迅猛发展。

我国台湾省与１９８０年与日本合作，建造了第一座垂直循环式立体停车设备；１９８２年自主生产了第一台双层式升降横移停车设备。１９８１至１９９ｉ年间，制造企业达到了３５家。到９０年代初，随着汽车进口的开放，小汽车的大量进口，使机械式停车设备制造业得到快速发展，１９９２年企业数量增加到６５家，１９９６年登记在案的企业总数达到了６６４家，停车设备行业进入了发展高峰阶段。

我国在２０世纪８０年代开始研制和使用机械式立体停车设备。８０年代是起第ｌ：舡

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述步阶段，９０年代后，随着汽车工业与建筑业的发展，尤其是如今的轿车“家庭化”，停车设备的应用逐步推广，形成一个新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。我国现在从事停车设各制造的企业数约为ｌＯＧ多家，其中主机生产企业超过了６０家。首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的企业有２２家。产品经引进技术和自我研发，生产技术水准有了很大的提高。有的品种填补了国内空白，产品的国产化率达到了５０％以上。２．３．２我国立体停车库行业分析’

总体上讲，立体停车设各在我国处于一个引进、开发、制造、使用同时进行的初步发展阶段，是一个新兴行业。但这个行业的进一步发展面临如下的几个问题：

（１）供应链不成型，产品成本高。

立体停车设备的制造和应用在我国没有实现多个厂家的资源优化组合。这既有停车设备业市场没有得到相关政策支持的外因，也反映出整个行业的供应链不够成型，这导致单个车位的造价居高不下，造成“高收费一紧缩市场一高成本”的恶性循环。

（２）行业制度不健全，停车成本高。

停车设备产业市场不够放开，其中最主要的原因是由于政策面的因素。

国家对于建筑楼宇配备立体停车库的产权归属问题相关的政策一直没有出台，这既让业主出于自身利益的考虑情愿不配备高成本的立体停车位，把停车难闻题留给社会；又紧缩了停车设备市场。

另一方面，对于城市很多已有的立体停车库无人停放的现象，也牵涉到政策面的因素。相关条文并没有很好地结合当地动静态交通实际条件，约束停车者必须将车停放至指定地点。如此条文规定的不明确，既让已有的停车设备闲置而迟迟无法收回成本，造成立体设备停车费居高不下；又不能很好地解决地面乱停车现象，缓解城市静态交通压力。

（３）技术单一落后，缺乏统一标准。

国内停车设备制造商普遍倾向于采用低品质材料和简单的技术来生产停车设备，以降低成本。但由此带来了停车安全性和可靠性隐患，这与停车业首先是给予汽车安全保障的服务业宗旨相违背的。

为了降低成本而牺牲技术和品质的做法，如果被看作是停车设备产业技术瓶颈的外因，那么停车设备产业技术瓶颈的内因就是没有一个被行业普遍实施的先进技术标准，导致制造厂商自成体系，产品质量参差不齐。

行业标准的实施对于整个行业的规范发展意义重大：箱１３且

同济大学硕士学位论文第＝章立体停车库综述

制造标准可以要求原材料供应商按照标准生产部件，以获得低廉的供货价格；生产规范让生产部门按照规范施行运作，以保证产品安全可靠性和经济实用性。相应的交通法规也应该纳入到行业标准体系，在设备应用阶段，规范停车操作，充分利用停车设备，杜绝乱停乱放现象。

２．４停车业的未来：智能立体停车库

对于停车设备在中国的应用前景，还是很乐观的，原因在于中国巨大的市场潜力。政策面的不断放开会带动整个市场，但停车库自身的技术进步是另一个根本上得到市场青睐的前决条件。

２．４．１智能立体停车库概念

整篇论文中，智能立体停车库分两层涵义：

（１）智能立体停车设备。

设备是停车服务的主体。智能立体停车设备由以下几个功能模块构成：

～、基于经济实用性的机械系统人性化设计；

二、基于安全可靠性的电气设备控制系统：

三、留有未来多元化功用的智能模块扩展接口：

（２）车库信息管理系统。

车库的智能性，最大体现在其信息管理系统中。该信息管理系统由以下几个功能模块构成：

一、本地停车信息数据库管理系统；

二、基于三层次安全数据库型智能车库联机控制系统；

三、基于ＸＭＬ与ＷＥＢ技术的城市交通管理中心的数据通讯接口模块；

２．４．２多元化智能立体停车库展望

未来的停车业应是集停车服务、洗车服务、维修服务、资讯服务等服务功能为一体的多功能综合行业。在智能立体停车库的智能模块扩展接口上加入洗车控制模块，我们就可以实现对洗车设备的智能控制；与此同时，我们也可以实现给予驾驶员最及时的交通路面信息和导航数据更新服务。

但这些功能模块的建立都离不开一个主体——即智能立体停车库的设计。所以，在下面的章节中，我们将详尽阐述论文的核心内容——智能立体停车

‘库。

第¨贝

同济大学硕士学位论文第二章立体停车库综述２．５本章小结

本章探讨了常见各类型停车设备的功能、特点与基本结构。从静态交通的层面探讨了各类型停车设备的适用场合与各自优势，并结合国内外资料归纳了我国停车设备行业的发展现状。最后展望了未来停车设备发展的趋势与行业前景。

同济大学硕士学位论文第三章魔方式停车设备硬件系统设计

第三章魔方式停车设备硬件系统设计

在本章中，我们选用魔方式立体停车设各作为智能立体停车库的基本单元有下面的考虑：

（１）魔方式立体停车设备具有构造紧凑、伸缩性强、搭配灵活的优点，特别适

合已有的地下停车空间的改造，而不必另在地面构建大型仓储式停车库。（２）配备魔方式立体停车设备的车库更便于依照统一的接口模式标准实现联

机控制。

３．１魔方式立体停车设备组成

魔方式立体停车设备从单排双层车位来看，与升降横移式没有太多的差别，如下我们称单排双层车位为魔方式立体停车设备的基本型。

图３．１魔方式车位正视图

图３．２魔方式车位侧视图

如图３．１与图３．２所示，魔方式单个车位由如下几个子系统组成

（１）升降、横移传动系统。旃１６贝

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