中國報告大廳網(wǎng)訊，隨著城市汽車保有量持續(xù)攀升，停車難問題已成為制約城市發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。截至 2018 年初，全國機動車保有量達 3.10 億輛，其中汽車 2.17 億輛，全國有 53 個城市的汽車保有量超過百萬輛。按照城市建設(shè)經(jīng)驗，停車位應達到機動車保有量的 1.1~1.2 倍，由此推算，我國對停車位的理論需求從 2008 年的 5609.57 萬個增長至 2020 年的 30936.55 萬個，這對城市靜態(tài)交通建設(shè)提出了巨大挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，立體車庫憑借高效的土地利用率，成為緩解停車壓力的重要解決方案，而立體車庫的庫位布局優(yōu)化與運行效率提升，更是當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待突破的核心問題。以下是2025年立體車庫產(chǎn)業(yè)布局分析。
巷道堆垛式自動化立體車庫采用多通道、多層面結(jié)構(gòu)框架，每個通道為雙排多層存放車輛的設(shè)計，實現(xiàn)人車脫離，車輛出入庫作業(yè)在計算機控制下由堆垛機自動完成。這種多通道多層面的存放方式，能極大節(jié)約用地。由于存取車涉及水平 X 方向、垂直 Y 方向和高度 Z 方向的三維運動，不同通道的 X 方向運動存在差異，但同一巷道內(nèi)庫位的 Y 和 Z 方向運動一致，因此可選取單巷道式立體車庫作為實體模型進行研究。
在具體參數(shù)方面，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，1 個 I/O 口對應約 50 個停車位，I/O 口處應設(shè)置不少于 2 個候車位，若 I/O 口分開設(shè)置，候車位不應少于 1 個;同時考慮立體車庫造價，其最低層數(shù)為 3 層。堆垛機水平速度為 80m/min，垂直速度為 20m/min;車庫車位長 5m、寬 2m、高 1.8m，不過規(guī)范中尚未明確車位布局的具體規(guī)定。
排隊論(隨機服務系統(tǒng)理論)是分析立體車庫運行效率的重要工具，主要分為單服務臺和多服務臺排隊模型，完整的排隊系統(tǒng)由輸入過程、服務機構(gòu)、排隊規(guī)則三部分組成。立體車庫的停車位排隊過程可視為多服務臺損失制排隊模型，車輛到達后，若車庫無空位則直接離去，若有車位則進入服務窗口排隊系統(tǒng)，且因車廳容量有限，排隊車輛數(shù)超過車廳容量時，超出車輛也會直接離去。
以實際自動化立體車庫 24 小時(1440 分鐘)的運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對車輛到達時間間隔進行統(tǒng)計，通過 Matlab 數(shù)據(jù)擬合，得出車輛到達率服從參數(shù)為 0.5 輛 /min 的泊松分布，立體車庫服務率為 0.9 輛 /min。仿真過程中，分別針對 M/M/C/∞/n 和 M/M/C/N/∞兩種排隊模型，設(shè)定不同的立體車庫參數(shù)，包括服務臺數(shù)量、停車位總數(shù)、巷道數(shù)、堆垛機數(shù)量、排隊系統(tǒng)容量等，分析不同層列組合下顧客平均等待時間(W_q)和平均等待隊長(L_q)的變化，同時計算堆垛機空閑概率，以此衡量立體車庫運行效率。
在 M/M/C/∞/n 排隊模型下，設(shè)定服務臺數(shù)為 2 個，停車位總數(shù) M 為 100 個(車庫設(shè)計最低標準)，車庫為雙排對列布設(shè)，巷道數(shù)為 2，因此每排停車位約 25 個，結(jié)合立體車庫最低層數(shù) 3 層的要求，設(shè)計出 7 種層列組合方案。
從數(shù)據(jù)可知，在 M/M/C/∞/n 排隊模型下，當堆垛機數(shù)量為 3 臺、層列組合為 S3(4 層 6 列)時，立體車庫的顧客平均等待時間最短，約為 4.3832min，平均等待隊長為 16.1413 輛;與堆垛機數(shù)量為 2 臺的情況相比，平均等待時間縮短 3~4min，平均等待隊長縮短 2~3 輛。
在 M/M/C/N/∞排隊模型下，設(shè)定立體車庫容量為 300 個停車位，同樣為雙排對列布設(shè)，服務臺數(shù)為 2 個，巷道數(shù)為 2，每排庫位數(shù)約 75 個，設(shè)計出 8 種層列組合方案。
從上述數(shù)據(jù)可看出，在 M/M/C/N/∞排隊模型下，當堆垛機數(shù)量為 5 臺、排隊系統(tǒng)容量 N 為 2、3、5 時，層列組合為 S4(8 層 9 列)的立體車庫顧客平均等待時間分別為 0.709min、0.702min、0.722min，平均等待隊長均為 0.567 輛;與堆垛機數(shù)量為 4 臺的情況相比，平均等待時間縮短 2~3min，平均等待隊長縮短 1~2 輛，且此時堆垛機運行效率相對最高。
通過對兩種排隊模型仿真數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)立體車庫行業(yè)的庫位布局(層數(shù)與列數(shù)組合)對運行效率存在顯著影響。在相同庫位數(shù)的情況下，層數(shù)相對較小的庫位布局，其顧客平均等待時間和平均等待隊長更優(yōu);同時，當層數(shù)和列數(shù)相差越少時，越接近最優(yōu)布局。
這一現(xiàn)象的主要原因在于，堆垛機在庫內(nèi)運行時間由 max (0.025j, 0.09i) + (2D-1)×0.0625 決定，其中層數(shù) i 的系數(shù)(0.09)遠大于列數(shù) j 的系數(shù)(0.025)，因此層數(shù)較少的庫位布局，堆垛機在垂直方向的運行時間更短，整體存取車時間減少，進而縮短顧客等待時間和等待隊長。例如在 M/M/C/∞/n 排隊模型中，4 層 7 列(S2)與 7 層 4 列(S6)相比，前者層數(shù)更少，顧客平均等待時間明顯更短。
無論是 M/M/C/∞/n 還是 M/M/C/N/∞排隊模型，堆垛機數(shù)量的增加都能顯著提升立體車庫的運行效率。在 M/M/C/∞/n 模型中，堆垛機數(shù)量從 2 臺增加到 3 臺，顧客平均等待時間縮短 3~4min，平均等待隊長縮短 2~3 輛;在 M/M/C/N/∞模型中，堆垛機數(shù)量從 4 臺增加到 5 臺，顧客平均等待時間縮短 2~3min，平均等待隊長縮短 1~2 輛。同時，堆垛機空閑概率隨堆垛機數(shù)量增加呈現(xiàn)變化，當堆垛機數(shù)量為 5 臺時，其空閑概率處于合理區(qū)間，運行效率達到相對最高水平，說明合理增加堆垛機數(shù)量能有效減少設(shè)備閑置，提升整體服務能力。
在 M/M/C/N/∞排隊模型中，并非排隊系統(tǒng)容量 N 越大，立體車庫運行指標越優(yōu)。當堆垛機數(shù)量為 5 臺時，在最優(yōu)層列布局(8 層 9 列)下，無論排隊系統(tǒng)容量 N 為 2、3 還是 5，顧客平均等待隊長均保持 0.567 輛，未出現(xiàn)明顯改進;且在部分層列組合中，過大的排隊系統(tǒng)容量反而可能導致資源浪費，因此排隊系統(tǒng)容量需結(jié)合立體車庫實際服務能力合理設(shè)定，并非越大越好。
基于兩種排隊模型的仿真結(jié)果，可得出不同場景下立體車庫的最優(yōu)庫位布局方案：在 M/M/C/∞/n 排隊系統(tǒng)下，采用 4 層 6 列雙排對列、雙巷道雙服務臺，搭配 3 臺堆垛機的布局方案，立體車庫運行效率相對最高;在 M/M/C/N/∞排隊系統(tǒng)下，采用 8 層 9 列雙排對列、雙巷道雙服務臺，搭配 5 臺堆垛機的布局方案，立體車庫運行效率相對最高。這些方案為實際立體車庫的規(guī)劃設(shè)計提供了可靠參考，能幫助提升立體車庫行業(yè)的土地利用率和服務效率，更好地緩解城市停車壓力。
《2025-2030年中國立體車庫行業(yè)市場深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報告》指出，當前研究已明確庫位布局、堆垛機數(shù)量對立體車庫運行效率的影響，但仍有進一步深化的空間。未來需結(jié)合不同實際運行場景下立體車庫的運行模式，針對性分析對應的排隊系統(tǒng)，進而優(yōu)化庫位布局方案;同時，如何將仿真模擬結(jié)果有效應用到實際工程中，解決理論與實踐脫節(jié)的問題，也是亟待突破的關(guān)鍵方向。通過持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化與實踐驗證，立體車庫將能更大限度地服務于現(xiàn)代社會生活，為城市靜態(tài)交通建設(shè)提供更強有力的支撐。
本文圍繞立體車庫的庫位布局優(yōu)化與運行效率提升展開研究，結(jié)合2025年立體車庫產(chǎn)業(yè)布局需求，以巷道堆垛式自動化立體車庫為研究對象，運用排隊論構(gòu)建 M/M/C/∞/n 和 M/M/C/N/∞兩種多服務臺排隊模型，通過系統(tǒng)仿真獲取了不同層列組合、堆垛機數(shù)量、排隊系統(tǒng)容量下的核心數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，立體車庫的庫位布局(層數(shù)與列數(shù)組合)、堆垛機數(shù)量對顧客平均等待時間和平均等待隊長有顯著影響，且存在明確的最優(yōu)方案：M/M/C/∞/n 模型下 4 層 6 列搭配 3 臺堆垛機，M/M/C/N/∞模型下 8 層 9 列搭配 5 臺堆垛機，均能實現(xiàn)立體車庫運行效率最大化。這些研究成果不僅填補了當前立體車庫庫位布局研究的空白，為實際工程設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐，也為未來立體車庫產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展指明了方向，對緩解城市停車難、提升城市靜態(tài)交通服務能力具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
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