《停车场泊位最优化设计与评价数模本科生毕业论文(设计)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《停车场泊位最优化设计与评价数模本科生毕业论文(设计)（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、停车场泊位最优化设计与评价【摘要】本文着手解决随着家用小汽车咎及率迅猛提髙而带来的停车场的泊位问 题，在建立了停车场的M优泊位模型后又建立了停车场效度综合评价模型对所建立出 的M优化设计进行评论，评价体系完善、正确，所作出的综合评价与实际相符合。为了得到停车场车位的最优化方案，我们建立停车场最优泊位设计模型。首先通 过对局部车位的讨论，得到无限大平面车位的M优化方案。然后根据本题所给的具体 尺寸，先对整个停车场区域进行合理划分，分成形状规则区域和不规则区域。形状规 则区域建立非线性规划模型，对各种可能出现的情况进行计算，求解出车位M优方案 以及此时对应的车位排数、通遒数和停车位与通道之间的夹角
2、：对于不规则区域，我 们灵活地对其进行车位安排，在保证每个车位都满足使用性要求条件下尽蛍多、尽量 合理地安排车位。这样，便得到本题停车场区域的M优化车位规划。我们M终合理地 规划了 110个可用车位，所有的车位都可以自由进出，实用美观，符合实际。划分车位后，我们建立了停车场效度的综合评价模型。我们首先用层次分析法将 停车场的各指标进行建立、筛选、归类，再对这些指标进行量化。我们最终选取了 7 个指标。然后采用多属性决策的方法，利用这些指标来对我们已经规划的车位进行综 合评价。得到的评价结果与实际相符合。根据评价结果，我们又对已规划的车位进行 了更深一步的分析讨论，得出每个停车位的优点和不足，为
3、实际应用提供了理论基础。关键词：停车场、泊位规划、非线性规划、层次分析、评价指标、多属性决策一、问题重述20世纪90年代后，家用小汽车普及率迅猛提髙，随之而来的停车场泊位问题亦越 来越突出。停车场泊车位规划是指在有限的空间区域内，设计车位布局，尽可能多地发挥空 间、时间效率。停车泊位设计考虑的因素较多，如平均车位占而积，车辆出入泊位难 易程度，停车场内部道路畅通程度等等。阁1是某居民小区的一个露天停车场，要求：1. 对该停车场泊车位进行规划设计：2. 设计一个完整的指标体系，应用所建立的评价体系对访停车场效度进行评价，并指出哪些车位M不受欢迎。图1菇天停车场平而阁二、模型的基本假设(1) 由于
4、是居民小区的停车场，所以假设所停泊的均为小车:(2) 假设所有小车的尺寸为宽度1.7米、长度不超过5米：(3) 假设停车场中停放小型车均满足国家规范设计需要的车位尺寸定位长A =5米， 宽米(4) 假设停车场是一个各点海拔相同的平而，即停车场中间没有坡度：(5) 假设前进和倒车的转弯半径相同，且都等于小车的最小转弯半径6米：(6) 假设每个停车位置必须便于进出，即不存在先进后出的情况.三、符号说明符号表示意义备注DL；停车场中停放小型车需要的车位尺寸定位长ZV停车场中停放小型车需要的车位尺寸定位宽1小轿车的M小转弯半径汽车转弯时转向中心到汽车内侧转向车轮轨迹 间的最小距离ei矩形停车位的长边与
5、通遒的夹角p通道的M小宽度w倾斜之后的停车位宽度L小轿车停车位长度L停车位末端多出来的距离,m! 每辆车占据的停车场而积Xc车位排数xP通道数AjA区域所对应的第j个车位BjA区域所对应的第j个车位CjC区域所对应的第j个车位DjD区域所对应的第j个车位EjE区域所对应的第j个车位FjF区域所对应的第j个车位Uk表示第A个指标第i个区域第j个车位的第k个桁标共有A-F个区域， 110个车位，7个 指标A决策矩阵110行7列矩阵R规范化之后的决策矩阵R归一化之后的矩阵E信息熵CO权重向萤8n停车场利用率h乂第i车辆的停车时间!T工作时间L停车平均周转率n工作时间内总停车量（车次）c停车场的泊位数
6、四、问题的分析及模型的建立4.1问题分析4.1.1停车泊位优化设计的目的分析随着城市车辆的增加，停车位的需求量也越来越大，停车困难已逐渐成为市民们 头疼的问题。要解决停车难问题，除了尽可能的增加停车场以外，对停车场进行优化 设计也能在一定程度上缓解这一供需矛盾。停车场的优化设计就是在停车场大小确定 的情况下，对停车区域进行优化设计，以便容纳更多的车辆。本文的S的就是希望分 析一下这一情况，建立出最优停车泊位的模型，找出缓解停车困难的有效办法。4.1.2影响车位设计的因素分析在对一个已知的停车场进行车位规划时，需要考虑的因素很多。从停车场本身来 看，停车场的形状、尺寸是影响车位规划的直接因素，此
7、外还要考虑车位的大小和形 状。如果形状比较规则，则可运用规划模型得到最优解，如果形状很不规则，则要因 地制宜，灵活地安排车位，既要使己安排的车位进出自由，又要尽可能多得安排车位。 从社会需求的角度来讲，设计停车场之前要对该片区的人流量、车流萤、大小车的比 例等做好提前调研，以便合理安排车位。对于本题而言，题干中只给了停车场本身的信息，所以安排车位时暂不考虑本停 车场周边的需求分析。4.1.3建立停车场效度综合评价体系的原因在一个大型停车场中，存在着诸多影响车主选杼停车位的因素，这些包括步行距 离、行驶距离、安全系数等等在内的因素究竟是如何反映到车主脑中进行择优选取的 呢，单一的看待这些因素肯定
8、很片而，因而一套完善的综合评价体系能十分有效的解 决这些问题，不仅能帮助车主更好的选杼车位，也能帮助停车场管理者更好的制定收 费管理制度。因而我们建立了一套基于层次分析法在内的多属性决策体系，对停车场效度进行 了综合评价。4.2模型建立的总流程图基于上述分析之后，我们建立出了停车场最优泊位设计及综合评价模型，总的建 模流程阁如下阁3所示。棋型一：停车场最优泊位设计棋型棋型二：停车场效 度价模型C)阁2模型建立的总流程阁4.3模型一：停车场车位的最优化设计想尽可能多地把车停入停车场，最好的办法就是以垂直停靠的方式将车一辆挤一 辆地排成行，但是这样停放的后果就是车辆不能自由出入，只有后进入的车辆全
9、部先 出去了，先进入的车才可以离开停车场，显然不符合实际的需求。因而，为了使汽车 能够自由地出入停车场，必须设立一定数蛩具有足够宽度的通道，并且每个通道都应 该有足够大的“转弯半径”，而通道越宽越多，就会使得容纳的车辆数越少。所以我们 的问题就是要确定在满足车辆能够自由进出的实际需求下，如何进行停车位罝和车行 通道的设计，才能够停放更多的车辆，从而做到既方便停车又能获得最大的经济效益。因为题目所给的区域是不规则形状，所以我们先对形状规则部分进行设计，然后 再设计形状不规则部分。如下阁，我们将整个区域划分成丨、n、in和iv四部分，其 中I和H是规则的矩形。此外，题干中给定的出入口宽度大约为21
10、米，远远大于实际应用中需要的宽度。因此在建模中可以将出入口尺寸适当缩减，以达到优化的目的，在此特作说明。15米阁3停车场区域划分区域W经査阅国家相关标准规范并根据实际的调査，我们将停车场中停放小型车需要的 车位尺寸定位长=5米，宽D,.=2.2米（这其中包括了0. i米的标志线宽度和至少0.3 米的汽车间的横向间距）。考虑到汽车从通车逍驶入车位一般得转弯，所以车辆的最小转弯半径也是停车场 设计所要考虑的重要参数。最小转弯半径是汽车转弯时转向中心到汽车外侧转向车轮轨迹间得最小距离。经査阅国家标准，我们设定小轿车的最小转弯半径为R=6米。汽车转弯时转向中心到汽车内侧转向车轮轨迹间的M小距离为H1.
11、7 = 6-1.7 = 4.3米。此模型的目的是对于给定的停车场，我们的目标就是尽可能多地增加车位数，也 就是说使每辆车占据的停车场面积尽可能小。4.3.1局部车位最优化模型现在我们假设停车场为一个无限大的平而，在这上而研究局部车位M优化问题。对于每一个车位，为了便于该车位上的车自由进出，必须有一条边是靠通道的，设该矩形停车位的长边与通道的夹角为e，其中0 = 90便是车辆垂直从通道驶入车位。 为了车位安排紧凑，我们让该通道中的所有车位都保持着和该车位相同的角度0平行 排列。事实上，实际中的停车场很少采用平行泊车（即0=0）的方式，因为平行泊车对 驾驶奶的水平要求较髙，且进车出车所需时间长。因
12、此我们在设计中尽星少采用这种 泊车方式。国家标准指出，小型车的平行泊位的长度为6米。还需说明一点：在安排倾斜车位时，0实际上不能小到0,上阁所示的示意阁就是 沒的最小极限角度，如果小于这个角，就变为水平泊车方式，=5米这个条件就不再适用。因此下界应为 = arctant = arctan0.44 = 23.75。故汐e（23.75。，90。）。阁6满足M小转弯半径的0角度示意图现在我们来研究车驶入车位的情况。如上阁所示，为最小转弯半径6米，P为 通道的M小宽度。假定小轿车的M外端在半径为/?,的圆周上行驶，且此时轿车的最内 端在半径为&的圆周上随之移动，然后以0角度进入停车位，所以通道的M小宽
13、度P = R R2cos0。下而我们设定一排车位的的各参数，见下阁所示。阁7车位示意阁每辆车均以角度0停放，P为通道的最小宽度，Z、D,.分别表示原始的矩形停 车位（即每辆车所需的车位的长和宽（Z=5米、D,.=2.2米），W表示倾斜之后的停车位宽度，L表示小轿车停车位长度（L的最上方并没有取到最上端是考虑到车身 以外的小三角形区域可以留给对面停车位使用），/表示停车位末端多出来的距离。 PU、Z/都是停车角0的函数，由几何关系很容易得到下而关系式：P = R -R2 cos0sin沒L = D,sin. + -Dtt.cos.L = (Dl+ Dh cot6)cos6现在按照阁7计算每辆车占
14、据的停车场而积50）。考虑最佳排列的极限情况，假 设该排车位是无限长的，可以忽略该排车位两端停车位浪费掉的面积4/,因为它 们被平均到每个车位上去的公摊而积很小，可以不计。每个停车位的而积为平行四边 形的而积，即阶它所占的通道的而积为户。考虑到通道对而（也就是阁2的下 部）也有一排车位可以相互借用此通道，所以可以对占用的通道面积减半。于是我们得到:2snO 2smO 2sinS(0)=WL + IVP = Dh.Dl+ + -我们的目标就是求出的M小值，按照此时设计停车位就是M优情况。上述局部分析告诉我们，如果保持一排车位方向一致，且与单向通道的夹角为怂，可使单位车辆占据的而积最小，此时宽度为
15、P的单向通道分别提供给其两边的停车位 使用。在通道两边都各安排一排车位时，考虑到路线的单行性质，通道两边的停车位 角度应该相对，如下阁所示。/w阁8车位设计的平而示意阁对每一排停车位，其一边为通道，另一边则可以是另一排停车位或者是停车场的边缘。 所以停车排数最多只能是通道数的两倍，而且可以达到两倍（见上阁）。4.3.2形状规则部分的车位安排上而讨论的都是理想情况，现实中很多停车场的占地而积并不一定很大，而且有 的停车场形状并不规则。对于一个具体形状和而积给定的停车场，我们将根据前而理 想情况的讨论做出改进，以得到更合理的设计规划。下而建立整数线性规划模型来对本题中形状规则部分进行车位安排。因为本题中的形状规则
