车库停车优化设计建模

停车场的优化设计随着城市中车辆的增加，对停车位的需求也在增加。停车难已经逐渐成为市民们头疼的问题。为了解决停车问题，除了尽可能增加停车场外，优化停车场设计也能在一定程度上缓解供需矛盾。停车场的优化设计是在确定停车场的规模时，优化停车区域以容纳更多的车辆。本文旨在分析这种情况，找出缓解停车难的有效途径。假设在公共场所附近有一个开放的空间，如果我们不考虑建造地下或多层建筑，我们如何有效地设计停车位？一般来说，尽可能把车塞进停车场的最好方法是把车一辆接一辆地垂直停放。然而，这种停车的后果是汽车不能自由进出。只有先进入的车才能先出去，先进入的车才能离开停车场，这显然不符合实际需要。因此，为了使汽车能够自由进出停车场，必须设置一定数量的足够宽度的通道，每个通道都应有足够的“转弯半径”，通道越宽，容纳的汽车数量越少。因此，我们的问题是确定如何设计停车位置和车道来停放更多的车辆，以满足车辆自由进出的实际需要，从而实现停车方便和经济效益最大化。让我们先来看看我们生活中的非货运车辆的类型。根据实际调查和经验数据，这些车辆一般可分为三类：小轿车、中型客车和大型客车。其中，约90%是小型车，约10%是大型巴士，不超过1%是中型巴士。根据这种情况，我们可以省去中型巴士的泊车位设计。即使中型巴士需要停车，我们也可以使用大型巴士的停车位。这也符合现实生活中大多数停车场的停车位设计。我们设定汽车的比例为，大型公共汽车的比例为。当然，实际上有许多完全为汽车设计的停车场，比如住宅区的地下车库。让我们看看停车位的大小。根据实际调查，城市中普通汽车的长度和宽度一般分别不超过4.7米和1.7米，而大型公共汽车的长度和宽度一般分别不超过12米和2.2米。此外，实际调查显示，停车场内的标志线宽度约为0.1米，因此我们可以假设停车场内停车所需的停车空间为米长和米宽，其中包括0.1米的标志线宽度和至少0.3米的车间距。设置一辆公共汽车停车需要一米的长度和一米的宽度，包括一个0.1米的标志线宽度和汽车之间必要的横向间距。考虑到从车道进入停车位的车辆通常必须转弯，车辆的最小转弯半径也是停车场设计中需要考虑的一个重要参数。所谓的最小转弯半径是指当汽车转弯时，转弯中心和汽车外侧的转向轮轨道之间的最小距离。根据实际调查，一辆车的最小转弯半径可以设置为米，同时从转弯中心到车内转弯轮迹的最小距离为米，如图1所示。图1对于公共汽车，我们将最小转弯半径设置为米，同时转弯中心与内侧转弯轮轨之间的最小距离为米。这篇文章的目的是讨论应该作为一个整体设计的停车位的安排。对于给定的停车场，我们的目标是尽可能增加汽车数量，或者使每辆汽车占用的停车区域尽可能小。仅适用于一种车型的本地停车位大客车和小轿车停车时所占的面积有很大的不同，它们通常停在不同的区域。现在，让我们只看一下停车的简单情况，先不考虑停车场的实际大小，只是研究如何给当地设计，以尽量减少每辆车占用的停车面积。对于每个停车位，为了便于汽车在停车位中自由进出，一侧必须靠近通道，矩形停车位的长边与通道之间的角度设定为，车辆从通道垂直进入停车位，即车辆从通道平行进入停车位，这通常称为平行停车。为了留出通道空间并减少停车面积，显然，我们可以假设通道中的所有停车位都以与停车位相同的角度平行排列，如图2所示。西方的东方图2在上图中，汽车从东向西顺时针转动进入停车位。让我们详细看看进入停车位的汽车，如图3所示，其中最小转弯半径是通道的最小宽度。我们假设汽车的最外端在有半径的圆上行驶，此时汽车的最内端沿着有半径的圆移动，然后以一个角度进入停车位，因此是通道的最小宽度。在车辆可以自由进出的前提下，根据要求通道宽度尽可能小的原则，让我们看看一排停车位之间的数据，如图4所示。图3LrW图4每辆车都以一个角度停放，这意味着停车位的宽度、停车位的长度(最上面的部分不在这里，因为车身外面的小三角形区域可以保留给对面的停车位)，以及停车位末端的距离。很容易看出它们分别是停车角度的函数，并且有现在，如图4所示，计算每辆车占用的停车面积。考虑到最佳布置的限制，假设该行中的停车位的长度是无限的，则可以忽略该行两端的停车位的浪费面积，因为每个停车位的平均共享面积非常小并且可以忽略不计。从车辆占用的停车位来看，它占用的面积为，此外，它占用的通道面积为。考虑到通道上可能有一排相似的停车位(即图4的下部)，可以相互借用该通道，占用的通道面积可以减半，因此我们得到：(1)我们的目标是找到最小值。根据米、米、米和米底的公式(1)，它是可用的，因此，当立即达到最小值时，平方米。应该注意的是，当时，停车位与车道平行，每辆车必须通过平行停车进入停车位。这是现实生活中常见的路边停车位，在普通停车场很少见到。平行泊车对司机有较高的技术要求，所以我们不考虑这种情况。事实上，即使在这种情况下，计算每个单位车辆占用的停车面积也并不困难，但是对于平行停车，每个停车空间所需的长度和宽度不应再是上述总和，尤其是停车空间的长度将变得更长(否则，停放的车辆将不能进入或离开)， 并且所需的车道最小宽度必须足够大以允许停车车辆通过，停车空间模式需要根据车辆路线重新绘制，并且读者可以自己计算和获得这些数据。 计算结果表明，每辆车的平均占地面积明显大于19.18平方米。对停车位的上述局部分析表明，当设置停车位与通道之间的角度时，停车位中每个单元车辆所占的面积可以最小化。其次，只有一种类型的汽车有全球停车位上述局部分析告诉我们，如果一排停车位的方向保持一致，并且与单向通道的夹角为，则单位车辆占用的面积可以最小化，并且为两侧的停车位分别提供宽度为的单向通道。当在通道的两侧布置一排汽车停车位时，考虑到路线的单行性质，通道两侧的停车位应该具有相反的角度，如图5所示。图5对于每一排停车位，一侧是通道，另一侧可以是另一排停车位或停车场的边缘。因此，停车行数只能是通道数的两倍，即：(2)另一方面，如果将一排停车位、一个通道和一排停车位组合成三排一组并按顺序排列，则确实可以实现。也就是说，可以建立公式(2)中的等号。此时，汽车的数量可以达到停车位位置的最大值，并且该布置也可以在图5中看到。图5示出了当每行中的汽车数量相当大时，或者换句话说，当我们不考虑整个停车场的四个角落中的那些浪费的区域时，我们可以最小化每单位汽车占用的停车区域，并且对于汽车，在停车角度达到这个最小值。让我们计算当所有停放的车辆都是大型公共汽车时的最佳角度，并将模型(1)修改如下：(3)并且获得相应的数据生成(3):,在这种情况下，每辆大型巴士占用的停车面积最小，每辆巴士占用的面积为(平方米)。综上所述，对于一个只有一种车型的足够大的停车场，我们将根据现有的车辆尺寸，按照图5所示的布置来设计停车位。对于汽车，设计停车角为，单位车辆占用的停车面积为19.18平方米。对于大型公共汽车，设计停车角为单位车辆占用停车面积的50.66平方米。三两种车型停车场设计的理想状态对于小轿车和大客车两种类型，如果停车场足够大，我们可以根据比例要求计算出汽车停车位和大客车停车位的数量以及每行停车位的数量。根据第二部分的讨论，我们可以将停车场的结构组合成三排，即一排停车位、一排车道和一排停车位。有成组的汽车和成组的大型公共汽车。每组一排的长度是g米。根据第一部分，小汽车的停车位置宽度(米)和大公共汽车的停车位置宽度(米)。因此，对于汽车，每组中可以停放的汽车数量是，停车场中可以停放的汽车总数是，而对于大型公共汽车，也可以获得汽车总数。根据比例要求，我们可以得到。总的来说，对于足够大的停车场，我们可以设计成一排停车位、一条车道和一组停车位的平行形式。总体结构可以在图5中示出。至于汽车组和大型公共汽车组的比例，可以以大约6.771的形式构造，例如，大约71、132、203、274、345等。4.特定停车场停车位的设计我们上面讨论的是一个理想的情况。实际上，许多停车场的占地面积并不一定很大。此外，根据图5所示的设计布置，每组停车位必须设置有入口和出口，以供车辆自由进出。这种设计既不经济也不安全。特别是，对于一些收费停车场或需要注重安全设施的停车场，将不得不在许多出入口设立收费或检查站，以增加成本。这显然不是最好的安排。然后对于给定具体形状和面积的停车场，我们将根据理想情况的讨论进行改进，以获得更合理的设计方案。图6是附属于公共场所的停车场。这是一个长方形的区域，长90米，宽45米。矩形区域的四个角设有照明灯。矩形区域拐角处的形状是一个长2.5米的正方形。参见图6中的星号区域。该地区以南、西、北为界，道路以东为界。这是唯一可以用作停车场入口的一侧。根据对当地实际情况的调查，停车场的设计应考虑5-6个大型客车停车位，其余部分应设计为汽车停车位。现在我们将根据上述要求安排这个停车场的停车位。北方45590图690米停车场的长边可以被视为足够长的边。我们设计了90米长的停车位，也就是说，每排停车位都平行于长方形的长边。在理想条件下，根据第一部分的讨论，优化设计下的停车位长度如下：(m)停车场入口宽度为：(m)，因此，理想组的宽度(即两排停车位之间有一条车道)约为：(m)因此，如图6的图1、图2和图3所示，三组这样的停车位可以考虑45米宽。汽车的总体布局确定后，我们将确定大型公共汽车的停车位。考虑到大型汽车的转弯半径相对较大，绝对不可能借用专门为汽车停车位设计的通道。相对来说，大型公共汽车的停车位只占总停车位的一小部分。为了节省空间和增加停车空间所在城市的汽车数量，所有的公共汽车都应该放在一个地方，也是以矩形并排的方式。停车场内的公交车停车方式也可采用直角停车方式，并根据其特殊位置设置特殊宽度的通道。另外，考虑到进出的难度，一般可以安排在停车场的出口处。例如，它可以安排在靠近道路的东侧(注意：东侧面向街道，没有墙)。此外，与东侧垂直的道路水平占据了汽车停车位，并设置了6个大型公共汽车停车位。公共汽车可以直接从道路进入停车位，如图6右侧的6个水平停车位所示。剩下的事情就是解决入口和出口的问题。由于出入口只能设置在东侧，三组一、二、三区通过在各自区域内设置停车位来设置，通道形式的方向应分开，即一东、二西、三东或一西、二东、三西。为此，必须在停车场的最西部设置一排南北向车道，以便一、二、三区停车位上的车辆可以反向进出。详情请参见图6。最后，考虑到在最西边已经设置了一排南北向车道，我们可以在车道的西边设置一排停车位。此时，为该停车位设计的车辆可以占据南北车道，因此该排停车位的设计是最合理的，如图6中的区域iv所示。根据以上分析，我们大致设计了停车场的停车位，如图6所示。东部的中部是入口，北部和南部是出口。因此，即使有更多的车辆，也不难驶出，通道的方向也在图6中示出。大客车停车位数量已确定为6个，小轿车停车位数量将根据、三个停车位角度进行调整。由于东西向路线和南北向路线已经垂直转向，第四区的停车位无疑将垂直布置。当两边的灯都被移走后，西面的宽度将是40米，16个停车位(2.5米宽，5米长)可以完全垂直于西面布置。我们可以计算出西部走廊的宽度为(米)。考虑到对称性，我们将水平6行的车位数量分别设置为、并建立了如下的车位数量模型：(4)公式、和数据、分别代替公式(4)并简化得到：(5)对于模型(5)，如果你直接用计算机编程来解决它，你会遇到一些麻烦，首先涉及到变化，然后涉及到和。因此，让我们先用微积分知识来讨论它。对于第一个限制，设置，容易获得当时，该函数有一个唯一的稳定点，所以其中的最大值是因此，的取值范围应该限制在区间内，而且在那个时候很容易发现，,它们是严格单调递增函数，这是求解上述模型的关键。只要找出和解集合的交集，然后在交集中选择最大的，记住最大的为，取和获得模型的解(表达式表示舍入运算)。可以通过数值计算或计算机编程容易地获得的解集是，并且的解集是，因此，取因此，最终获得的停车位数量应为170个，一区、二区和三区停车位的方位角是可以接受的。结论停车场的优化设计实际