中国报告大厅网讯，近年来，我国汽车保有量持续攀升。在此背景下，自动化立体车库凭借空间利用率高、存取便捷等优势，成为缓解城市停车压力的重要选择。为推动立体车库产业发展，国家及地方层面出台多项政策，从标准规范、投资支持等方面为行业保驾护航。然而，传统巷道堆垛式自动化立体车库行业在应对日益增长的停车需求时，面临作业效率不足等问题，亟需通过模式创新与技术优化提升调度效率，一轨双机模式便是重要探索方向。以下是2025年立体车库产业布局分析。
《2025-2030年中国立体车库行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》随着城市化进程加速，人口与车辆向城市集中，一线城市停车压力尤为显著。以2021年数据为例，北京市机动车数量达685万辆，停车位仅464.8万个;上海市汽车保有量474.3万辆，停车位仅91.5万个;深圳市汽车保有量 347.6万辆，停车位209.28万个，供需失衡问题突出。传统平面停车场因占用土地面积大、空间利用率低，难以满足当前停车需求，而自动化立体车库通过三维空间利用，可在相同或更小土地面积上停放更多车辆，同时具备存取车操作简便、长期运营成本低、结构灵活等优势，成为解决停车难的重要途径。2017-2021年，中国机械式停车设备销售额虽在2021年降至149.9亿元，但整体仍保持一定市场规模，产业发展潜力较大。
(二)立体车库产业相关政策推动国家层面高度重视立体车库发展，“十五” 至 “十四五” 期间，政策方向从推动智能交通发展，逐步转向加强停车场基础设施建设、推进数字化改造与智能调度体系构建。2021 年多项政策出台，如《机械式停车设备设计规范》(GB/T 39980-2021)明确了设备设计准则，《关于进一步做好基础设施领域不动产投资信托基金试点工作的通知》将停车场项目纳入支持范围，《关于推动城市停车设施发展的意见》提出到 2025 年基本建成配建停车设施为主、路外公共停车为辅、路内停车为补充的城市停车系统，到 2035 年构建布局合理、供给充足的停车系统。地方层面，北京、上海、天津、广州等城市也出台相应政策，从停车收费管理、设施建设管理等方面推进立体车库产业发展，为立体车库的广泛应用提供政策保障。
二、立体车库相关理论基础与传统模式局限 (一)巷道堆垛式自动化立体车库基础特性巷道堆垛式自动化立体车库通过巷道堆垛机将车辆水平与垂直移至或移开泊车位，主要由主体框架结构、停车板、巷道、堆垛机、横移机构、升降装置、载车板等组成。按堆垛机立柱结构可分为单立柱式、双立柱式、四立柱式，按运行路径有无轨道分为有轨式和无轨式，按自动化程度分为全自动式和半自动式。该类立体车库还可分为独立型与非独立型，独立型堆垛机作业时间不受其他车位影响，非独立型因两排车位相连，作业受相邻车位使用状况制约。其特点包括空间利用率高、全封闭设计安全性强、无传统进出车道节省土地、智能控制保障高效运行、存取车连续流畅且环保节能等，适用于大型商圈、公寓等人口密集区域，单台堆垛机适宜负责 50-100 辆车，每层停车数量 20 辆以上，层数以 2-6 层为宜。
(二)一轨双机模式与防碰撞理论“一轨双机” 模式源于仓储领域，通过在单一轨道配置两台堆垛机实现并行作业，提升效率，后来应用于巷道堆垛式自动化立体车库。该模式下，立体车库继承传统结构，核心改进是同一巷道增设第二台堆垛机，由车库管理系统分配任务，两台堆垛机协同完成车辆存取，需考虑车辆重量与规格特点，区别于普通货物仓储。其调度需遵循邻近优先、按序服务、均衡覆盖、顾客满意度、运行安稳五大原则，确保高效与安全。在单巷道双堆垛机作业中，可能出现相向交叉运行、同向交叉运行、存取目标位置重复等碰撞风险，需采用防碰撞策略，常见策略包括等待避让法(一台堆垛机暂停等待另一台离开冲突区域)、分区作业法(划分作业区域限制堆垛机活动范围)、轮流避让法(按规则分配作业优先权)、路径最短法(选择总行程最短避让方案)、交换作业任务法(交换任务避免冲突)等，为后续优化设计提供理论支撑。
(三)传统巷道堆垛式立体车库的不足传统巷道堆垛式自动化立体车库多采用单堆垛机作业，难以适应当前高停车需求。从设备数量看，传统车库纵深较短、停车位少，单堆垛机可应对，但当需扩大容量(增加纵深或层数)时，单堆垛机运行路径变长、任务耗时增加，且设备故障率与维护需求上升，影响车库连续运行。从纵深特性看，车库容量扩充依赖纵深或楼层增长，单堆垛机在大量存取任务下调度效率大幅下降。从出入口配置看，单侧、双侧出入口布局中，堆垛机完成存取后需返回初始位置，路径距离长、作业时间浪费，难以高效满足客户需求，这些不足推动了一轨双机模式与布局优化的探索。
三、立体车库布局优化设计与运行区域划分 (一)立体车库优化设计原则对传统巷道堆垛式自动化立体车库优化，需以提升效率与实用性为目标，遵循三大原则。一是高效协同与整体优化原则，确保堆垛机、出入口等各组成部分协调运作，注重整体系统统一性与效率性，实现立体车库高效便捷运行。二是注重实际与可实行性原则，考虑设备配置、场地条件等实际限制，遵循建筑原则，避免不切实际设计，同时关注外部环境运作，保障用户使用便利性。三是把控建设成本合理性原则，避免立体车库建设成本远超传统停车位，确保经济可行性，尤其单巷道堆垛式立体车库需注意双堆垛机在同一条纵深巷道作业时路径无法交叉的特性，为布局优化提供方向。
(二)立体车库出入口位置布局优化基于优化设计原则，一轨双机模式下巷道堆垛式自动化立体车库出入口布局有三种方案。第一种是双机同边出入口，两台堆垛机出入口在车库同一边，运行路径为深入巷道的往复运动，靠近车库里端的任务只能由一台堆垛机完成，另一台堆垛机运行受限制，效率较低。第二种是双机异边出入口，出入口分布在车库两侧，虽理论可提升效率，但不符合立体车库设计原则，因立体车库需考虑用户存取车对应单一出入口，设置传送装置成本高，难以适应实际需求。第三种是双机中央式出入口，将出入口布置在车库中央，两台堆垛机在各自区域往复运动，可视为将大车库拆分为两个小车库，保障单机效率，同时可在同侧区域协同作业，减少碰撞、提升整体调度效率，因此选择中央式出入口布局进行后续优化。
(三)立体车库双堆垛机运行区域划分出入口布局确定后，需科学划分堆垛机运行区域，保障效率与安全。一是独立运作区域，将立体车库分为左右两个作业区域，两台堆垛机分别负责对应区域任务，仅在各自区域运动，路径无交叉、无碰撞风险，作业时如同两个独立立体车库，按任务列表有序执行，适用于任务相对均衡分配的场景。二是协同运作区域，两台堆垛机运行区域覆盖整个立体车库，无分区限制，可跨区域辅助作业，进一步提升效率，但需合理规划调度方式避免碰撞，通过科学的任务分配与避让策略，实现全区域高效协同，为后续调度策略研究奠定基础。
四、立体车库作业时段分类与调度模型构建 (一)立体车库作业时段划分根据实际运营情况，巷道堆垛式自动化立体车库作业时段可分为三类。一是连续存车时段，多发生在清晨早高峰，用户集中存车，堆垛机从出入口出发，以各停车位为目标点连续执行存车任务，完成后返回出入口待命。二是连续取车时段，主要在下班高峰期，取车需求激增，堆垛机按系统分配任务，从出入口前往目标停车位取车，确保车辆快速有序离开。三是存取交替时段，适用于日常稳定运营时段，用户存车与取车需求交替出现，堆垛机执行存车、取车复合型任务，需灵活响应多样化需求，高效完成存取操作，不同时段作业特性为调度模型构建提供依据。
(二)双堆垛机避让类型与策略选择在一轨双机模式下，双堆垛机协同作业时碰撞风险需重点关注。相向交叉运行时，若两台堆垛机迎面相向执行任务，可能因路径交叉导致碰撞，需根据任务目标位置交换任务避免冲突;同向交叉运行时，后方堆垛机需越过前方堆垛机执行任务，易引发碰撞，可通过交换任务目标防止事故;存取目标位置重复时，两台堆垛机无法同时在同一列作业，需调换任务先后顺序。结合立体车库作业任务特点，选择捆绑避让方式应对碰撞，即当某侧区域任务集中时，另一侧堆垛机前来协同，系统调换任务顺序，将方向、位置、存取任务相似的任务捆绑，由两台堆垛机共同完成，减少碰撞、提升调度效率。
(三)立体车库调度模型建立与求解通过建立立体车库平面直角坐标系(2 排货架、4 层、20 列，出入口坐标分别为 (-1,1)、(1,1)，1 号堆垛机负责 x 轴负半轴 A 区域，2 号负责 x 轴正半轴 B 区域，约束 1 号堆垛机始终在 2 号左侧)，分析堆垛机运动特性(分未达最大速度 “加速 - 减速” 与达最大速度 “加速 - 匀速 - 减速” 两种情况，推导横纵向移动时间公式)，并建立存取参数(任务目标点坐标、堆垛机初始位置、各阶段时间参数等)，构建不同作业模式下的耗时模型。
单堆垛机独立作业模式：以出入口 (-1,1) 为基点，根据任务目标点在 y 轴左侧或右侧，以及当前与下一任务位置分布，分五种情况计算单次存取、联合存取任务耗时。
双堆垛机独立作业模式：两台堆垛机分别负责 y 轴左右侧任务，计算单次与联合任务耗时，无路径交叉。
双堆垛机协同作业模式：堆垛机可跨区域作业，分任务在 y 轴左侧(2 号辅助 1 号)、右侧(1 号辅助 2 号)两种场景，计算不同任务类型耗时。
基于上述模型，针对连续存车、连续取车、存取交替三种时段，分别建立总耗时模型，连续存车与取车时段需考虑任务数奇偶性，存取交替时段需区分单一与联合任务。通过 Matlab 仿真，设定堆垛机性能参数(水平速度 2.5m/s、水平加速度 2m/s²、垂直速度 1m/s、垂直加速度 0.4m/s²、货叉伸缩时间 5s，车位宽度 2.2m、高度 2.5m)，生成随机任务序列(覆盖左右区域)求解，结果显示：连续存车时段，单堆垛机耗时 869.9s，双堆垛机分区独立 561.6s，双堆垛机协同 448.5s;连续取车时段，单堆垛机 846.0s，双堆垛机分区独立 532.6s，双堆垛机协同 467.7s;存取交替时段，单堆垛机 725.1s，双堆垛机分区独立 526.1s，双堆垛机协同 445.0s。后续增加 15 组任务序列验证，双堆垛机协同模式在三种时段平均耗时均最短，确定为最优调度方式。
五、立体车库双堆垛机协同作业调度优化 (一)立体车库堆垛机路径优化模型双堆垛机协同作业中，堆垛机加速度与最大速度固定，作业时间与运行路径相关，路径优化目标可转化为耗时最短，同时需避免碰撞。设计的立体车库含 2 排车架、4 层、20 列，共 158 个停车位，两个出入口在第一排第一层中间第 10、11 列，两台堆垛机参数一致，每次仅搭载一辆车。通过设定任务点坐标、堆垛机编号、运行路径、耗时等参数，建立参数关系(如任务点集合、坐标系、路径与耗时定义、决策变量等)，提出假设(堆垛机参数一致、车位规格统一、货叉伸缩时间固定)，构建路径优化模型。根据任务点 u、v 含义(入库点、出库点、出入口)不同，分五种情况推导堆垛机从 u 到 v 的耗时公式，最终建立目标函数(最小化两台堆垛机总耗时最大值)与约束条件(决策变量 0-1 特性、堆垛机与出入口选择、路径匹配、任务数量分配、任务唯一执行、同任务不可行等)，为调度优化提供数学基础。
(二)改进遗传算法设计与参数确定采用遗传 + 模拟退火混合算法(改进遗传算法)优化路径，该算法融合遗传算法全局搜索与模拟退火局部搜索优势，流程包括参数设置、种群初始化、模拟退火变异、解码、交叉、目标函数计算、选择、迭代判断等。编码设计采用两层编码，第一层描述任务与堆垛机分配关系(长度为存车与取车任务数之和，取值 1 - 堆垛机数量)，第二层描述任务执行顺序(长度相同，取值 0-1 实数，按值排序确定顺序)。具体实现步骤为：输入车库与堆垛机参数、算法参数等数据;随机生成初始染色体;解码染色体得到任务分配与顺序，仿真计算目标值;基于极大值与目标值计算适应度;轮盘赌选择染色体;单点交叉生成后代;引入退火变异(计算变异后保留概率，平衡种群多样性与收敛性);迭代至次数上限输出最优方案。通过数值实验，对 12 组交叉率与变异率组合(交叉率 0.6-0.9，变异率 0.05-0.15)在 20、40、60 次存取规模下测试，确定交叉率 0.7、变异率 0.05 为最优参数，保障算法优化效果。
(三)立体车库调度优化案例分析与验证连续存车时段优化：生成 32 次连续存车任务序列，四种模式求解结果显示，单堆垛机独立作业耗时 1402.4s，双堆垛机分区独立 842.8s，双堆垛机协同 762.2s，优化后双堆垛机协同 671.4s，优化后效率较传统单堆垛机提升 52.1%，改进遗传算法在第 129 次收敛，目标稳定，验证有效性。
存取交替时段优化：生成含 14 次存车、18 次取车的存取交替任务序列，求解得单堆垛机独立 1180.6s，双堆垛机分区独立 711.9s，双堆垛机协同 638.6s，优化后双堆垛机协同 563.1s，优化后效率较传统单堆垛机提升 52.3%，算法在第 146 次收敛，效果稳定。
大规模任务验证：生成 20 组每组 400 次存取任务序列，四种模式平均耗时分别为：单堆垛机独立 15605.4s，双堆垛机分区独立 12697.9s，双堆垛机协同 10608.3s，优化后双堆垛机协同 8434.8s。优化后协同模式较优化前协同提升 20.49%，较分区独立提升 33.57%，较传统单堆垛机提升 45.95%，充分验证优化后双堆垛机协同作业模式能有效提升立体车库调度效率。
六、立体车库发展总结与未来展望面对我国城市停车供需失衡、传统立体车库效率不足的现状，围绕巷道堆垛式自动化立体车库展开优化研究，取得多方面成果。在背景与意义层面，通过梳理社会与政策背景，明确提升立体车库效率对缓解停车难、推动产业应用的现实意义，以及丰富立体车库理论的理论价值。在现状分析与优化方向层面，调研传统立体车库，总结设备、纵深、出入口配置等不足，提出一轨双机模式，优化出入口为中央式布局，划分独立与协同运行区域。在调度策略与模型层面，分类作业时段，分析碰撞风险并选择捆绑避让策略，建立不同作业模式耗时模型，通过仿真确定双堆垛机协同模式最优。在优化验证层面，对双堆垛机协同模式建立路径优化模型，设计改进遗传算法，通过案例与大规模任务验证，优化后模式效率显著提升，为立体车库行业实践提供有效方案。
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