機械式立體停車設(shè)施停車充電一體化可行性研究

摘 要：機械式立體停車設(shè)施作為停車產(chǎn)業(yè)的重要部分，隨著城市化加速和新能源汽車普及，其停車和充電資源缺乏的問題逐漸凸顯。通過梳理現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，本文認為機械式立體停車設(shè)施與充電設(shè)施的融合是解決當前問題的有效手段。借助智慧停車充電一體化技術(shù)，機械式立體停車設(shè)施能提供便捷服務(wù)和滿足充電需求。技術(shù)上，智慧停車場管理系統(tǒng)、反向?qū)ぼ嚭屯＼囌T導(dǎo)等技術(shù)的應(yīng)用提升了運營效率和管理水平。同時，智慧充電設(shè)施建設(shè)為新能源汽車提供安全、高效充電服務(wù)。機械式停車充電一體化設(shè)備符合國家政策導(dǎo)向，可進一步提升車庫的運行管理水平，為城市停車問題提供更加高效、智能的解決方案。

關(guān)鍵詞：機械式立體停車設(shè)施 智慧停車 充電一體化

隨著汽車保有量的逐年增加，停車產(chǎn)業(yè)在不斷壯大的同時也面臨著發(fā)展障礙和瓶頸。特別是在當前新能源汽車迅速普及的背景下，停車與充電需求的雙重壓力使得傳統(tǒng)的停車設(shè)施難以滿足市場需求。機械式立體停車設(shè)施以其高效、節(jié)約空間的特點，為該問題提供了新的解決方案。因此，將機械式立體停車設(shè)施與充電設(shè)施進行一體化設(shè)計，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)停車資源的最大化利用，還能有效緩解新能源車主的充電焦慮。

1 研究背景

1.1 城市停車難問題

隨著汽車保有量不斷增加，停車產(chǎn)業(yè)在城市交通中的重要性愈發(fā)凸顯。它不僅關(guān)乎交通秩序和便民服務(wù)，也與城市的經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。因此，我們必須正視停車產(chǎn)業(yè)存在的一些現(xiàn)狀痛點，為城市高效的交通管理和運行提供解決方案。目前，城市商業(yè)區(qū)的停車位供給嚴重不足，無法滿足日益增長的需求，這導(dǎo)致了停車難的現(xiàn)象頻發(fā)，影響市民出行的便利性和舒適度。另外，很多停車場的收費標準不夠透明，缺乏監(jiān)管，導(dǎo)致停車費用居高不下，給市民帶來不小的經(jīng)濟負擔。停車場的管理和服務(wù)水平也存在較大差異，有的停車場缺乏規(guī)范的管理制度，服務(wù)態(tài)度不夠友好，給市民造成了不良體驗。有些區(qū)域沒有智能化的停車引導(dǎo)系統(tǒng)，車主經(jīng)常浪費時間在尋找空車位上，導(dǎo)致交通擁堵和資源浪費。

1.2 電動汽車普及帶來的充電需求

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會（CAAM）和中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟（CPCA）發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2023年底，中國電動汽車的保有量已突破1500萬輛。預(yù)計到2030年，中國電動汽車的保有量將超過5000萬輛，這意味著對充電設(shè)施的需求將持續(xù)強勁增長。而隨著新能源汽車數(shù)量的快速增長，新能源車充電問題也變得更為尖銳。據(jù)統(tǒng)計，預(yù)計到2030年，我國新能源汽車保有量將達6420萬輛，將存在6300萬臺的充電樁缺口，充電樁是新能源汽車停車的“最后一公里”[1]。截至2023年底，中國的充電樁與電動汽車的比例大約為3∶1，即每3輛電動汽車配有一個充電樁。這一比例雖然相較于一些國際市場已經(jīng)較為合理，但考慮到電動汽車的進一步普及，尤其是快充需求的增長，仍需進一步提升充電設(shè)施的建設(shè)速度與質(zhì)量。

1.3 機械式立體停車設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)有的機械式停車設(shè)備根據(jù)工作原理主要分為九大類：升降橫移類、簡易升降類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、多層循環(huán)類、汽車專用升降機[2]。

隨著電動汽車的快速普及，停車充電一體化成為機械式立體停車設(shè)施的重要發(fā)展方向。許多新型機械停車場在設(shè)計時，已經(jīng)將充電樁的設(shè)置與停車位的規(guī)劃進行融合，確保電動汽車能夠在停車時方便地進行充電。這種集停車、充電、管理為一體的綜合型設(shè)施，不僅提高了設(shè)施的使用效率，還促進了綠色出行的推廣。

盡管機械式立體停車設(shè)施在多個城市逐漸落地并取得一定的成功，但其普及和應(yīng)用仍面臨一定挑戰(zhàn)。例如，設(shè)備初期投資較高、建設(shè)周期較長、技術(shù)維護要求較高等問題，仍然是制約其廣泛推廣的因素。目前，受思想認識、城市規(guī)劃、收費標準、管理體制、投資融資、政策法規(guī)等多方面因素的制約，市場潛力巨大的機械停車產(chǎn)業(yè)始終未能進入高速發(fā)展期[3]。

2 機械式立體停車設(shè)施與充電一體化的可行性分析

2.1 技術(shù)可行性

2.1.1 智慧停車充電一體化技術(shù)原理

（1）停車泊位引導(dǎo)技術(shù)

該技術(shù)通常由五個部分組成：傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸、中央控制系統(tǒng)、信息發(fā)布與指引、導(dǎo)航系統(tǒng)，可幫助司機通過智能系統(tǒng)迅速找到自己的車位。該系統(tǒng)結(jié)合多種科技手段，如傳感器、照相機、無線通訊和數(shù)據(jù)處理等，實時監(jiān)測車位占用情況。司機可以根據(jù)系統(tǒng)提供的LED顯示屏、手機APP等渠道的精準導(dǎo)航信息，快速找到空閑車位，實現(xiàn)輕松停車。此外，該技術(shù)還能對停車場利用情況進行統(tǒng)計，實時監(jiān)控并發(fā)布停車場內(nèi)空余停車位的信息，合理分配資源，提高車位利用率和停車場經(jīng)營效益。其主要目的在于提升停車效率，減少尋找車位和交通擁堵的時間，改善用戶使用體驗。

（2）移動支付技術(shù)

移動支付技術(shù)（MobilePay）是一種通過移動設(shè)備進行金融交易和支付的技術(shù)。它利用無線通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用戶可以完成購物、轉(zhuǎn)賬、支付等多種金融交易，而不需要使用傳統(tǒng)的現(xiàn)金或銀行卡。主要有近場通訊（NFC）支付、手機錢包、識別支付技術(shù)等。在智慧停車充電一體化場景中，通過車牌自動識別技術(shù)，系統(tǒng)可以在停車時自動識別車輛，并將停車和充電時長與費用信息實時同步到移動支付平臺。用戶無需任何操作，系統(tǒng)自動根據(jù)停車時長、充電量計算費用，移動支付通過綁定的賬戶自動扣款。并且，移動支付平臺與充電樁和停車場管理系統(tǒng)可以同步實時數(shù)據(jù)，用戶可以通過手機App查看附近充電樁或停車位的可用情況，包括充電樁的充電進度、停車位的空閑與占用狀態(tài)，增強資源的合理利用和優(yōu)化。移動支付平臺還可以幫助運營商實施靈活的定價策略，如高峰時段價格、節(jié)假日折扣等。通過數(shù)據(jù)分析，運營方能夠為用戶提供優(yōu)惠券、積分等支付激勵措施，進一步吸引用戶使用停車充電一體化服務(wù)。

（3）機動車號牌識別技術(shù)

車牌識別技術(shù)是利用光學(xué)字符識別（OCR）技術(shù)，自動讀取、識別車輛車牌信息的一種技術(shù)。如圖2所示，首先，通過攝像頭獲取車輛影像。攝像機可以是普通的視頻攝像機、紅外線攝像機或?qū)ｉT用于車牌識別的高清攝像機。將抓拍到的畫面，經(jīng)過灰化，去噪，檢測邊緣，增強對比度等步驟處理，提高識別率。在經(jīng)過預(yù)處理的影像中，采用圖像處理算法，如邊緣偵測、形態(tài)運算等，確定車牌所處的方位。并且，車牌字符排列可能比較緊密，所以需要精確的分割算法。利用OCR技術(shù)，可將分割好的文字轉(zhuǎn)換成可讀的文字。現(xiàn)代系統(tǒng)常使用機器學(xué)習和深度學(xué)習算法來提高識別的精確性。最后，將識別出的車牌信息輸出到數(shù)據(jù)庫或系統(tǒng)中，進行進一步處理。比如實現(xiàn)匹配數(shù)據(jù)庫確認車輛身份、自動生成停車費票據(jù)等功能。

（4）反向?qū)ぼ嚰夹g(shù)

如圖3所示，當車主需要找到車輛時，可通過手機應(yīng)用程序或車載導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送信號到車輛，觸發(fā)車輛上的傳感器。傳感器接收到信號后，將車輛當前的位置信息發(fā)送回手機應(yīng)用程序或車載導(dǎo)航系統(tǒng)，然后車主可以根據(jù)這些信息導(dǎo)航到車輛所在的位置。可利用 REID（射頻識別）、視頻監(jiān)控與圖像識別、GPS與室內(nèi)定位、APP與智能停車系統(tǒng)采集等技術(shù)方案。

（5）停車誘導(dǎo)技術(shù)

如圖4，為了使整個道路停車形成閉環(huán)，需要在各個重要路段設(shè)置城市停車分級誘導(dǎo)屏，用于提醒車主各個停車場的多位信息，從而幫助他們有效地選擇和導(dǎo)航至空閑停車位。停車誘導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用可以顯著減少駕駛員的尋找停車位時間和交通擁堵，提高停車資源的利用效率，同時也有助于改善城市交通流暢性和環(huán)境質(zhì)量。

（6）SIP標準通信技術(shù)

智慧停車場管理系統(tǒng)采用SIP標準協(xié)議，這使得系統(tǒng)具備出色的可擴展性和兼容性。通過該協(xié)議，標準通信設(shè)備能夠輕松地與智慧停車場管理系統(tǒng)無縫連接，同時還能將可視對講功能擴展到停車場通信網(wǎng)絡(luò)中。它可以支持停車場和充電樁之間的智能調(diào)度與數(shù)據(jù)交換，使得用戶在尋找空閑停車位或充電樁時能獲得實時信息，同時也可以實現(xiàn)與用戶設(shè)備的即時互動，提供無縫的預(yù)約、支付和充電過程。這樣一來，停車場設(shè)備終端不僅能夠提供基本的停車管理服務(wù)，還能成為與停車場管理人員和車主進行交流的工具。通過SIP技術(shù)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效的狀態(tài)管理、動態(tài)負載均衡和快速響應(yīng)，提升服務(wù)的可靠性與用戶體驗。正因如此，越來越多的停車場設(shè)備終端選擇采用SIP通信協(xié)議，以實現(xiàn)更便利的可視對講功能。

2.1.2 充電設(shè)施的集成方案

智慧充電設(shè)施主要包括以下部分。

（1）智能充電樁

作為核心部件的智能充電樁具有遠程監(jiān)控、診斷、控制等功能。充電樁主要分為兩種：直流充電樁和交流充電樁。直流充電樁提供功率更大的直流電，適用于家庭充電、公共停車場等場景；交流性充電樁提供功率更低的交流電，適用于出租車、物流車、公交車等快速充電站充電站等特定場景。兩者可根據(jù)實際需求相互協(xié)作，共同打造智慧充電設(shè)施系統(tǒng)。

（2）充電樁網(wǎng)絡(luò)

為了滿足不同區(qū)域和場景的多樣化充電需求，智慧充電設(shè)施通過依托多種無線通信技術(shù)，如有線通信、4G/5G、LoRa、NB-IoT等，構(gòu)建了一個高度集成的充電樁網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)確保了充電樁之間的數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制的穩(wěn)定性與高效性，使得充電設(shè)施能夠靈活應(yīng)對不同環(huán)境下的需求。例如，在城市密集區(qū)域，4G/5G通信技術(shù)能夠支持高密度的充電樁管理與實時監(jiān)控；在偏遠地區(qū)或農(nóng)村區(qū)域，LoRa和NB-IoT的低功耗廣域網(wǎng)優(yōu)勢則確保了即使在信號不強的環(huán)境中也能實現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸。充電樁網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不僅支持多種充電方式，如快速充電、慢速充電、超充等，且能夠根據(jù)不同電動汽車的功率需求提供不同等級的充電功率，從而滿足各種用戶的個性化需求。通過這種靈活高效的網(wǎng)絡(luò)體系，智慧充電設(shè)施為電動汽車的綠色出行提供了堅實的基礎(chǔ)和有力保障，同時也推動了綠色能源的普及和可持續(xù)發(fā)展。

2.1.3 智慧充電管理系統(tǒng)

如圖5，以創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)為支撐，根據(jù)實際監(jiān)測結(jié)果，實現(xiàn)對充電樁區(qū)域內(nèi)工作狀態(tài)參數(shù)的動態(tài)監(jiān)控和控制。將充電樁監(jiān)控維護、充電網(wǎng)絡(luò)管理、用戶服務(wù)、計費繳費、數(shù)據(jù)報表、分析優(yōu)化、信息安全保障等功能進行了整合。充電用戶也可使用移動端的充電APP應(yīng)用或微信小程序進行充電操作。智慧充電管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時互聯(lián)互通，可提高充電服務(wù)的便捷性和效率[4]。

2.2 社會可行性

2.2.1 國家政策的利好支持

在政策舉措方面，智慧停車已被提升至國家層面，成為我國智慧城市建設(shè)進程中的重要推動力量。近年來，為了促進智慧停車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，國務(wù)院、發(fā)改委、交通運輸部等多個部門相繼制定并發(fā)布了一系列政策，為產(chǎn)業(yè)提供有力的支持與規(guī)范。《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中明確提出要加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動充電樁與停車場、停車樓等設(shè)施的協(xié)同發(fā)展，支持智能停車和充電設(shè)施的綜合布局。這為機械式立體停車設(shè)施與充電樁的融合提供了政策保障。目前，智慧停車產(chǎn)業(yè)已在全國范圍內(nèi)的主要城市展開應(yīng)用推廣，并步入高速發(fā)展的新階段。

2.2.2 解決停車充電一體化需求

機械式立體停車設(shè)施作為一種高效、節(jié)地的停車解決方案，將充電樁與停車位有效對接，電動汽車可以在停放時同步進行充電，優(yōu)化充電資源的使用，同時避免充電樁和停車位的閑置，提高充電設(shè)施的使用效率。隨著技術(shù)創(chuàng)新和市場需求的不斷增加，未來將在更多城市得到應(yīng)用，成為智慧城市建設(shè)的重要組成部分。

2.2.3 提升空間利用率和用戶便利性

機械式立體停車設(shè)施通過垂直堆疊的方式，將傳統(tǒng)停車場的占地面積減少，大幅提升停車位的密度。這種形式在有限的城市空間中，能容納更多車輛，尤其是高需求區(qū)域如商業(yè)中心、住宅區(qū)及交通樞紐。將充電樁與停車位融為一體，可避免單獨的充電站、停車場重復(fù)建設(shè)。用戶在停車的同時可以進行車輛充電，這樣既方便又節(jié)省精力。一體化的支付系統(tǒng)使用戶只需一張卡或一個APP就可以完成停車費、充電費的繳納，簡化了繳費流程，提升了便利性。

3 結(jié)語

3.1 研究結(jié)論

本文通過梳理機械式停車充電一體化技術(shù)的各方面可行性，發(fā)現(xiàn)其能有效解決電動汽車停車與充電的需求，有效降低立體車庫與充電樁的雙重建設(shè)成本，提升了土地資源的使用效率和空間利用率。這種設(shè)施在節(jié)省城市空間的同時，提高了停車位的密度，尤其在商業(yè)中心、住宅區(qū)等高需求區(qū)域效果顯著。一體化支付系統(tǒng)簡化了繳費流程，提升了用戶便利性。此外，機械式立體停車設(shè)施通過自動化操作和智能充電管理，提高了城市交通管理能效，緩解了交通擁堵，成為智慧城市建設(shè)的重要組成部分。

3.2 展望

未來，可從多功能綜合設(shè)施方面，將停車充電設(shè)施與城市服務(wù)如購物中心、餐飲和娛樂相結(jié)合，提供一站式便利服務(wù)，增加用戶粘性?？稍偕茉凑戏矫?，對停車場安裝太陽能板，利用太陽能作為充電設(shè)施的能量來源，結(jié)合電池儲能系統(tǒng)，平衡電網(wǎng)負荷，提供穩(wěn)定高效充電服務(wù)，可減少交通行業(yè)對傳統(tǒng)能源的依賴，推動綠色能源發(fā)展。研發(fā)便攜式充電設(shè)備，用戶可隨時隨地為車輛充電，增加充電靈活性。還可結(jié)合自動駕駛技術(shù)，實現(xiàn)無人駕駛汽車的自動停取車，進一步提高停車和充電效率。綜合措施打造智能、環(huán)保、高效停車充電網(wǎng)絡(luò)，提供卓越用戶體驗。

基金項目：本文系國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目“停車數(shù)據(jù)動態(tài)采集方法及城市級智慧停車云平臺構(gòu)建研究與應(yīng)用”（202410618010）研究成果。

參考文獻：

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[2]李仲軍.從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看我國機械式停車設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2023，22（S1）：25-29.

[3]黃莉，鄧興棟，謝志明.廣州市機械式立體停車庫應(yīng)用規(guī)劃研究[J].起重運輸機械，2006（10）：4-7.

[4]韋節(jié)輝，周海倫，王鑫，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧充電與智慧停車一體化應(yīng)用場景研究[J].綠色建造與智能建筑，2023（09）：116-118+122.