Design and performance evaluation of a parking management system for automated, multi-story and robotic parking structure

Abstract

Purpose The purpose of this paper is to present design and performance evaluation through simulation of a parking management system (PMS) for a fully automated, multi-story, puzzle-type and robotic parking structure with the overall objective of minimizing customer wait times while maximizing the space utilization. Design/methodology/approach The presentation entails development and integration of a complete suite of path planning, elevator scheduling and resource allocation algorithms. The PMS aims to manage multiple concurrent requests, in real time and in a dynamic context, for storage and retrieval of vehicles loaded onto robotic carts for a fully automated, multi-story and driving-free parking structure. The algorithm suite employs the incremental informed search algorithm D* Lite with domain-specific heuristics and the uninformed search algorithm Uniform Cost Search for path search and planning. An optimization methodology based on nested partitions and Genetic algorithm is adapted for scheduling of a group of elevators. The study considered a typical business day scenario in the center of a metropolis. Findings The simulation study indicates that the proposed design for the PMS is able to serve concurrent storage-retrieval requests representing a wide range of Poisson distributed customer arrival rates in real time while requiring reasonable computing resources under realistic scenarios. The customer waiting times for both storage and retrieval requests are within acceptable bounds, which are set as no more than 5 min, even in the presence of up to 100 concurrent storage and retrieval requests. The design is able to accommodate a variety of customer arrival rates and presence of immobilized vehicles which are assumed to be scattered across the floors of the structure to make it possible for deployment in real-time environments. Originality/value The intelligent system design is novel as the fully automated robotic parking structures are just in the process of being matured from a technology standpoint.

Tam otomatik otopark sistemlerinde operasyonel planlama ve kontrol problemleri üzerine bir inceleme

“…Bu nedenle bilimsel yazında tasarım [30][31][32]ve donanım konularına odaklanan pek çok çalışma bulunmaktadır [33,34]. TOOS'lerin tasarım kararları optimum kapasite, kullanım yoğunluğu, sistem performansı gibi birçok konu/kriter göz önünden bulundurularak alınmaktadır [35][36][37]. Sözü edilen tasarım hedeflerinin dışında, maliyet, proje alanının yapısal koşulları, otoparkın trafik akışıyla ilişkisi, kullanılabilecek kaynaklar, çevresel ve yasal düzenlemeler yine tasarım aşamasında dikkate alınması gereken hususlardır [17].…”

“…Sözü edilen tasarım hedeflerinin dışında, maliyet, proje alanının yapısal koşulları, otoparkın trafik akışıyla ilişkisi, kullanılabilecek kaynaklar, çevresel ve yasal düzenlemeler yine tasarım aşamasında dikkate alınması gereken hususlardır [17]. İhtiyaçlar, bütçe, fiziksel ve teknik kısıtlar dikkate alınarak, en ideal tasarım için Tablo 2'de listelenen sistem özellikleri ile ilgili kararlar verilmektedir [31,33,35,36,38]…”

“…Sistemin işlem kapasitesini belirleyen giriş-çıkış kabin sayısı, asansör/koridor/taşıyıcı sayısı ve boş hücre sayısı parametreler ana tasarım kararlarıyla birlikte değerlendirilmesi gereken önemli konular arasında yer almaktadır. Bu noktada, sistemin kullanım yoğunluğu yani müşteri yoğunluğu bu kararlar alınırken dikkat edilmesi gereken en önemli faktör olarak karşımıza çıkmaktadır [30,35,36]. Sözü edilen tasarım elemanlarının sayısının arttırılması, sistemin işlem kapasitesi dolayısıyla hızını arttıracaktır fakat aynı zamanda araç park etmek için ayrılan alanların bir kısmının bu yapılara tahsis edilmesi gerektirecektir.…”

“…Sözü edilen tasarım elemanlarının sayısının arttırılması, sistemin işlem kapasitesi dolayısıyla hızını arttıracaktır fakat aynı zamanda araç park etmek için ayrılan alanların bir kısmının bu yapılara tahsis edilmesi gerektirecektir. Alanın verimli kullanımı ile sistemin işlem kapasitesi arasındaki bu denge gözetilerek uygun kararlar alınmaya çalışılmaktadır [36]. Ayrıca tasarım elemanlarının her biri ek maliyet oluşturacağı için bütçe kısıtı da göz önünde bulundurulmalıdır [17].…”

“…Sistemin operasyonel etkinliği ve verimliliği ile doğrudan ilişkili olan bu bekleme süresi, müşteri memnuniyeti açısından olukça önemlidir. Doğru bir operasyonel planlama ile bu bekleme süreleri önemli ölçüde azaltılarak müşteri memnuniyeti arttırılabilmektedir [36,42,35,37] Şekil 11'de gösterildiği gibi tasarımdan ve taşıma sisteminden bağımsız olarak, TOOS'lerde gerçekleştirilen iki temel operasyon vardır: (i) araçları yerleştirme ve (ii) araçları geri alma. Bu süreçte operasyonlar yürütülürken, sistemde işlemlerin hangi sırada yapılacağı (sequencing) ve park edilen aracın nereye yerleştirileceği (allocation) gibi iki temel karar problemiyle karşılaşılmaktadır.…”