孫德國

摘要：隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大、汽車工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市人均汽車占有量不斷增加，但是隨著城市人口的急劇增加，人均空間卻越來越小，車位空間更是愈發(fā)的緊張，因此，為了適應(yīng)城市停車的需要，人們開始大量使用機(jī)械式立體車庫，以解決車位不足的問題。文章對(duì)泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：泊位無源梳齒式；垂直升降立體車庫；車庫設(shè)計(jì)；升降機(jī)；城市停車 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP73 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0012-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.006

1 設(shè)計(jì)概述

1.1 泊位無源梳齒式垂直升降立體停車庫簡述

泊位無源梳齒式垂直升降停車庫是筆者從事停車設(shè)備多年開發(fā)出的一種新型的立體停車設(shè)備。該設(shè)備屬于垂直升降停車設(shè)備中的一種形式，包括鋼結(jié)構(gòu)本體，鋼結(jié)構(gòu)本體的兩側(cè)設(shè)置泊位梳齒架，鋼結(jié)構(gòu)本體的中間預(yù)留有巷道，巷道的下方為垂直搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，所述搬運(yùn)機(jī)構(gòu)包括提升梳齒架、橫移搬運(yùn)器、升降平臺(tái)，泊位梳齒架上的梳齒和升梳齒架本體上的提升梳齒交錯(cuò)設(shè)置，安裝在升降平臺(tái)上的橫移搬運(yùn)器鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩端的鉤拉銷軸目的是用于鉤拉泊位梳齒架上的撥叉，橫移搬運(yùn)器上的支承梁可在升降平臺(tái)的第二滾輪上運(yùn)動(dòng)，泊位梳齒架上的第一滾輪可在升降平臺(tái)橫向?qū)к壣线\(yùn)動(dòng)。每一層的每一個(gè)泊位梳齒上都沒有電源和電機(jī)，依靠中間的橫移搬運(yùn)器來搬運(yùn)巷道兩側(cè)的泊位梳齒架，故障點(diǎn)明顯大大減少，成本大大降低，同時(shí)吸收了同類梳齒類立體化車庫的特長。

1.2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的設(shè)計(jì)參數(shù)及基本構(gòu)成

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)本體、垂直搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、泊位梳齒架、配重裝置、主傳動(dòng)曳引提升系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等部分構(gòu)成。

對(duì)于該車庫設(shè)計(jì)參數(shù)及平面布置如表1、圖1和圖2所示。

1.2.1 設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)表如表1所示。

1.2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)平面布置圖如圖1和圖2所示。

1.2.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示：

圖3中：鋼結(jié)構(gòu)本體101；泊位梳齒架102；提升梳齒架103；橫移搬運(yùn)器104；升降平臺(tái)105；搬運(yùn)機(jī)構(gòu)106；汽車107；巷道108。

1.3 泊位無源梳齒垂直升降式立體停車庫的運(yùn)行原理

基于該種立體車庫取車過程步驟如下（存車過程步驟基本與此過程相反）：

第一步：升降平臺(tái)中105中微進(jìn)機(jī)構(gòu)向左微進(jìn)L1的距離，帶動(dòng)其上的橫移搬運(yùn)器104一同微進(jìn)，使得橫移搬運(yùn)器104中的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩端鉤拉銷軸進(jìn)入泊位梳齒架102的撥叉內(nèi)，L1是泊位梳齒架中撥叉的中心線與鉤拉銷軸間的距離。

第二步：升降平臺(tái)中105微進(jìn)機(jī)構(gòu)向右移動(dòng)L1距離，帶動(dòng)其上的橫移搬運(yùn)器104、泊位梳齒架102以及泊位梳齒架102上中的汽車107一起橫移。

第三步：當(dāng)汽車向有橫移居中時(shí)，搬運(yùn)機(jī)構(gòu)106橫移動(dòng)作停止。

第四步：搬運(yùn)機(jī)構(gòu)106上的提升梳齒架103向上運(yùn)動(dòng)L2距離，直接將汽車搬離泊位梳齒架102中的梳齒，汽車直接落在提升梳齒架103中的提升梳齒上，L2是提升梳齒架103升起后，為泊位梳齒架102能夠提供左右橫移且不發(fā)生干涉的最小距離。

第五步：升降平臺(tái)105上的微進(jìn)機(jī)構(gòu)第三電機(jī)是橫移搬運(yùn)器105向左微進(jìn)L1距離，帶動(dòng)其上的泊位梳齒架102一起橫移，橫移搬運(yùn)器104的鉤拉銷軸在橫移第二電機(jī)及鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)下帶動(dòng)泊位梳齒架102上的撥叉同時(shí)向左一起移動(dòng)。

第六步：泊位梳齒架102向左橫移到原來位置時(shí)，橫移搬般運(yùn)器104上的鉤拉銷軸與泊位梳齒架102上的撥叉脫離，升降平臺(tái)105上微進(jìn)機(jī)構(gòu)第三電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)橫移搬運(yùn)器104向右橫移，直到橫移機(jī)構(gòu)106居中后停止動(dòng)作。

第七步：搬運(yùn)機(jī)構(gòu)106上的提升梳齒架103向下運(yùn)動(dòng)一定距離。

第八步：搬運(yùn)機(jī)構(gòu)106通過主傳動(dòng)曳引機(jī)構(gòu)的作用下降到出入口，同時(shí)需要搬運(yùn)的汽車也隨之下降到出入口，汽車就可以出庫。

2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統(tǒng)

2.1 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制原理及系統(tǒng)構(gòu)成

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫是現(xiàn)代制造業(yè)一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，該設(shè)備主要涉及機(jī)械、電子電工、建工、信息存儲(chǔ)等技術(shù)，其中電子電工技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)和傳感器技術(shù)的合理運(yùn)用與組合構(gòu)成了立體車庫的控制系統(tǒng)。泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統(tǒng)是整個(gè)立體車庫系統(tǒng)的重要組成部分，相當(dāng)于立體車庫的CPU。鋼結(jié)構(gòu)本體是主體，執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)于機(jī)械手，車庫控制系統(tǒng)就是“大腦”。指揮著立體車庫每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，而且還要對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與控制。

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統(tǒng)原理如下：管理員要通過設(shè)備的人機(jī)界面（觸摸屏）將其信息傳輸給控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)將識(shí)別的控制信息通過計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)設(shè)備內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終完成立體車庫現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。立體車庫系統(tǒng)控制原理圖，如圖4所示：

按照?qǐng)D4所示，立體車庫的控制系統(tǒng)主要由以下四個(gè)部分構(gòu)成：控制系統(tǒng)、軟件接口、驅(qū)動(dòng)單元和人機(jī)界面?？刂葡到y(tǒng)單元是整個(gè)設(shè)備的CPU，它可按照控制形式的不同而改變，簡單的設(shè)備可通過繼電器組成的邏輯電路；如果設(shè)備非常復(fù)雜，輸入輸出點(diǎn)太多，將采用可編程控制器PLC或單片機(jī)系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上可編程控制器在自動(dòng)化立體車庫、自動(dòng)化立體倉庫及生產(chǎn)線領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。

軟件接口在整個(gè)立體車庫控制系統(tǒng)中也是不可缺少的因子之一。軟件接口起到驅(qū)動(dòng)單元、控制單元以及執(zhí)行部件與驅(qū)動(dòng)單元間的連接橋梁作用。軟件接口電路大致有三種：開關(guān)量接口電路、數(shù)字量接口電路和模擬量輸入/輸出接口電路。泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統(tǒng)應(yīng)用的是接口電路為開關(guān)量接口電路。

驅(qū)動(dòng)單元是泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統(tǒng)的末端一個(gè)環(huán)節(jié)，其種類及范圍較為廣泛。該立體車庫控制系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)單元相對(duì)比較復(fù)雜，其驅(qū)動(dòng)部件由幾個(gè)變頻器和主曳引大功率減速電機(jī)、幾個(gè)橫移電機(jī)、頂升電機(jī)以及自動(dòng)門構(gòu)成，因此智能化控制的立體車庫系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)是依靠驅(qū)動(dòng)元?dú)饧眚?qū)動(dòng)完成的。

人機(jī)界面是管理人員與車庫控制單元交流信息的平臺(tái)。管理人員可以通過人機(jī)界面向車庫系統(tǒng)發(fā)送動(dòng)作指令，車庫系統(tǒng)可以向操作人員反饋系統(tǒng)運(yùn)作狀況。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在可以通過觸摸屏或APP預(yù)約存取車輛。

2.2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統(tǒng)及運(yùn)行原理分析

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統(tǒng)必須保證車庫內(nèi)部各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在規(guī)定有效的時(shí)間內(nèi)通過電氣控制單元模塊準(zhǔn)確無誤完成所要執(zhí)行動(dòng)作，從而對(duì)立體車庫現(xiàn)場(chǎng)工作狀況進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控與集中管理，并把車庫內(nèi)部監(jiān)控到信息及時(shí)反饋至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中心，通過有效的邏輯判斷對(duì)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)作進(jìn)行判斷、分析，保證立體車庫整個(gè)系統(tǒng)在穩(wěn)定可靠的狀態(tài)下執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。

本文以25層泊位無源垂直升降式立體車庫控制系統(tǒng)為例進(jìn)行分析：車輛可直接通過垂直搬運(yùn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車輛的存取，即中間是車輛的垂直運(yùn)輸巷道，兩側(cè)是沿垂直方向設(shè)置的車輛停車泊位。車輛入庫時(shí)，駕駛員駕車通過車庫自動(dòng)門駛?cè)氪怪鄙灯脚_(tái)上，然后司機(jī)下車關(guān)轎車門出庫后，車庫自動(dòng)門關(guān)閉，同時(shí)車庫自動(dòng)運(yùn)行，將轎車直接通過高層垂直搬運(yùn)機(jī)構(gòu)送到存入轎車所在層，再由升降平臺(tái)上的橫移搬運(yùn)器將泊位梳齒架拉至中間，升降平臺(tái)微降后將轎車送入所需存放的泊位上，最后將泊位梳齒架送至原位。出庫時(shí)，過程相反，先由橫移機(jī)搬運(yùn)器將梳齒架從泊位上取到垂直搬運(yùn)機(jī)構(gòu)上，再由升降平臺(tái)微升將轎車取到升降平臺(tái)上，然后泊位梳齒架送至原位。最后將汽車送到出入口地面層，車庫自動(dòng)門自動(dòng)打開，駕駛員將轎車倒退出庫。

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行原理，該車庫在存取車過程中，電氣控制主要涉及到以下六個(gè)方面動(dòng)作過程：（1）垂直升降搬運(yùn)機(jī)構(gòu)升降到指定層；（2）為了存取車，需要將泊位梳齒架橫移拉進(jìn)或拉出；（3）梳齒交換車輛；（4）泊位梳齒架歸位；（5）垂直升降搬運(yùn)機(jī)構(gòu)到出入口層；（6）庫臺(tái)自動(dòng)門就緒。

綜上所述，電氣控制系統(tǒng)主要就是要完成對(duì)泊位梳齒架橫移、垂直升降搬運(yùn)機(jī)構(gòu)升降、微進(jìn)機(jī)構(gòu)橫移以及搬運(yùn)器到達(dá)定位層通過認(rèn)地址或激光定位。在泊位無源梳齒式垂直升降車體中，每一個(gè)泊位梳齒架表示一個(gè)存車位，所有車位都是靠橫移搬運(yùn)器和升降平臺(tái)來控制，橫移搬運(yùn)器有一個(gè)橫移電機(jī)和一個(gè)微進(jìn)電機(jī)，升降平臺(tái)上有一個(gè)頂升機(jī)構(gòu)。橫移搬運(yùn)器定位靠安裝在升降平臺(tái)上的接近開關(guān)來控制，升降平臺(tái)梳齒交換靠SJB螺旋升降機(jī)自帶光電開關(guān)檢測(cè)；升降平臺(tái)以及搬運(yùn)器在巷道內(nèi)定位是靠安裝在鋼結(jié)構(gòu)本體上的槽開關(guān)或安裝在設(shè)備地坑內(nèi)的激光測(cè)距儀來集中控制。所有電機(jī)采用變頻器控制來控制運(yùn)行速度，電機(jī)、光點(diǎn)開關(guān)以及激光測(cè)距儀通過PLC輸入輸出點(diǎn)來控制。

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作者簡介：孫德國（1978-），男，江蘇盱眙人，供職于江蘇啟良停車設(shè)備有限公司，研究方向：自動(dòng)化立體車庫、自動(dòng)化立體倉庫以及自動(dòng)化生產(chǎn)線。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）