符佳宏 米樂(lè) 張匯君 陸君潔 毛潤(rùn)鴻

【摘 要】本模型旨在為解決共享單車(chē)停放亂象提出一種可行的方案，即一個(gè)兼顧存車(chē)空間利用率和存取車(chē)效率的自動(dòng)存取單車(chē)模型，既整治停放亂象，美化市容，降低單車(chē)損壞率，也方便市民存取單車(chē)，減少取到已損壞單車(chē)的概率。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)存?。煌７沤Y(jié)構(gòu)；升降結(jié)構(gòu)；存取結(jié)構(gòu)；傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

一、引言

問(wèn)題背景：

在北京一些地鐵站周?chē)?，共享單?chē)亂停放現(xiàn)象明顯：有的橫亙?cè)谌诵袡M道上，造成人行橫道擁堵；有的攔在地鐵站出入口前，擋住進(jìn)出站通道；有的倒在綠化帶里，影響市容。同時(shí)，共享單車(chē)亂停亂放也會(huì)增加單車(chē)損壞率。據(jù)測(cè)算，平攤下來(lái)每輛自行車(chē)維修保養(yǎng)成本約1000元，這甚至要超過(guò)一輛新車(chē)的價(jià)格。長(zhǎng)此以往，共享單車(chē)的發(fā)展將因容易受損，維修保養(yǎng)費(fèi)用高，回收價(jià)格低，回收難等問(wèn)題而撞墻。而北京市也不斷出臺(tái)共享自行車(chē)的指導(dǎo)意見(jiàn)，要求規(guī)范停放區(qū)域，保證運(yùn)營(yíng)單車(chē)完好率，限制承租人年齡等。因此，整頓共享單車(chē)停放亂象刻不容緩。

二、立體自動(dòng)存取車(chē)庫(kù)模型

（一）基本結(jié)構(gòu)：

包括停放結(jié)構(gòu)、升降結(jié)構(gòu)、存取結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

（二）停放結(jié)構(gòu)：

車(chē)庫(kù)為多層立方體結(jié)構(gòu)，具體層數(shù)、單層大小及每層車(chē)道數(shù)可根據(jù)建設(shè)地情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本方案擬采用地上地下綜合結(jié)構(gòu)。在地下條件允許的情況下，可優(yōu)先選擇地下結(jié)構(gòu)，在利用地下空間資源的同時(shí)又可以解放地上空間；而在地下條件不允許的情況下，可選擇地上結(jié)構(gòu)；在單車(chē)存儲(chǔ)需求量較大的情況下，可結(jié)合地上地下結(jié)構(gòu)。

每層自行車(chē)呈方形隊(duì)列擺放?？紤]到，自行車(chē)實(shí)際參數(shù)為（以ofo 3.0小黃車(chē)為例）：高107mm，長(zhǎng)173mm，寬100mm，故設(shè)每層間距1.2米。

本文研究的存取模型以3層每層兩車(chē)道為例，如圖1所示。

為提高空間利用率，增加存車(chē)數(shù)量，考慮將車(chē)頭斜向停放（如圖2所示），從而縮短單車(chē)停放間距。

（三）升降結(jié)構(gòu)：

由鏈條、可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌條組成。每車(chē)道的升降結(jié)構(gòu)均由一組從底層至頂層的循環(huán)平行鏈條牽引，兩條鏈條間隔1米，每組鏈條隔120厘米設(shè)一組可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌條，導(dǎo)軌條長(zhǎng)50厘米，可以鏈條為軸旋轉(zhuǎn)，在使用時(shí)導(dǎo)軌條可旋轉(zhuǎn)至與車(chē)道導(dǎo)軌相接，便于傳動(dòng)輪沿導(dǎo)軌將單車(chē)送至導(dǎo)軌條上，隨鏈條在不同層間傳送。不使用時(shí)導(dǎo)軌條旋轉(zhuǎn)至鏈條內(nèi)側(cè)收起。

上升結(jié)構(gòu)設(shè)在取車(chē)口附近，下降結(jié)構(gòu)設(shè)在存車(chē)口附近。

從存車(chē)口將車(chē)收入車(chē)庫(kù)后，判斷地表層車(chē)位停放率是否達(dá)到臨界值，若達(dá)到臨界值，則升降系統(tǒng)啟動(dòng)，將地表層最右側(cè)取車(chē)口附近的車(chē)輛向其余層運(yùn)送。

從取車(chē)口將車(chē)取出車(chē)庫(kù)后，判斷地表層車(chē)位停放率是否低于臨界值，若低于臨界值，則升降系統(tǒng)啟動(dòng)，將其余層車(chē)輛向地表層運(yùn)送。

升降結(jié)構(gòu)保證地表層的單車(chē)數(shù)量始終保持在一個(gè)范圍內(nèi)，存取車(chē)時(shí)均有余量，避免了取車(chē)時(shí)地表層為空需從其余層運(yùn)送的等待時(shí)間，也避免了存車(chē)時(shí)地表層已滿需運(yùn)至其余層的等待時(shí)間。這種設(shè)計(jì)也避免了升降結(jié)構(gòu)與存取結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的沖突。

升降結(jié)構(gòu)既用于拓展存車(chē)空間，使相同占地面積存車(chē)數(shù)量更多，也用于控制地表層的單車(chē)數(shù)量，以減少存取車(chē)時(shí)間，提高單車(chē)存取效率。

（四）傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)輪、導(dǎo)軌組成。每車(chē)道鋪設(shè)兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距由單車(chē)兩輪著地點(diǎn)的間距決定，以ofo 3.0小黃車(chē)為例，間距設(shè)為100cm。

共享單車(chē)在車(chē)庫(kù)內(nèi)的移動(dòng)由傳動(dòng)輪輔助完成，包括自行車(chē)架及底板，其中底板下有2個(gè)動(dòng)力輪，4個(gè)支撐輪。動(dòng)力輪在凹槽軌道內(nèi)；4個(gè)支撐輪為球型，分布在底板四角，保證底板不傾斜側(cè)翻。

在用戶將車(chē)存好后，滾動(dòng)輪將車(chē)沿導(dǎo)軌送入車(chē)庫(kù)內(nèi)，沿車(chē)道導(dǎo)軌從存車(chē)口運(yùn)往取車(chē)口，直至與前一輛車(chē)相鄰時(shí)停下。在取車(chē)時(shí)，將車(chē)沿車(chē)位導(dǎo)軌送至取車(chē)位。

傳動(dòng)結(jié)構(gòu)保證地表層車(chē)輛集中停放在取車(chē)口附近，預(yù)留存車(chē)空間，使存取車(chē)時(shí)均不必等待。

（五）存取結(jié)構(gòu)：

共享單車(chē)存取口設(shè)在地面一層車(chē)庫(kù)外，存取口分開(kāi)設(shè)置，每車(chē)道配置存車(chē)口取車(chē)口各一個(gè)，位于車(chē)道同一側(cè)兩端。

每個(gè)存取口垂直于車(chē)庫(kù)設(shè)置若干平行車(chē)位，具體數(shù)量可根據(jù)當(dāng)?shù)剀?chē)流量決定。每車(chē)位設(shè)一條導(dǎo)軌與車(chē)道導(dǎo)軌相接。

用戶存車(chē)時(shí)將共享單車(chē)推入存車(chē)位導(dǎo)軌固定好，即可離開(kāi)，由傳動(dòng)輪將車(chē)輛送入車(chē)庫(kù)。傳動(dòng)輪預(yù)先將車(chē)輛從車(chē)庫(kù)送至取車(chē)位，用戶取車(chē)時(shí)將車(chē)解鎖后推離即可。

為保證存取效率，縮短用戶等待時(shí)間，應(yīng)保證存取口時(shí)刻處于就緒狀態(tài)，即存車(chē)位時(shí)刻有空置的傳動(dòng)輪等待，取車(chē)位時(shí)刻有待取單車(chē)。

（六）存取基本流程（圖3）

三、模型優(yōu)化

（一）高峰應(yīng)對(duì)策略：

a）取車(chē)高峰期時(shí)，存車(chē)口處的左側(cè)兩個(gè)存車(chē)位變?yōu)槿≤?chē)位，可將上層的單車(chē)由升降結(jié)構(gòu)直接送至調(diào)整后的取車(chē)位（如圖4所示）。

b）存車(chē)高峰期時(shí)，取車(chē)口處的右側(cè)兩個(gè)取車(chē)位變?yōu)榇孳?chē)位，可將存入的單車(chē)由升降結(jié)構(gòu)直接送至上層車(chē)庫(kù)。

（二）損壞單車(chē)應(yīng)對(duì)策略

將車(chē)庫(kù)最頂層單獨(dú)劃為問(wèn)題單車(chē)的存放地。損壞單車(chē)在被存入車(chē)庫(kù)后，沿導(dǎo)軌前進(jìn)至上升口處，隨上升鏈條到車(chē)庫(kù)最頂層。最頂層車(chē)輛只進(jìn)不出，除非收到維修人員指令，才會(huì)從下降口送至取車(chē)口。

（三）車(chē)庫(kù)運(yùn)營(yíng)策略

將車(chē)庫(kù)最頂層單獨(dú)劃為問(wèn)題單車(chē)的存放地。損壞單車(chē)在被存入車(chē)庫(kù)后，沿導(dǎo)軌前進(jìn)至上升口處，隨上升鏈條到車(chē)庫(kù)最頂層。最頂層車(chē)輛只進(jìn)不出，除非收到維修人員指令，才會(huì)從下降口送至取車(chē)口。

四、總結(jié)與展望

（一）總結(jié)

該自動(dòng)自行車(chē)庫(kù)存在著諸多優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)方體車(chē)庫(kù)取代傳統(tǒng)的圓柱形車(chē)庫(kù)，增加車(chē)庫(kù)的空間利用率；預(yù)留損壞車(chē)輛存放區(qū)域，方便維修人員定期取走維護(hù)；早晚高峰時(shí)部分存取車(chē)口的自動(dòng)切換；當(dāng)一樓存車(chē)量達(dá)到閾值時(shí)，車(chē)庫(kù)各樓層之間進(jìn)行車(chē)輛調(diào)度，以此提高存取效率等。這些優(yōu)點(diǎn)能極大滿足現(xiàn)階段共享單車(chē)存在的各種亂象，為共享單車(chē)問(wèn)題治理提供較好的方案。

（二）未來(lái)展望

1.在車(chē)庫(kù)地表層可設(shè)廣告位及商位，利用人流密集優(yōu)勢(shì)，帶來(lái)巨大商機(jī)。

2.在車(chē)庫(kù)露天部分設(shè)太陽(yáng)板，提供車(chē)庫(kù)運(yùn)行部分能源。

3.可以多家共享單車(chē)聯(lián)合建造該自行車(chē)庫(kù)模型，提高車(chē)庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1].自動(dòng)化立體小汽車(chē)庫(kù) 自動(dòng)化立體自行車(chē)庫(kù)[J].中國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)信息，1996（12）：26

[2]劉全勝，張豪.自動(dòng)車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2008（12）：86-88.