胡軒銘 熊建強(qiáng)

摘 要：隨著城市汽車數(shù)量的急劇增加，城市停車問(wèn)題越來(lái)越凸顯嚴(yán)重，已成為制約城市發(fā)展的主要問(wèn)題之一，立體停車庫(kù)便是在這一背景下而發(fā)展起來(lái)的解決城市停車矛盾的車輛停放裝置。論文主要對(duì)升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、控制方式等方面進(jìn)行了相關(guān)研究，分析了升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的優(yōu)勢(shì)與不足，提出了升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)，為機(jī)械立體停車庫(kù)的設(shè)計(jì)研發(fā)提供了參考作用。

關(guān)鍵詞：立體停車庫(kù);升降橫移;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.109

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及居民生活水平的日益提高，汽車消費(fèi)已是我國(guó)家庭主要支出之一，私家車已成為人們出行的主要交通工具之一。預(yù)計(jì)到2020年中國(guó)汽車保有量將達(dá)到6.3億輛;城市汽車數(shù)量的不斷增加，使得城市停車問(wèn)題越來(lái)越凸顯嚴(yán)重，已成為制約城市發(fā)展的主要問(wèn)題之一。目前我國(guó)絕大多數(shù)停車場(chǎng)基本都采用自走式與機(jī)械式兩種，傳統(tǒng)的自走式停車庫(kù)由于在一定的空間內(nèi)停放的汽車數(shù)量相當(dāng)有限，而且在空間上受到限制較大，所以其使用在逐漸被淘汰;而機(jī)械式立體停車庫(kù)前期投入成本較高，對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)難以承受。因此如何推動(dòng)城市停車庫(kù)的建設(shè)來(lái)解決城市停車問(wèn)題成為城市發(fā)展的重要問(wèn)題之一。為此許多研究人員提出了形式多樣的立體停車庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)和方法，期望從一定程度上緩解城市停車問(wèn)題[1-6]。論文對(duì)升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、控制方式等方面進(jìn)行了相關(guān)分析與研究，總結(jié)了升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的優(yōu)勢(shì)與不足，提出了升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)，為機(jī)械式立體停車庫(kù)的研發(fā)提供了參考作用。

2 升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)工作原理

升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)工作原理與轎廂式電梯升降原理相似，其泊位停車與取車過(guò)程都是依靠停車位托盤的升降與橫移來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)停車位托盤需進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩進(jìn)行升降操作，從而實(shí)現(xiàn)停車位托盤的升降功能。當(dāng)停車位托盤需在水平方向進(jìn)行水平移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)停車位托盤機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行橫向移動(dòng)。升降橫移式立體停車庫(kù)大都采用讓位算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，采用PLC來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的工作順序，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)需人為干預(yù)，便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)車位托盤功能。

升降橫移式立體停車庫(kù)多為地上布置型結(jié)構(gòu)形式，即以地面為第一層自下往上開展設(shè)計(jì)與建造，升降橫移式立體停車庫(kù)空間結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。在設(shè)計(jì)升降橫移式立體停車庫(kù)時(shí)，每一層都必須空出一個(gè)車位托盤。當(dāng)所要移動(dòng)的目標(biāo)車輛位于底層時(shí)，便可可直接對(duì)目標(biāo)車輛進(jìn)行取車操作;當(dāng)位于上層的車輛需要取出時(shí)，取車人員只需在狀態(tài)顯示器上選擇代表目標(biāo)車輛的位置圖標(biāo)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分步操作計(jì)算與運(yùn)動(dòng)，把目標(biāo)車輛移動(dòng)到底層，便可完成取車過(guò)程。

以上圖第二層中間停車位為例，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下：首先底層停車位向右邊移動(dòng)，將底層左邊位置空出，隨后位第二層的目標(biāo)車輛將向目標(biāo)空位移動(dòng)，其在限位開關(guān)的控制下迅速而準(zhǔn)確的移動(dòng)到空位拖盤。通過(guò)車位托盤之間的多次上下、左右移動(dòng)，便可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)車輛存取操作。

地上布置型立體停車結(jié)構(gòu)適合于停車量不是非常大的使用情況。但是隨著我國(guó)城市化程度的快速發(fā)展，該類型結(jié)構(gòu)的立體停車庫(kù)已經(jīng)無(wú)法滿足汽車數(shù)量急劇增加對(duì)停車位的需求，于是一種結(jié)構(gòu)為半地下布置型升降橫移立體停車庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。半地下布置型升降橫移立體停車庫(kù)與地上布置型升降橫移立體停車庫(kù)的工作原理基本類似，其對(duì)位于地面表層托盤上的車輛可以直接進(jìn)行存取操作;不同的是此時(shí)整個(gè)停車裝置底層位于地面下方，而對(duì)位于地面下方車輛的存取，必須滿足地面表層存在空位方能存取。半地下型升降橫移式立體停車庫(kù)停車位的數(shù)量以及層數(shù)，可以根據(jù)使用要求使其可在空間上進(jìn)行多層疊加發(fā)展，在有限的空間上實(shí)現(xiàn)了更多數(shù)量車輛的停放功能需求。

3 升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)結(jié)構(gòu)及其功能

升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)主要部件的組成如圖2所示：

結(jié)構(gòu)鋼架部件是升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的主要受力部件，由多段材料拼接而成，對(duì)整個(gè)裝置起到支撐作用。

機(jī)械傳動(dòng)部件主要由卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、減速橫移電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)、平移滑動(dòng)導(dǎo)軌、齒輪齒條及鋼絲繩或鏈條等組成。

電氣控制部件主要由可編程邏輯控制器組成，其通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)的輸入輸出控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)停車托盤運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制。

狀態(tài)顯示件部件與輸入輸出模塊相連，通過(guò)狀態(tài)顯示件，使用者可以便捷的獲取停車裝備的相關(guān)狀態(tài)信息，根據(jù)實(shí)際情況直接從操作面板上進(jìn)行存取操作，屏幕交互式設(shè)計(jì)有效提高了存取車輛的效率。

輔助功能部件是由多種輔助功能的器件所組成，例如采用多普勒技術(shù)原理的人體接近傳感器可以提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，先進(jìn)的電子報(bào)警器能夠減少誤報(bào)，大大降低相關(guān)管理人員的工作強(qiáng)度。

3.2 升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)利用了多層疊加原理，可以使得停車場(chǎng)的建設(shè)不僅僅局限在單一水平面上，還可以充分利用空間資源，提高了可停車數(shù)量，相比于傳統(tǒng)停車場(chǎng)，升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)的空間利用率提高了75%。升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)所用卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)方式基本采用鋼絲繩與鏈條，鋼絲繩在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，而為了解決此類問(wèn)題，需要安裝價(jià)格昂貴的安全防護(hù)裝置。鏈條傳動(dòng)方式的穩(wěn)定性要比鋼絲繩要高，而且傳動(dòng)精度更好，但是鏈條傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)與噪聲以及污染物較高的尾氣，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不小的污染，不適合在居住小區(qū)或人口密集區(qū)域布置。立體停車庫(kù)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)控制部分的限位開關(guān)要求較高，限位開關(guān)選擇或安裝不慎就會(huì)影響停車庫(kù)的安全性能。車輛在進(jìn)出車位托盤時(shí)易于防護(hù)裝置產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，會(huì)影響升降裝置的穩(wěn)定性和使用壽命，所以需要專業(yè)人員定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌和固定裝置還需要不定期添加潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑以降低摩擦和磨損。由于升降橫移式立體停車庫(kù)采用的是PLC程序控制，需要依順序動(dòng)作進(jìn)行車輛存取，當(dāng)遇到存取車高峰期時(shí)，其運(yùn)行效率會(huì)受到較大影響，此外如果遇到停電或者電力供給不足的情況下，存在系統(tǒng)容易癱瘓的缺點(diǎn)。

4 升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)

升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)能夠在較大程度上解決城市停車矛盾問(wèn)題，但是其在選址、設(shè)計(jì)以及建造上都需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)制定適用、合理的方案。未來(lái)升降橫移式機(jī)械立體停車庫(kù)在確保其結(jié)構(gòu)可靠的基礎(chǔ)上，可采用振動(dòng)噪聲控制技術(shù)將聲環(huán)境污染降低;在車庫(kù)停取車以及維護(hù)管理方面在提升智能化程度，以提高聽取車效率和減少管理工工作量;設(shè)計(jì)選擇更合理的限位開關(guān)以提高其準(zhǔn)確度、靈敏性、安全性以及縮短停車時(shí)間，來(lái)提高效率，實(shí)現(xiàn)快速存取車。

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2016（37）：181.2018年新余學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：DC201801069）。

作者簡(jiǎn)介：胡軒銘（1997-），男，江西贛州人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。