雷敏娟，秦 俊

（廣東交通職業(yè)技術學院，廣州 510800）

0 引言

隨著技術的發(fā)展以及人們生活水平的日益提升，各種生活家居都往智能化方向發(fā)展，智能化垂直循環(huán)式車庫應運而生。與水平循環(huán)式、垂直升降式等車庫相比，垂直循環(huán)車庫的設計結構更加完善。占地場地面積節(jié)約，車庫的設計體現(xiàn)智能化的應用，更加節(jié)省人力，為城市家庭用車、停車解決了很大的難題。與普通停車場對比，智能化垂直循環(huán)式車庫將普通停車位一位一車改為一位多車，實現(xiàn)節(jié)約土地資源，為開發(fā)商節(jié)省成本，解決用戶的停車位有限問題；利用計算機、信息和電子設備可實現(xiàn)智能化服務式停放及取車，實現(xiàn)人員與車輛安全保障等［1－4］。

車庫設計采用垂直循環(huán)式傳動，車庫兩側通過鏈條結構進行循環(huán)傳動，從上層到底層的往復循環(huán)轉動，底層可以進出車輛，考慮到車輛在進出車庫時的順序問題，設計一套方便出入車的裝置結構，方便用戶在存取車時車輛容易出入車庫，節(jié)省了車庫底層占地面積，防止同時間進車和出車產(chǎn)生沖突。

1 出入口裝置結構設計原理

垂直式循環(huán)車庫只有一個出入車口，在一定程度上減少了控制系統(tǒng)的編程和設計問題，以及控制設備的數(shù)量。但是整個車庫結構中，只有一個出入車口，若在存取車高峰時段，部分用戶在取車過程中就需要等待很長時間。車庫底層的托架不配備換向設備，為了方便車輛進行調頭，車庫底層必須設計足夠大的空間，在用地面積緊缺的城市小區(qū)，這種車庫設計不太合理［5－7］。

為了節(jié)約存車、取車時間和車輛的空閑等待時間，本文將設計一套方便自動化的出入車口裝置結構，如圖1所示。

圖1 智能化垂直循環(huán)車庫結構

在距離車庫入口幾米的距離范圍內(nèi)，設置一個直徑為5 m的轉盤，轉盤下方設置有傳動機構，轉盤傳動結構如圖2所示。

圖2 轉盤傳動結構

通過裝載在車庫的電機帶動轉盤做相應的正反向轉動。因車庫兩側桁架間距不大，這個入車口裝置設有檢測系統(tǒng)，主要避免駛入車位控制不當，撞到車庫桁架，造成車庫和人員的安全問題。檢測裝置由轉盤上和桁架上的光電傳感器組成。位于地面轉盤的光電傳感器用于檢測車輛到達地點轉盤的位置，當3個或者3個以上的傳感器檢測到車輛時，進行旋轉方向的判斷，判斷完成后進行就近旋轉；位于桁架上的傳感器用于檢測車輛旋轉的程度，如果2個傳感器都沒觸發(fā)時，轉盤停止轉動，此時車身與車位平行；如果有1個或者2個傳感器檢測到車輛的存在，轉盤將繼續(xù)轉動。當轉盤停止轉動，如果車頭為背對著車位入口，此時地面轉盤將進行180°旋轉，使車輛安全行駛至車位。

轉盤、出車裝置和車庫循環(huán)系統(tǒng)都是由電動機做驅動電氣設備，電動機旋轉，從而帶動其余部件一起轉動，達到轉動驅動的效果。

當汽車通過道閘進入指定停車庫時，車輛先經(jīng)過車庫入處的轉盤，待停車輛先在轉盤上等待一定時間，由系統(tǒng)檢查方向后進行一系列判斷，并開始轉動方向轉盤，使汽車的車頭正對智能化垂直循環(huán)車庫的入口，然后由駕駛員筆直駛入。智能化垂直循環(huán)車庫中的地面方向轉盤為車技不好人員提供了一定的安全保障，避免駛入車位時撞到車庫桁架，并且可以減少車輛轉向時使用的面積。此環(huán)節(jié)中，若駕駛員不愿等待且入車技術好時，可直接駕車駛入。當車輛停到車位時，車內(nèi)人員下車，并在車庫旁的控制器上按下停車按鈕，控制系統(tǒng)面板會提示車主車位序號，接著車庫運行，將下一個空的車位轉到最低位置，等待下一位停車人員。

取車時，在控制器上輸入車位序號，然后車庫系統(tǒng)將車轉入到最低位置，并控制停車托架上的電動機進行180°旋轉，帶動整個車位進行180°轉動，自動將車掉頭，不需要倒車出庫。出車結構如圖3所示。

圖3 車庫出車結構

出車裝置中加上了一套轉動驅動裝置，其主要是通過控制安裝在車位支架上的電機，進行180°轉動，實現(xiàn)轉向效果。出車裝置轉動驅動裝置如圖4所示。

圖4 出車裝置轉動驅動裝置

2 PLC編程軟件控制

本文設計的自動化出入車裝置結構，在取車和停車結構設計中做了改進，通過電氣控制PLC編程軟件，對入車裝置中轉盤的運行和出車裝置托架的運行過程進行控制。PLC編程是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。在車庫入口增加轉盤傳動機構和光電傳感器，轉盤設有6個光電傳感器，當車輛行駛至地面轉盤處時，如果有3個特定組合的傳感器檢測到車輛已經(jīng)到達，并且停止，等待一定時間后電動機開始旋轉，而當車輛轉動至與車位平行時，桁架傳感器檢測不到車輛，此時電動機停止轉動。通過PLC編程軟件控制電機帶動轉盤正反轉運動，電氣原理圖中，主電路采用1個電機，通過一系列的電路元件實現(xiàn)電機的正反轉運動，分別帶動轉盤的正反轉向。轉盤運行控制編程部分如圖5所示。

圖5 轉盤運行控制編程主程序1

車輛入車庫后，通過托架直接實現(xiàn)循環(huán)升降式轉動，在出車過程中，出車裝置中加上了一套轉動驅動裝置，其主要是通過控制安裝在車位支架上的電機，進行180°轉動，實現(xiàn)車輛自動掉頭的效果。托架運行控制編程程序如圖6所示。

圖6 托架運行控制編程程序2

3 仿真驗證

采用Solid Work軟件自帶的插件SimulationMotion對車輛出入車庫時轉向和運行過程進行動態(tài)仿真，分析車輛出入車庫的時間。圖7所示為車輛入車庫過程中轉向調整車位仿真圖。

圖7 入車仿真模擬

當車輛從任意位置駛入車庫，到達地面轉盤，先通過轉盤上的多個傳感器檢測，判斷出車輛的大概位置。根據(jù)判斷結果進行相應地旋轉運行，調整車輛對準入口。經(jīng)過分析統(tǒng)計，安全完成1次入車只需要1 min左右的時間。

圖8所示為車輛出庫模擬示意圖，當車主下達取車指令時，由車庫傳動機構進行循環(huán)轉動，將車轉動到最低位置，然后出車裝置車位支架上的電機正轉180°，帶動車位旋轉完成掉頭動作，最后車主可將車輛筆直開走。安全完成1次出車只需要2 min左右的時間。圖中模擬出一開始車頭朝內(nèi)，經(jīng)過轉動，車輛實現(xiàn)旋轉90°、180°的自動掉頭過程。

圖8 出車仿真模擬

4 結束語

本文通過探討垂直式循環(huán)車庫的結構，對車庫底層出入車裝置結構進行改進設計，總結如下。

（1）因垂直式循環(huán)車庫占地面積小，存放的車輛有限，只能適合家庭和住宅小區(qū)停車。若要滿足停放更多車輛的需求，需增加車庫的高度，這樣車庫的結構穩(wěn)定性和安全防護措施是需要考慮的。

（2）目前垂直循環(huán)式立式車庫中，對于車輛的存取都是按照用戶點擊相應按鈕的順序對車輛的存取順序進行分配，不是最優(yōu)化的程序設計方案，需要探索最優(yōu)化的分配方案，減少車輛存取時間，提高車庫的利用率。

（3）智能車庫的整個循環(huán)系統(tǒng)及控制部分都需要通過電氣設備來控制，需要消耗大量的電能，增加用戶的使用成本，通過加上太陽能發(fā)電裝置，可以轉化一部分電能，節(jié)約能源，為整個設計減少成本。