王曉東，馬琦功，劉兆龍，高 博，丁軍晨，王舒璇

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

1 概述

1.1 研究背景

隨著國內(nèi)共享單車使用量的快速增長，停車問題日益嚴(yán)峻，共享單車好用不好停的問題困擾著很多城市管理者。并且因為城市化進(jìn)程的不斷加速，城市寸土寸金已經(jīng)成為不爭的事實，為了節(jié)約土地，智能交通的建設(shè)也在提速，而立體停車庫的提出成為了一種可能性。

地下立體車庫與傳統(tǒng)的停放點相比，其優(yōu)越性很明顯。首先，傳統(tǒng)的停放點需要占據(jù)大量的地表面積，而地下立體車庫在地表部可達(dá)9.8%以下。其次傳統(tǒng)車庫需要考慮行車通道所占據(jù)的空間，而地下立體車庫不會，使用地下立體車庫可使地面利用率提高80%～90%，極大地節(jié)約了地表土地資源。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

近年來，我國的地下立體車庫在迅速發(fā)展，但整體技術(shù)水平還不太高。目前，很多大中型城市共享單車等可租賃的公共自行車行業(yè)迅速發(fā)展，但存取自行車的停放點不足，站點容量不大是大多數(shù)停放點的共同問題，另外大部分自行車為露天停放，受到風(fēng)吹雨淋的自行車會縮短使用壽命[2]。要普及自行車,首先一定要解決自行車的停車。從事本行業(yè)的企業(yè)主要是中小企業(yè)，大型企業(yè)較少，用于科研創(chuàng)新研究的資金不足；從事立體車庫的100多家企業(yè)，核心的技術(shù)多數(shù)來自國外引進(jìn)；立體停車庫是一種趨勢，也是應(yīng)對停車難的一條出路。更方便的存取單車也推進(jìn)市民試用單車，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。于是我們參照地下停車場，查閱各種現(xiàn)有汽車以及自行車停放裝置，分析其優(yōu)點及缺點，取長補(bǔ)短，通過比較，結(jié)合各種優(yōu)點，設(shè)計出一種可預(yù)約的自動的單車停放地下立體車庫。

1.3 國外現(xiàn)狀

目前，歐洲的一些國家在使用一些機(jī)械電子一體化的自行車停放裝置，廣受好評，打算普及使用。歐洲的停車庫為圓柱體，直徑為7.5 m，高度為5.25 m，能容納92輛自行車；日本東京所建的停車庫可容納下180輛自行車，并已經(jīng)建有36個圓柱狀的停車空間,總共能停放6 000多輛自行車，但都還存在一些問題。

2 設(shè)計方案

2.1 基本結(jié)構(gòu)

車庫入口露出地面，旁邊有掃碼樁。地下升降結(jié)構(gòu)部分為字母“L”的形狀。在停車位一端設(shè)有垂直升降平臺，用來上下運輸單車，水平方向為可旋轉(zhuǎn)可平移的平臺，用來精準(zhǔn)放置車輛。

水平選用單層的車位分布，分為三列，每列結(jié)構(gòu)相同，兩側(cè)為放置車輛的位置，中間為軌道。這樣可以最大化單車停放的空間利用。車庫能存放50輛～200輛單車，如需更多車位可以選擇加長車庫或者使兩個裝置上下放置在一起，來實現(xiàn)資源利用最大化?？稍诘罔F站出口、大型地下車庫的上層的空間搭建、安裝共享單車車庫[3]。

車庫設(shè)立多種停車位，可供多種品牌的共享單車、電動車、私家自行車以及摩托車的停放，并提供了車輛清洗，電動車充電等功能可供選擇。停車位設(shè)計最大承重能夠承載所有單車以及部分摩托車，如果超過承重上限則不會繼續(xù)工作。每個停車位上有不同類型的載車板可以提供不同功能，如停放摩托車或者為電動車充電等功能。

車庫動力供電主要為太陽能，并使用環(huán)保電池完成充電、蓄電、放電等過程旨在創(chuàng)造一個環(huán)保無污染的車庫。該車庫具有諸多創(chuàng)新點，如可智能控制的停放系統(tǒng)，可完成單車清洗的清潔系統(tǒng)。建造材料主要使用鋼材以及鋼筋混凝土。

2.2 運轉(zhuǎn)原理

該車庫采用升降梯升降、軌道傳送,簡單可靠。

存車：人進(jìn)入入口，將單車?？吭谌肟谔幍耐？枯d車臺，入口關(guān)閉，載車臺經(jīng)立柱運送到地下，再由推塊拉入到水平導(dǎo)軌中，然后水平滑塊運輸載車臺至停車臺前，推塊再次運轉(zhuǎn)將載車臺推入停車臺。載車臺停穩(wěn)后，推塊找到無單車載車臺，經(jīng)上述路線將無單車載車臺帶回到入口處。

真實世界研究的方法及其在臨床研究中的應(yīng)用…………………………………………………… 明丹丹等（15）：2138

取車：出口處取車人掃碼或者刷卡，系統(tǒng)判斷所取單車位置。推塊將選定單車所在載車臺拉到水平導(dǎo)軌上，再由水平滑塊推到立柱處，由升降滑塊送入到出口處。車庫全景示意圖見圖1[4]。

2.3 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計的主要思路就是將傳統(tǒng)螺旋式升降改為液壓升降，可節(jié)省人力物力，也能精準(zhǔn)完成機(jī)械的自由升降，以便更好使用放線機(jī)。用液壓驅(qū)動不用陳規(guī)的螺桿升降，前提是解決升降系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)，在常規(guī)的螺桿升降前提下，要提升很大質(zhì)量到指定高度非常困難，所以選用液壓升降來提升工作效率。另一方面，因為剛卷質(zhì)量過大，想要正常自由旋轉(zhuǎn)就必須有一個可靠的驅(qū)動系統(tǒng)，目前一般用的驅(qū)動系統(tǒng)都是電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)驅(qū)動的優(yōu)點是可以根據(jù)線卷的拉力大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，還可以進(jìn)行一般正反轉(zhuǎn)，在電機(jī)上安裝一個變頻器，可以無限調(diào)速，可以得到想要得轉(zhuǎn)速。驅(qū)動裝置用液壓驅(qū)動，可以避免由于螺桿滑絲而引起的不必要的工程事故，而且可以迅速提升到指定高度。

2.4 研究方法

使用動態(tài)學(xué)矩陣的方法,將方案進(jìn)行比較,將運動方案選為升降、旋轉(zhuǎn)[5]、平移(見圖2)，優(yōu)化車庫空間布局，和市面上現(xiàn)有的地下單車車庫相比，在滿足容量的情況下，地下深度大大降低(現(xiàn)有技術(shù)一般深度達(dá)9.6 m施工難度和施工周期大，本作品深度不到2 m，施工對地質(zhì)環(huán)境，交通影響極小)。便于施工和適應(yīng)城市快速建設(shè)，適應(yīng)各種地質(zhì)條件。

3 地下立體預(yù)約車庫的優(yōu)勢

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本作品有節(jié)約空間、易于施工安裝、容量大、存取速度快且智能化等技術(shù)優(yōu)勢。

可在地下，大型車庫頂1.8 m的空間搭建，不額外占據(jù)地面面積。且車庫升降結(jié)構(gòu)采用“L”形狀，能夠充分適用各種類型的地形，極大地提升對地下空間的利用，使得對地下開發(fā)深度大大降低，在滿足車輛容量大的同時，也使得施工成本和難度大大降低，更加易于組建此類車庫。特別在人流量密集、空間緊張且需要大量存放共享單車的地鐵站邊、火車站邊，本作品具有極大的優(yōu)勢。

本作品形態(tài)設(shè)計合理，存取速度快，滿足人流密集處高頻存儲需要。結(jié)構(gòu)呈線性排布，適應(yīng)城市街道，可安裝于人行道下，設(shè)計容量可達(dá)50輛～200輛。目前市面上的地下單車車庫存車間隔時間5 s～12 s，取車間隔時間8 s～15 s，且單個車庫占用地下面積大，多個安裝，故在高峰時段難以滿足人們快速取車的需求，本作品取車等待時間可控制在5 s以內(nèi)。

可配合手機(jī)APP或智能小程序使用，注冊用戶獲得專屬二維碼以實現(xiàn)存取車智能化。多種功能可供選擇，可實現(xiàn)存取自用車、取用共享單車、存放共享單車時自動還車、提前預(yù)約車位、查看附近停車點等功能?？缮暾圢FC卡片或使用手機(jī)自帶的NFC功能，使存取過程更加自動方便[6-7]。

維修人員有專用安全通道，方便檢修及出現(xiàn)故障及時修理。

針對現(xiàn)有停車車庫只有停車這單一功能，本車庫提供了車輛清洗，電動車充電等功能。其中車庫動力供電主要為太陽能，并使用環(huán)保電池完成充電、蓄電、放電等過程，旨在創(chuàng)造一個環(huán)保無污染的車庫。

4 使用方法

普通停車用戶只需使用手機(jī)亮出二維碼或者使用NFC卡片靠近掃碼樁，即可選擇停車或取車，若存車，就需要將車輛停入載車板上，退出警戒區(qū)域后，停車程序就會自動啟動，選擇取車程序時只需在警戒區(qū)域外等待即可。停取車時會有保護(hù)裝置防止用戶受傷，待完成停車會有指示燈閃爍以及提示音。

如有其他服務(wù)需求的用戶需下載APP進(jìn)行控制，如需清洗車輛需在停車前提前預(yù)定帶有清洗功能的停車位，如需為電動車充電，提前勾選服務(wù)，并使用特殊載車板上的插頭連接需充電的設(shè)備，等待載車板進(jìn)入停車位即可開始充電。

需要共享單車的用戶僅需在APP或者掃碼樁上選擇共享單車品牌即可等待車輛被取出。自行車取放過程圖如圖3所示。

5 結(jié)論

目前國內(nèi)城市的車庫投放點多為容量小、占地面積大的普通車庫，或者占用地上面積較多的立體旋轉(zhuǎn)車庫，而且亂停亂放現(xiàn)象也極其嚴(yán)重，雖然已經(jīng)推廣，但極其不實用。本車庫不僅結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，故障率低，便于維修，建造以及維護(hù)成本低。同時存取車智能化，服務(wù)多樣化，便民的同時更服務(wù)于大眾，極大地制止了亂停亂放的現(xiàn)象。

在智能交通建設(shè)日趨推進(jìn)和市場需求不斷擴(kuò)大的情形下，停車場相關(guān)產(chǎn)品不僅需要能滿足簡單的車輛進(jìn)出，更需要能針對不同停車場景滿足多樣化停車需求。再加上我國對城市交通的愈發(fā)重視，地下智能車庫的提出顯得越來越有必要了。綜上所述，地下智能停車庫技術(shù)的推廣與應(yīng)用是我國未來解決和發(fā)展靜態(tài)交通的重要途徑之一。