橋式雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳碧金，施志峰 ，蘇永新，王化峰

(1.集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021；2.廈門(mén)寶嘉達(dá)信息科技有限公司，福建 廈門(mén) 361004)

橋式雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳碧金1，施志峰2，蘇永新2，王化峰1

(1.集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021；2.廈門(mén)寶嘉達(dá)信息科技有限公司，福建 廈門(mén) 361004)

為充分利用車庫(kù)空間，增加停車位，設(shè)計(jì)了一種新型的雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備.該設(shè)備機(jī)械部分采用“橋式”結(jié)構(gòu)，可依次實(shí)現(xiàn)平移、旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng).在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上以安全、方便、快捷又經(jīng)濟(jì)適用為原則.該設(shè)備使用時(shí)，不影響地面層車輛的進(jìn)出，具有車位產(chǎn)權(quán)獨(dú)立、空間利用率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高等特點(diǎn).

橋式；無(wú)避讓；雙層立體停車設(shè)備

0 引言

機(jī)動(dòng)車保有量在不斷攀升,急速增長(zhǎng)的車輛和有限的車位之間的矛盾已愈演愈烈，想方設(shè)法增加停車位成為亟待解決的問(wèn)題.而城市有限的土地資源，使得向空間拓展成為增加停車位的最有效途徑.由于立體停車庫(kù)具有占地面積小、可自動(dòng)化操作、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)[1]，目前有些城市已經(jīng)在大型公共場(chǎng)所(如商場(chǎng)、醫(yī)院、公園等)建立停車樓、立體停車場(chǎng)、地下大型停車庫(kù)等，以緩解“停車難”問(wèn)題.已建成使用的大型立體停車庫(kù)有多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類等，但它們的建造技術(shù)大多是從國(guó)外引進(jìn)，自主研發(fā)的基本沒(méi)有[2-4].而獨(dú)立的單個(gè)雙層立體停車設(shè)備國(guó)內(nèi)目前還處在研發(fā)階段，能投入實(shí)際應(yīng)用的很少，主要是產(chǎn)品的可靠性、安全性、耐久性還不能得到保障[5-6].因此，研究和開(kāi)發(fā)符合國(guó)情的立體停車設(shè)備，使之具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度，且設(shè)備造價(jià)和運(yùn)行成本低，將是未來(lái)停車設(shè)備制造業(yè)共同的目標(biāo).

雙層立體停車設(shè)備可在現(xiàn)有車位上方增加一個(gè)停車位，空間利用率高，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益.目前比較成熟的雙層立體停車設(shè)備為旋轉(zhuǎn)式升降橫移無(wú)避讓立體停車庫(kù)[7].該種車庫(kù)采用單立柱懸臂結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)軌、移動(dòng)小車、立柱(隨小車移動(dòng))和載車板構(gòu)成，小車沿導(dǎo)軌水平移動(dòng)，立柱可相對(duì)小車旋轉(zhuǎn)，載車板通過(guò)提升機(jī)構(gòu)可沿立柱上下運(yùn)動(dòng).但該種車庫(kù)有兩個(gè)明顯的不足：1)由于該種車庫(kù)采用單立柱懸臂結(jié)構(gòu)，受力條件不均衡，必須預(yù)埋基礎(chǔ)軌道，這將減小地面層停車位的寬度，影響其正常使用；2)受立柱與載車板相對(duì)位置的限制以及載車板旋轉(zhuǎn)空間的要求，車位最小寬度不得小于2.5 m，最佳寬度2.7 m.而現(xiàn)有小車的停車位寬度大多為2.2m～2.5 m[8].這些條件嚴(yán)重制約了該種車庫(kù)的推廣使用.

2 橋式雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)及工作原理

針對(duì)現(xiàn)有的雙層停車設(shè)備存在的不足，本課題研制出了一種橋式雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備[9].該設(shè)備由機(jī)械部分和控制系統(tǒng)兩大部分組成.

2.1 機(jī)械部分主要結(jié)構(gòu)

機(jī)械部分采用“橋式”結(jié)構(gòu)，如圖1所示.可依次實(shí)現(xiàn)平移、旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)作，主要由車板1、橫移軌道2、平移旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、車架5、鋼絲繩6等組成.本停車設(shè)備在停車位上方設(shè)置兩根軌道型鋼作為橫移軌道，軌道固定在天花板上，設(shè)于上部的車架采用軌道輪懸掛方式，車架頂部設(shè)置平移和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，車架設(shè)置升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu).車架、車板、升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合成停車機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)安裝于車架后下方，采用調(diào)頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)四根鋼絲繩驅(qū)動(dòng)車板上下運(yùn)動(dòng).

1)橫移機(jī)構(gòu) 橫移機(jī)構(gòu)主要由橫移電機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置、橫移軌道、主運(yùn)動(dòng)輪和從運(yùn)動(dòng)輪組成，在軌道的前后端各安裝運(yùn)動(dòng)導(dǎo)輪，通過(guò)主、從運(yùn)動(dòng)輪拉動(dòng)鋼絲繩，使之產(chǎn)生卷繞運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車架的橫移.橫移軌道中間支撐梁采用H型鋼，型號(hào)為H250×250×6×9-1200；邊支撐梁采用[ 型鋼, 型號(hào)為[250c 250×82×11-1200.為提高安全系數(shù)，在型鋼內(nèi)每隔一段焊接上“L”型加強(qiáng)筋， 以增大軌道的強(qiáng)度，如圖2所示.

2)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)電機(jī)、傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)軸和軌道輪組成.旋轉(zhuǎn)軸需承載車架、停車板和車輛的質(zhì)量(約3000 kg)，為保證旋轉(zhuǎn)軸的承載能力(設(shè)計(jì)時(shí)安全系數(shù)取3.0)和轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，旋轉(zhuǎn)軸采用軸承式結(jié)構(gòu)，如圖3所示(單位：mm).

3)升降機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu)由升降電機(jī)、升降主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、鋼絲繩組成.鋼絲繩采用8股19芯直徑為11 mm的纖維芯鋼絲繩，其規(guī)格型號(hào)為8×19-11+FC-177，最小破斷拉力為76.2 kn.設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的安全系數(shù)取10.0，并設(shè)有防墜落裝置，如圖4所示.

機(jī)構(gòu)的平移、旋轉(zhuǎn)、升降采用變頻調(diào)速控制，使機(jī)構(gòu)的運(yùn)行更平穩(wěn)可靠，所有機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)作由PLC 自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單方便.

雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖如圖5所示(單位：mm)，其總體尺寸(停車狀態(tài))為5000×2400×2180，額定載質(zhì)量2000 kg.

2.2 安全保障裝置

為確保設(shè)備運(yùn)行時(shí)安全可靠，在平移車架5的前后、左右，以及停車板的上下、前后、左右均安裝光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中如有妨礙物進(jìn)入運(yùn)行區(qū)域，設(shè)備即自動(dòng)停止運(yùn)行，排除妨礙物后重新啟動(dòng)才可再運(yùn)行，以確保安全.此外，在升降的車板上安裝有上、下限程開(kāi)關(guān)和超高、超低限位報(bào)警裝置，雙重保障安全.

2.3 橋式立體停車設(shè)備的工作原理

橋式立體停車設(shè)備的安裝條件是：公共行車道寬度>5 m(汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為6 m[8])，車庫(kù)凈高>3.8 m(最佳4 m)的地下車庫(kù)和道邊停車場(chǎng)等具備安裝條件的停車場(chǎng)所.

使用該停車設(shè)備時(shí)，地面層停車位可照常使用.若停車位與行車道垂直，上層車位車輛入庫(kù)時(shí)，車架5帶動(dòng)車板1沿軌道2移出(如圖6)，車架5在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)成與行車道平行(如圖7)，車板1由機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)下降到地面(如圖1)，車輛駛上車板，然后車板1上升、車架5再旋轉(zhuǎn)、平移入車位(如圖8).車輛出庫(kù)時(shí)，停車機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程與上述過(guò)程相同.若停車位與行車道平行，車架5只需平移出庫(kù)即可將車板放下，無(wú)需旋轉(zhuǎn).

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)我國(guó)大中城市“停車難”問(wèn)題，本課題設(shè)計(jì)了一種新型的可依次實(shí)現(xiàn)平移、旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)的無(wú)避讓立體停車設(shè)備.無(wú)避讓立體停車設(shè)備不僅最大限度地利用了車位空間，使原來(lái)的一個(gè)車位變成了兩個(gè)，而且上層車輛與地面層車輛的進(jìn)出互不影響，上下兩層車位都可自由方便地?？寇囕v.停車板采用了旋轉(zhuǎn)平移機(jī)構(gòu)，使得上層車輛進(jìn)出車板時(shí)為直行行駛狀態(tài)，更方便停車與取車，節(jié)省時(shí)間，提高停泊效率.除此之外，橋式雙層無(wú)避讓立體停車設(shè)備還有如下突出的優(yōu)點(diǎn)：1)車位產(chǎn)權(quán)獨(dú)立 該設(shè)備采用“橋式”結(jié)構(gòu)，上層車位的車架懸吊在空中(吊掛在旋轉(zhuǎn)軸上)，不占用地面層車位的面積.該設(shè)備使用時(shí)，不影響地面層車輛的進(jìn)出，產(chǎn)權(quán)完全獨(dú)立，適合單獨(dú)出租或出售.2)空間利用率高 與旋轉(zhuǎn)式升降橫移無(wú)避讓立體停車庫(kù)相比，車位寬度小，只要車位寬度與標(biāo)準(zhǔn)停車場(chǎng)同樣的即可安裝本設(shè)備，無(wú)需增加車位寬度，停車數(shù)量將增加至兩倍.3)設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便 設(shè)備中車架的橫移和升降是通過(guò)鋼絲繩的卷繞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低.安裝過(guò)程的施工可避開(kāi)地面層的車位位置，所以不影響其正常使用.安裝空間靈活，可架設(shè)珩架或利用樓板梁架設(shè)橫移軌道.4)運(yùn)行效率高 通過(guò)增加變頻控制升降車板，可在車板輕載時(shí)提高升降速度，減少泊車時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)行效率.每次停(取)車時(shí)，停車設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間可控制在90 s之內(nèi).5)安全可靠 升降車板與鋼絲繩中設(shè)有鎖扣，當(dāng)停車設(shè)備懸吊著時(shí)，鎖扣上鎖，防止車架下墜；當(dāng)存取車時(shí)，鎖扣打開(kāi)，車板方能下降.

[1]牟永田.垂直升降式停車庫(kù)設(shè)計(jì)[J]． 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(4):29-30．

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[3]杜桂榮．多層升降橫移式立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003(1):64-66．

[4]HOLTON,AMY E,FISHER,et al.Advanced parking management systems,models of driver’s,parking strategies[J].Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society,2003，3:34-37.

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[8]北京建筑工程學(xué)院.JCJ100-98《汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

[9]施志峰．無(wú)避讓雙層立體停車裝置：中國(guó)，CN202970073U[P].2013-06-05.

(責(zé)任編輯 陳 敏 英文審校 陳 武)

Design on a Bridge Type Double-deck Parking Space without Avoidance

WU Bi-jin1，SHI Zhi-feng2,SU Yong-xin2,WANG Hua-feng1

(School of Mechanical and Energy Engineering,Jimei University.Xiamen,Fujian,361021；2.Xiamen Baojiada Info & Tech Ltd.Xiamen 361004，China)

In order to make full use of the garage space and increase the parking lot,a new type of double-deck parking space was designed.The mechanical bridge structure can achieve translation,rotation,the lifting movement.The mechanical structures of the parking equipment were designed to ensure it can work safely,conveniently and affordability,while the ground parking space can not be affected by the upper one and can be used freely. Therefore,the upper parking spaces could have its independent property rights. In addition, The parking equipment could have other good characteristics including the high space utilization rate,simple equipment, convenient installation, high running efficiency and so on.

bridge type;without avoidance;double-deck parking space

2013-07-09

2013-10-08

集美大學(xué)產(chǎn)學(xué)研課題(S513085)

吳碧金(1969—)，女，副教授，碩士.主要研究領(lǐng)域?yàn)镃AD/CAM、工程圖學(xué).

1007-7405(2014)02-0133-04

TH 122

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