立體自動(dòng)存取車庫模型

符佳宏 米樂 張匯君 陸君潔 毛潤鴻

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

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)存??；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)

一、引言

問題背景：

在北京一些地鐵站周圍，共享單車亂停放現(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)，共享單車亂停亂放也會(huì)增加單車損壞率。據(jù)測算，平攤下來每輛自行車維修保養(yǎng)成本約1000元，這甚至要超過一輛新車的價(jià)格。長此以往，共享單車的發(fā)展將因容易受損，維修保養(yǎng)費(fèi)用高，回收價(jià)格低，回收難等問題而撞墻。而北京市也不斷出臺(tái)共享自行車的指導(dǎo)意見，要求規(guī)范停放區(qū)域，保證運(yùn)營單車完好率，限制承租人年齡等。因此，整頓共享單車停放亂象刻不容緩。

二、立體自動(dòng)存取車庫模型

（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)：

車庫為多層立方體結(jié)構(gòu)，具體層數(shù)、單層大小及每層車道數(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)。

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

本文研究的存取模型以3層每層兩車道為例，如圖1所示。

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

（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)至與車道導(dǎo)軌相接，便于傳動(dòng)輪沿導(dǎo)軌將單車送至導(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)在取車口附近，下降結(jié)構(gòu)設(shè)在存車口附近。

從存車口將車收入車庫后，判斷地表層車位停放率是否達(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)取車口附近的車輛向其余層運(yùn)送。

從取車口將車取出車庫后，判斷地表層車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)，將其余層車輛向地表層運(yùn)送。

升降結(jié)構(gòu)保證地表層的單車數(shù)量始終保持在一個(gè)范圍內(nèi)，存取車時(shí)均有余量，避免了取車時(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)既用于拓展存車空間，使相同占地面積存車數(shù)量更多，也用于控制地表層的單車數(shù)量，以減少存取車時(shí)間，提高單車存取效率。

（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。每車道鋪設(shè)兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距由單車兩輪著地點(diǎn)的間距決定，以ofo 3.0小黃車為例，間距設(shè)為100cm。

共享單車在車庫內(nèi)的移動(dòng)由傳動(dòng)輪輔助完成，包括自行車架及底板，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。

在用戶將車存好后，滾動(dòng)輪將車沿導(dǎo)軌送入車庫內(nèi)，沿車道導(dǎo)軌從存車口運(yùn)往取車口，直至與前一輛車相鄰時(shí)停下。在取車時(shí)，將車沿車位導(dǎo)軌送至取車位。

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

（五）存取結(jié)構(gòu)：

共享單車存取口設(shè)在地面一層車庫外，存取口分開設(shè)置，每車道配置存車口取車口各一個(gè)，位于車道同一側(cè)兩端。

每個(gè)存取口垂直于車庫設(shè)置若干平行車位，具體數(shù)量可根據(jù)當(dāng)?shù)剀嚵髁繘Q定。每車位設(shè)一條導(dǎo)軌與車道導(dǎo)軌相接。

用戶存車時(shí)將共享單車推入存車位導(dǎo)軌固定好，即可離開，由傳動(dòng)輪將車輛送入車庫。傳動(dòng)輪預(yù)先將車輛從車庫送至取車位，用戶取車時(shí)將車解鎖后推離即可。

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)，即存車位時(shí)刻有空置的傳動(dòng)輪等待，取車位時(shí)刻有待取單車。

（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）取車高峰期時(shí)，存車口處的左側(cè)兩個(gè)存車位變?yōu)槿≤囄唬蓪⑸蠈拥膯诬囉缮到Y(jié)構(gòu)直接送至調(diào)整后的取車位（如圖4所示）。

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

（二）損壞單車應(yīng)對(duì)策略

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

（三）車庫運(yùn)營策略

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

四、總結(jié)與展望

（一）總結(jié)

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

（二）未來展望

1.在車庫地表層可設(shè)廣告位及商位，利用人流密集優(yōu)勢，帶來巨大商機(jī)。

2.在車庫露天部分設(shè)太陽板，提供車庫運(yùn)行部分能源。

3.可以多家共享單車聯(lián)合建造該自行車庫模型，提高車庫的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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