非機動車停車裝置的分析與設計

孫金華，周 巖

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非機動車停車裝置的分析與設計

孫金華，周 巖

（武漢商學院機電工程與汽車服務學院，湖北 武漢 430056）

近年來，隨著電池技術的發(fā)展，社會交通工具不斷進步，電動車漸漸代替自行車占據市場的主要部分。電動車已經成為了居民短途出行的首選交通工具。然而社區(qū)對電動車停放問題卻普遍缺乏統(tǒng)一規(guī)劃管理，社區(qū)內電動車亂停亂放，占用公共設施區(qū)域等現象層出不窮，既不便于電動車充電又極易出現電動車被盜問題。為解決這一系列問題，對非機動車簡易停車裝置進行了分析，設計了一種全新立體的停車裝置，充分節(jié)約社區(qū)車輛停放空間。同時構想將其與微信小程序及公眾號相結合，實現自助式服務終端。與大數據接軌可將不同地區(qū)的非機動車數量、里程、電池使用年限、回收利用的數據收集統(tǒng)計起來并上傳到云端。該非機動車停車裝置的設計最大程度節(jié)約了空間利用率，為社區(qū)居民的停車問題提供了便利和安全保障，具有一定的實用價值和實際意義。

非機動車；停車裝置；節(jié)約空間；自助式終端

1 非機動車發(fā)展現狀分析

非機動車輛的迅猛增長，給道路交通安全帶來了越來越大的隱患。在我國，非機動車尤其是自行車和電動自行車，一直是個人出行的主要交通工具之一。非機動車有很多優(yōu)勢，它主要采用清潔能源作為主要動力，幾乎不造成任何污染。同時非機動車由于體型較小靈活方便，對道路條件要求不高，在老舊城區(qū)的狹窄道路上更具有優(yōu)勢。20世紀80年代，天津市約有80%的人出行使用自行車電動車作為交通工具，到了90年代，這個比值達到90%[1]，這得益于非機動車具有更好的靈活性、機動性、便捷性和環(huán)保性。發(fā)展非機動車交通符合社會對緩解城市交通壓力的需求，據國家統(tǒng)計局數據統(tǒng)計，2016年中國電動自行車社會保有量達2.5億輛，電動三輪車社會保有量達5 000萬輛?？偠灾?，非機動車交通始終是城市交通的重要組成部分之一。

雖然非機動車有許多優(yōu)點，但隨著城市不斷發(fā)展，人們生活節(jié)奏加快，對出行時間、舒適度的要求使人們對機動車的需求快速增長，因此，非機動車交通的發(fā)展正面臨著許多的困難。在交通參與者方面，大多數非機動車駕駛人員安全保障措施不足，許多駕駛人甚至利用非機動車的機動性和靈活性不遵守交通規(guī)則，這都是一些亟待解決的問題[2]。而且隨著非機動車保有量的增加，非機動車停車需要的空間也越來越大，但機動車的停車空位都比較緊張，尤其是社區(qū)內，非機動車的停車位更加緊張，而且缺少統(tǒng)一的規(guī)劃管理[3]。

2 非機動車停車裝置的方案分析

2.1 實物分析

本文在閱讀大量的文獻和專利的基礎上，對現有較為普遍的非機動車停車裝置進行了分析和研究，具體方案設計如圖1所示。

圖1 非機動車停車裝置方案圖

2.2 框架選型與模型的建立

電動車長為1.3 m，車寬0.5 m，車座高0.3 m，為一般停車方式所占用地面面積為：1.3 m×0.5 m=0.65 m2.

使用本停車裝置后占地面積：底板長為1.4 m，立柱內槽高度1.2 m，根據勾股定理計算得底板上升的角度最大為60°，考慮到車輛的質量，我們加固裝置材料，增加動力，通過車輪兩側、后輪支撐點、車輛龍頭三點的固定使裝置更穩(wěn)定。此時車輛的占地面積為：（1.4 m÷2）×0.5+0.2 m×0.5=0.45 m2，則節(jié)約的比例為：（0.65－0.45）÷0.6=34%.

2.3 設計意義

該裝置結構簡單，造價低廉，停車費用計時收費，在廣大民眾的經濟承受范圍之內。統(tǒng)一規(guī)范小區(qū)內非機動車的停放，改善小區(qū)內非機動車亂停亂放現象?？蓪⑵渑c微信小程序及公眾號相結合，實現自助式服務終端，實現與大數據接軌，可將不同地區(qū)的非機動車數量、里程、電池使用年限、回收利用的數據收集統(tǒng)計起來并上傳到云端。該產品設計為公共便利設施，還可增加充電寶、雨傘等自助式租賃服務。

具體而言，該設計具有如下意義：①社區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃管理，杜絕占用盲道、消防栓等公共設施的問題，提高社區(qū)精神文明面貌與市容市貌。②停車位結合懸空裝置使電動車的投影占地面積更加節(jié)省空間，空間節(jié)省率可達20%左右。③通過充電裝置與停車位相結合解決了亂接電線引起安全隱患的問題。充電裝置采用記時計費，時間到即斷電，在節(jié)約能源的同時，還可以防止電池過度充電，以此可增加電瓶使用壽命和減少發(fā)生安全隱患的概率。④整體結構簡潔。整個停車的過程使用者可以看得一清二楚，可以讓我們系統(tǒng)性地認識不同機構的運動傳遞過程，而且成本較低。⑤運動控制。本停車位采用機電結合，利用電動機帶動齒輪傳動，實現預期的運動規(guī)律，貼心的設計更人性化。

3 非機動車停車裝置的結構設計

3.1 裝置整體設計

本裝置本著簡單、易懂、高效、節(jié)約的設計原則，總體包括機械結構與電氣控制兩部分。機械結構主要特制停車底板、齒輪傳動機構、電動機構等。電氣控制主要包括電動機、停車裝置上的充電設備。非機動車停車成型機總體結構如圖2所示。

1—電機；2—立柱；3—底板；4—齒輪；5—旋轉軸；6—定滑輪；7—固定柱；8—栓柱；9—移動護欄；10—固定護欄；11—擋板；12—輪子。

3.2 裝置細化設計[4]

3.2.1 傳動裝置

齒輪傳動主要由兩個齒輪傳動機構等組成，其傳動結構如圖3所示。電機通過兩個齒輪帶動旋轉軸旋轉，然后通過定滑輪使繩索實現底板一段上升，另一端通過輪子立柱平移，旋轉軸帶動繩索轉動裝置如圖4所示。

3.2.2 加固裝置

立柱上連接有兩端彈簧和鉤子，當車主將車停好后，通過鉤子將電動車自行車龍頭勾住，使車輛加固不易傾倒。

圖3 齒輪傳動結構

圖4 旋轉軸帶動繩索轉動裝置

3.2.3 底板

整個底板是承載車輛的主要構件，底板結構如圖5所示。

1—固定欄桿所處的位置；2—固定電動車自行車龍頭的位置；3—連接旋轉軸上定滑輪使底板一段上升；4—工形槽里面的3個小孔，用于栓柱插入的地方以適應不同的小車并固定電動車或自行車輪胎，防止向兩側傾倒；5—底板上的移動護欄的滑動工形槽口；6—輪的固定軸。

3.2.4 擋板

擋板是當車輛傾斜時，使后輪有一個支撐點，使車輛不易滑落，擋板可以旋轉，使車輛方便進入底板。

3.2.5 移動欄桿

移動欄桿可以調節(jié)護欄的寬度，適應不同的車輛，移動欄桿上有一個栓柱可固定移動欄桿的位置。

3.2.6 立柱

立柱內側有凹槽，使底板在上升的過程中保持豎直上升。

3.3 裝置過程分析

裝置過程具體為：①將電動車停至特制停車板上，用移動欄桿將輪胎固定，柱子通過鉤子將車輛龍頭固定住，車主用擋板把車輛后輪卡住。②按下啟動按鈕，電動機啟動運轉，通過齒輪裝置與繩索緩慢地將電動車的前車輪一端底板升起，底板前端兩側左右各有一個小滑輪，在緊貼滑輪的兩個立柱的滑槽里垂直上下滑動，底板后端在前端受鋼索的垂直牽引下向前滑動，底板后端兩側也各有一個滑輪與地面接觸以減少摩擦。③當停車板上升至指定高度后停止，客戶可在裝置旁邊充電設備打開自行充電（此充電設備后期推廣會與微信小程序建立鏈接，進行掃碼開鎖及計費）。

4 總結

本文基于目前非機動車停車管理不規(guī)范及可能涉及到的安全隱患等現狀，通過簡單的機構，小型電機，轉換裝置，以比較低的成本來節(jié)約空間和杜絕安全隱患。結合人性化的設計給人們帶來極大的便利，以集成式的排列方式節(jié)約更多空間。本文介紹分析的非機動車停車裝置簡單、便利、實用，已在模型實物操作中得到驗證，經過大量數據分析，理論驗證與實際操作表明，該裝置功能實現效果良好。在很大程度上，提高了空間利用率，減少了安全隱患，推廣后可以為社區(qū)廣大居民解決停車問題。

［1］王勵旸.我國道路交通事故影響因素統(tǒng)計回歸分析［D］.北京：清華大學，2016.

［2］葉洋.基于綠色交通理念的城市中心區(qū)空間優(yōu)化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2016.

［3］王瑞，姚望，劉昌貴，等.老舊社區(qū)非機動車停車設施創(chuàng)新設計［J］.工業(yè)設計，2017（4）：81-83.

［4］聞邦椿，張義民，鄂中凱，等.機械設計手冊［M］.第5版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

U491.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.038

2095－6835（2018）22－0038－02

孫金華（1996—），湖北宜昌人，主要從事車輛工程領域的機械創(chuàng)新設計研究。

周巖（1991—），遼寧朝陽人，助教，主要從事汽車市場營銷、汽車生態(tài)設計及循環(huán)利用等方面的研究。

〔編輯：嚴麗琴〕