一種三層側置混合式立體車庫結構設計

朱文博　袁新梅

摘? 要：在垂直循環(huán)基本運動原理的基礎上結合機械設計原理與自動控制理論，通過對垂直循環(huán)立體車庫結構的創(chuàng)新與改進，文中介紹了一種新型混合式立體車庫，利用鏈輪鏈條嚙合轉動提供動力保證了存取車輛的穩(wěn)定性與安全性。垂直升降運動通過含有轉向圓弧的導軌及輔助導軌的設計來完成，傳動機構與車庫框架的整合有效提高了立體車庫結構的緊湊性，使得存取車輛的效率與土地利用率得到極大提高。

關鍵詞：立體車庫;轉向圓弧;輔助導軌;張緊裝置

1 目的和意義

1.1 設計推廣立體車庫的必要性

其一，隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，各種車輛數目在不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現停車難等一系列問題。

其二，隨著城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車。由平面停車向立體停車，由簡單的機械車庫向計算機管理高度自動化的現代立體停車演變，加快發(fā)展立體停車已成為人們的共識。

1.2 設計推廣立體車庫的意義

機械式立體車庫既可以大面積使用，也可以“見縫插針”地設置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實施，是解決城市“停車難”問題最有效的手段，也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路。當前，我國許多大城市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產業(yè)。

機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80%—90%。其次，機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全。人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。

1.3 設計三層側置混合式立體車庫的出發(fā)點

盡管立體車庫有以上種種優(yōu)點，但是市面上常見的立體車庫類型無法滿足一些特定區(qū)域充分利用停車空間的問題。其中最明顯的就是城鄉(xiāng)過渡區(qū)一些老舊小區(qū)或者土地面積受約束的小區(qū)，在那里安裝立體車庫條件更加艱難，具體表現為空間小、土建施工難度大甚至沒有施工條件、居民的車輛種類比較多。經走訪發(fā)現周邊近十個居民住宅小區(qū)中90%的小區(qū)都沒有安裝立體車庫，而安裝了立體車庫的也是最簡單的“堆垛式”車庫，且一個小區(qū)僅有一個，存取過程相當麻煩，多數有私家車的戶主更愿意把車停在自己的專用車位上，但又抱怨物業(yè)對專用車位的收取費用過高。因此我們總結出：居民住宅小區(qū)對于立體車庫的要求更高，其需要一種可以在較小的空間內完成存取車過程、占用較少的臨時空間（如主干道與主行車道）且又可以滿足小區(qū)居民大部分車輛停放需求（包括電動車、自行車在內）的新型立體車庫。

雖然目前社會上已經有了一下小型的立體車庫，但其在使用的過程會存在很多問題。主要有以下幾點：

（1）占用的臨時空間很大。以垂直循環(huán)立體車庫為例，垂直循環(huán)立體車庫是用一個垂直循環(huán)運動的載車板系統(tǒng)存取停放汽車的機械式停車設備。其正常工作需要一個長13米寬6米左右的矩形空間，而且空間還需與主行車道相連，在一些老舊的小區(qū)一般很少具備這樣的條件。而且其結構復雜，最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差。

（2）部分小型車庫存取麻煩。以簡易升降立體車庫為例，該車庫的停取上層車輛的時候需要清空下層車輛，因此在使用的時候具有很大的不便。

（3）存取過程耗時長，比如升降橫移式立體車庫和水平循環(huán)類車庫，是采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設備。一方面，其每組設備必須留有至少一個空車位，存取車耗時可能高達十分鐘，在早上取車的高峰期的時候，可能造成擁堵的現象，另一方面，鏈條牽動運行過程不具有防止傾斜墜落功能。

綜上所述，通過借鑒垂直循環(huán)式立體車庫的優(yōu)點和對其他類型車庫缺點的反思總結，我們設計了一種新型的三層側置混合式立體車庫，具體介紹如下（見圖1）。

2 產品簡介

2.1 車庫的主要組成部分

三層側置混合式車庫主要由載車吊籃、支撐板、支架部分、傳動部分、控制部分這五部分組成。

（1）載車吊籃是汽車存放的載體，需用戶自主將車輛駛出或駛入載車吊籃，如圖2所示;

（2）框架部分為立體車庫的整體框架其中包含有最主要的零部件——導軌及穩(wěn)定導軌，導軌內部裝有嵌有部分支撐板，支撐板的底端裝有滾動軸承，支撐板可以在鏈條的帶動下沿導軌運動，如圖3所示;

（3）車過程中傳動的平穩(wěn)性與所需傳遞的力矩較大，故傳動部分采取多排鏈傳動;

（4）對于控制部分，由于該立體車庫控制系統(tǒng)需要完成的控制動作包括：能夠完成自動監(jiān)測（載車籃內有無車輛、載車籃的位置、空車位等）、電機能自動控制正反轉以完成自動存取車過程、還要有為了安全設置消防系統(tǒng)等，故采取PLC自動控制系統(tǒng)。PLC作為自動化工業(yè)控制器，采用微電子技

術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路完成，可靠性高;其功能強大，通用性好。

另外圖4中的張緊裝置為本產品亮點之一，車庫兩側各有一套張緊裝置，每套張緊裝置均有4個，2組張緊小鏈輪，可同時對二三層載車籃的傳動鏈進行張緊。增設張緊裝置既可以解決鏈傳動中由于鏈條松緊邊交替以至承受變拉應力而使鏈條壽命下降的問題，又可以時鏈條始終處于張緊狀態(tài)，從而使載車籃在上下運行過程中更加平穩(wěn)。

2.2工作原理及功能介紹

2.2.1工作原理

（1）存車過程。當接收到PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的“存車”信號時，在安全系統(tǒng)確認車庫旁無行人經過且車庫底層沒有人員停留時，載車籃兩旁的鎖緊裝置打開，同時控制相應空載車籃運動的電動機反轉，使載車籃沿導軌下降，警示提示音響起，當載車板底部及載車籃中的傳感器檢測到汽車已停放妥當時，待司機下車后，向PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號，PLC控制系統(tǒng)進一步發(fā)出信號控制電動機正轉，在傳動鏈條的牽引下使載車籃沿著導軌上升，整個過程中穩(wěn)定導軌起著穩(wěn)定載車籃，防止其搖晃傾斜的作用。在傳感器檢測到載車籃回到原來的停車位后，在載車籃各項參數正常的情況下，PLC控制系統(tǒng)控制電動機停轉，鎖緊裝置啟動，固定載車籃，存車過程結束。

（2）取車過程。當接收到PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的“取車”信號時，在安全系統(tǒng)確認車庫旁無行人經過且車庫底層沒有人員停留時，載車籃兩旁的鎖緊裝置打開，同時控制相應的載車籃運動的電動機反轉，使載車籃沿導軌下降，警示提示音響起，當載車板底部及載車籃中的傳感器檢測到載車籃已停放妥當時，待車輛開出后，向PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號，PLC控制系統(tǒng)進一步發(fā)出信號控制電動機正轉，在傳動鏈條的牽引下使空載車籃沿著導軌上升，在傳感器檢測到載車籃回到原來的車位后，在載車籃各項參數正常的情況下，PLC控制系統(tǒng)控制電動機停轉，鎖緊裝置啟動，固定載車籃，取車過程結束。

2.2.2功能介紹

本產品采用三層混合式停放車輛的方法，可滿足不同車輛類型的存取需求，如：轎車、摩托車、電動車、自行車等;在不增加占地面積的情況下，使停車數量增加為原來的三倍;且配備了相應的充電設備，為電動車及新能源汽車提供能源。

車庫第一層用來停放小型代步車輛，如摩托車、電動車、自行車等，用戶可直接將車置于停車位或取走車輛;第二層和第三層用于存放汽車，車輛存取升降所需的動力由電動機提供。存取車過程已在上文詳細介紹過，這里不再贅述。

2.3 適用場合

主要用于老舊小區(qū)甬道兩旁的車位升級改造，有固定的車位，而且汽車的流量及人員往來不是很密集的地方。

2.4 三層側置混合式立體車庫的主要參數

本立體車庫分為三層，第一層的有效高度為2.3m，長度為5m，主要用于存放自行車、電動車、摩托車等小型代步工具，第二層的有效高度為1.8m，長度為5m，限重3t，主要用于存放緊湊型轎車、小型轎車、小型SUV;第三層的有效長度為5.5m，有效高度為2m，限重3t，主要用于存放中型轎車、中型SUV、中大型SUV。三層側置混合式立體車庫整體效果如圖6所示：

參考文獻：

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