單車(chē)自動(dòng)存取裝置

包新宇　朱冬梅　李響　朱立宇　衛(wèi)磊　尚開(kāi)文

摘要：隨著低碳出行、共享經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自行車(chē)成為我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分，自行車(chē)成為多數(shù)青年人短途行徑的主要交通工具。然而因此也衍生出很多問(wèn)題，共享單車(chē)泛濫、公共區(qū)域隨意占用、自行車(chē)存取困難、阻塞交通等。針對(duì)以上城市中存在的各種問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省空間、安全可靠的單車(chē)一體化存取裝置，裝置的主要構(gòu)成為單車(chē)夾取裝置和上升裝置，通過(guò)將單車(chē)的存取形態(tài)改變，來(lái)縮減單車(chē)存取的空間損耗，同時(shí)該裝置作為一個(gè)停車(chē)單元，可以多個(gè)成排擺放，在很大程度上解決了車(chē)輛的亂停亂放問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)诬?chē)存取;停車(chē)裝置;空間損耗

1、研究背景

2016年至今，共享經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，國(guó)家普遍倡導(dǎo)低碳出行的大環(huán)境下，自行車(chē)交通在城市交通系統(tǒng)中占據(jù)了重要地位，更多人選擇自行車(chē)交通出行，自行車(chē)出行不僅節(jié)約、環(huán)保，而且在交通擁堵時(shí)，可以減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)?！丁笆濉爆F(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》于2017年由國(guó)務(wù)院印發(fā)，強(qiáng)調(diào)了要推動(dòng)節(jié)能低碳發(fā)展，完善交通運(yùn)輸服務(wù)系統(tǒng)，完善自行車(chē)等慢行服務(wù)戰(zhàn)線建設(shè)，改善交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，這也符合建設(shè)美麗中國(guó)的要求。隨著單車(chē)的大規(guī)模增長(zhǎng)，共享單車(chē)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)，解決大多數(shù)城市居民出行“最后一公里”的問(wèn)題，同時(shí)也加劇了自行車(chē)停放的難題，單車(chē)存取困難、公共空間浪費(fèi)、隨意停放、阻塞交通。因此，一個(gè)集單車(chē)?？看嫒〉难b置需求日益迫切，這也是解決單車(chē)問(wèn)題的必然要求。

2、自行車(chē)停車(chē)裝置現(xiàn)狀分析

（1）路邊劃線停放

在道路一側(cè)做出停車(chē)線，劃出指定區(qū)域，單車(chē)可以在該區(qū)域內(nèi)任意停放，從而在一定程度上約束自行車(chē)擺放。這種停車(chē)方式最為普遍、簡(jiǎn)單，然而，車(chē)輛容易傾倒，區(qū)域的劃分占用很大空間。

（2）豎式停車(chē)裝置

地面設(shè)置擺放裝置，通過(guò)車(chē)頭突出部分固定車(chē)輛，在一定程度上防止了車(chē)輛的傾倒，固定車(chē)輛停車(chē)方向，但是適用車(chē)輛較少，需要指定車(chē)輛停放。

（3）車(chē)棚停車(chē)裝置

停車(chē)棚停放結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得車(chē)輛在惡劣天氣情況下，得到一定的保護(hù)，但是它仍與劃線停放一樣，而且占用的空間更大，僅適用于場(chǎng)所性建設(shè)，給管理人員帶來(lái)更大壓力。

（4）空間立體停放裝置

由部分發(fā)達(dá)國(guó)家率先研發(fā)，在部分發(fā)達(dá)國(guó)家研究成熟并投入使用，在更大程度上緩解停車(chē)壓力，節(jié)省車(chē)輛空間利用。但這種大型停車(chē)裝置需要很大的成本投入。因此，一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)陳本低，具有更高性價(jià)比的單車(chē)存取裝置是未來(lái)研究發(fā)展的方向。

3、工作原理

立式單車(chē)自動(dòng)存取裝置的工作流程圖如圖1所示，主要分為存車(chē)與取車(chē)兩大部分。

自行車(chē)存放時(shí)，系統(tǒng)將已識(shí)別信息存入后臺(tái)，并等待用戶做出停車(chē)行為，將車(chē)輛按照指示停放到指定位置，車(chē)輛夾取裝置感應(yīng)到車(chē)輛前端抵到停車(chē)滑塊部件，此時(shí)，控制子系統(tǒng)發(fā)出指令，使得出入庫(kù)子系統(tǒng)中的車(chē)輪固定夾張開(kāi)并夾持自行車(chē)前輪，夾取裝置完成車(chē)輛鎖止工作，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鏈條向上緩慢移動(dòng)，拉動(dòng)車(chē)輪沿車(chē)輛豎直方向，通過(guò)夾取機(jī)構(gòu)、上升機(jī)構(gòu)以及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的相互配合和快速聯(lián)動(dòng)，將車(chē)輛在較短的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到豎直的狀態(tài)，車(chē)輛停穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，夾取裝置鎖死，裝置確認(rèn)后，完成車(chē)輛存放工作，同時(shí)系統(tǒng)回零（初始狀態(tài)），進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

自行車(chē)取車(chē)時(shí)，車(chē)主再次驗(yàn)證信息，確定車(chē)輛歸屬，核對(duì)車(chē)輛存儲(chǔ)信息，核對(duì)無(wú)誤后，控制子系統(tǒng)發(fā)出指令，夾持推拉機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)快速聯(lián)動(dòng)，車(chē)輛上升裝置開(kāi)始工作，通過(guò)車(chē)主帶動(dòng)車(chē)輛向下移動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶給與一定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并帶來(lái)一定阻力，使得車(chē)輛在下降的過(guò)程中更加安全，車(chē)輛到達(dá)最低端時(shí)，夾取裝置工作，松開(kāi)車(chē)輪固定夾，車(chē)輛推出，完成車(chē)輛取車(chē)工作，同時(shí)系統(tǒng)回零（初始狀態(tài)），進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

4、裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1、夾取裝置

夾取裝置主要結(jié)構(gòu)組成：停車(chē)滑塊、卡位機(jī)構(gòu)、卡位盒體、連接機(jī)構(gòu)、車(chē)輪卡槽、車(chē)輪固定夾。

自行車(chē)的設(shè)計(jì)通常采用20寸、24寸、26寸、28寸幾種（車(chē)輪直徑），該裝置通過(guò)弧形卡槽匹配車(chē)前輪，具有普適性。

4.2、上升裝置

上升裝置主要機(jī)構(gòu)組成：鏈條卷筒、發(fā)動(dòng)機(jī)、滑軌、底座、鏈條、定滑輪、連接器頂蓋。

上升裝置通過(guò)連接器連接夾取裝置，當(dāng)車(chē)輛停入時(shí)，夾取裝置抓緊車(chē)輛前車(chē)輪，發(fā)動(dòng)機(jī)為上升裝置提供將車(chē)輛向上提起的動(dòng)力，使得車(chē)輛呈豎直停放，車(chē)輛在水平方向上的占地面積減少，提高道路利用率，為道路上其他過(guò)往車(chē)輛和行人提供更大的行徑空間。

5、裝置設(shè)計(jì)分析

5.1裝置設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，能實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格自行車(chē)的豎式停放，且停取省時(shí)省力，方便快捷。作為一個(gè)大型自行車(chē)停車(chē)系統(tǒng)的基本功能單元，多裝置配合使用，模塊化安裝，空間利用率更高。在校園停車(chē)棚，小區(qū)停車(chē)棚，以及人流量大的公交車(chē)站及地鐵口等地，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的規(guī)范、有序停放，提高空間利用率。

5.2裝置設(shè)計(jì)劣勢(shì)

裝置設(shè)計(jì)需要一定成本，更大程度上適用于道路建設(shè)，適合大型停車(chē)場(chǎng)建設(shè)，集體供電，由動(dòng)力裝置提供車(chē)輛上升動(dòng)力。

6、結(jié)束語(yǔ)

自行車(chē)的盛行與自行車(chē)停車(chē)裝置的發(fā)展滯后的不協(xié)調(diào)問(wèn)題日益嚴(yán)峻，自行車(chē)停車(chē)裝置的發(fā)展，滿足國(guó)家對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的要求，適應(yīng)共享經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。本文設(shè)計(jì)出一款簡(jiǎn)潔美觀的單車(chē)自動(dòng)存取裝置，提高道路空間利用率，使得車(chē)輛停放擺放更加整齊劃一，節(jié)約人工成本，提高整體資源利用率。

參考文獻(xiàn)

[1] “十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃[Z].2017.

[2]許緒君，秦濤，高成慧，等.自行車(chē)停車(chē)樁夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【J】.機(jī)械工程與自動(dòng)化.2021（04）：95-97

作者簡(jiǎn)介：包新宇（1999年1月-），男，漢族，江蘇省宿遷市，本科，研究方向：軌道交通信號(hào)與控制

資助項(xiàng)目名稱和項(xiàng)目編號(hào)：教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 202010959025