陳承隆 高菲 劉啟航 林美枚

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.088

摘 要：該論文設(shè)計了智能塔式立體車庫，機械結(jié)構(gòu)異于傳統(tǒng)車庫的立方體的升降橫移式結(jié)構(gòu)而采用圓形結(jié)構(gòu)，充分利用空間資源，整體儲車量較傳統(tǒng)車庫提高28.57%。該論文主要對現(xiàn)有立體車庫骨架結(jié)構(gòu)進行模型創(chuàng)新，并對主要構(gòu)件立柱、橫梁和縱梁進行力學分析，以及聯(lián)系最新智能停車管理系統(tǒng)技術(shù)、太陽能充電技術(shù)和全自動洗車技術(shù)，使之成為一個整體，加入以液壓技術(shù)為基礎(chǔ)傳感器技術(shù)為輔助的車輛托運托盤，實現(xiàn)車庫內(nèi)部車輛的安全調(diào)度，為未來智能車庫提出了新方案。

關(guān)鍵詞：智能塔式立體車庫 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 太陽能充電 全自動洗車

中圖分類號：TU24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0088-02

隨著城市的不斷發(fā)展，車輛的數(shù)量不斷增加，對停車設(shè)施的需求也在不斷增漲，調(diào)查顯示，尤其是大城市的機動車數(shù)量的增速遠超過停車設(shè)施的增速，因此，我們必須要解決停車的城市問題，積極探求其解決措施。智能塔式立體車庫可充分利用土地資源，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑，并節(jié)省土建開發(fā)成本。

1 智能塔式立體車庫整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

本設(shè)計的智能塔式立體車庫主要由停車位（每層18個）、升降系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、車輛托盤（每層3個）、控制傳感系統(tǒng)、安全及消防系統(tǒng)、附屬系統(tǒng)等組成，綜合了機械、電氣、液壓、編程、鋼結(jié)構(gòu)等技術(shù)。主體框架由鋼結(jié)構(gòu)搭建而成。提升機構(gòu)和中央旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由電機帶動，分別采用鏈條及齒輪傳動。系統(tǒng)整體由PLC系統(tǒng)控制，并由各個重要地點的傳感器構(gòu)成傳感系統(tǒng)。另外本車庫一層分為A、B兩個區(qū)域，A區(qū)域可為電動汽車提供免費充電服務(wù)，電能由車庫頂部的太陽能光伏板提供；B區(qū)域可提供自動免費洗車服務(wù)。

主框架體系是由水平方向的梁和垂直方向的工字鋼采用鋼性節(jié)點和螺栓連接成型。這種結(jié)構(gòu)體系有利于利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎剛度來抵抗側(cè)向力。主框架體系采用柔性結(jié)構(gòu)體系，本身有層間位移的限制，并且在設(shè)計中結(jié)構(gòu)的剛度也起控制作用。另外，框架連接中部分使用高強度螺栓連接成主框架，具有較好的強度和剛度。

2 中央旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計

智能塔式立體車庫在每個工作層內(nèi)設(shè)置中央旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)圈不轉(zhuǎn)動，外圈在伺服電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)在單層內(nèi)停車位的分配。中央旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由底部伺服電機帶動，由齒輪傳遞能量，使機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。由PLC確定預停車位，光電傳感器控制旋轉(zhuǎn)角度，使機構(gòu)旋至預定角度。材料采用合金鋼。

3 車輛調(diào)度托盤的設(shè)計

車輛托盤可以根據(jù)車輛長度自動調(diào)整托盤長度，并利用液壓裝置帶動夾持臂將輪胎夾起，夾持臂端部采用單向軸承與輪胎接觸，實現(xiàn)零損傷，安全穩(wěn)固且可靠性高。整個機構(gòu)采用液壓控制，由PLC發(fā)出信號，控制液壓閥的通斷，以實現(xiàn)液壓缸的進液和排液，完成進給和縮回運動。

車輛托盤系統(tǒng)的作用是載車平臺上的車輛平移到中央轉(zhuǎn)盤上以及實現(xiàn)其逆過程，其傳動主要是靠電機帶動驅(qū)動輪在軌道上移動。由于車輛托盤的橫移只受摩擦阻力的作用，阻力比較小，橫移速度不高，所以用一個機械特性較軟的G系列小型齒輪減速電機直接驅(qū)動驅(qū)動輪即可實現(xiàn)橫移要求。采用低壓軌道供電技術(shù)進行能源供給。每層停放3個車輛托盤提高效率。

4 車庫重點部位校核

分別對重點部分校核，得到中央主軸應力信息、提升電梯平臺應力信息、電梯提升鏈條應力信息。根據(jù)力學計算分析結(jié)果可知，中央主軸最大應力的發(fā)生處是地上與地下車庫的連接部位，由于此部位有加強筋支撐，故其應力并未超過安全極限。電梯提升平臺的最大應力發(fā)生在提升鏈條與提升板的連接處，而提升鏈條的最大應力則發(fā)生在鏈節(jié)連接處，但經(jīng)計算都未超過其安全極限。故此材料和結(jié)構(gòu)選擇較合理。

5 PLC控制系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)設(shè)計

立體車庫內(nèi)的全部設(shè)備都由一臺PLC進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制車輛托盤的動力電機以達到對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的存取由PLC根據(jù)當前各車位的傳感器信號情況，按照相應的調(diào)度方案進行統(tǒng)一調(diào)配，提高系統(tǒng)運行的安全性。

立體車庫的存取控制系統(tǒng)包括強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)功能包括采集各種信號、報警、預警提示與控制車庫動作。由PLC輸出信號，接觸器線圈接受信號后控制接觸器的通斷。強電系統(tǒng)包括車輛托盤的電機控制線路、控制電機正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位開關(guān)等。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送車輛到位。系統(tǒng)控制面板上有急停開關(guān)，當發(fā)生意外事故時，可按下急停開關(guān)停止所有設(shè)備動作。

根據(jù)車庫動作控制的要求，用戶應用程序按照模塊化結(jié)構(gòu)編寫，主要包括主循環(huán)程序和其他子程序。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語言編寫，過程如下：（1）初始化程序，刷新系統(tǒng)的控制信息，快速掃描各到位開關(guān)及傳感器的信號；（2）主控制程序按照進車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進車位置。每個車輛托盤運動之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。判斷是否有空位是根據(jù)橫移電機所對應的到位行程開關(guān)動作信息來確定的。升降系統(tǒng)的開、停動作是由行程開關(guān)的信號來控制的。（3）系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備異常信息由故障檢測程序來采集，當故障發(fā)生時發(fā)出聲光報警信號，并預警正在停車的司機和維修人員進行及時維修。若在車庫運行過程中，有生物侵入車庫空間或車輛不符合停放標準，PLC系統(tǒng)將按照順序關(guān)停有關(guān)設(shè)備運行，同時發(fā)出提示語音。該車庫程序可以安全而高效地完成立體車庫的功能，安全可靠，達到了民用機電一體化設(shè)備所應具備的條件和作用。

6 結(jié)語

產(chǎn)品設(shè)計綜合了機械、電氣、液壓、編程、鋼結(jié)構(gòu)等技術(shù)，科學可行，美觀實用。智能塔式立體車庫整體實現(xiàn)能量自己，無人智能操作，節(jié)省運營成本。為提高車庫生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，做出了巨大貢獻。在我們面臨城市土地資源短缺的情況下，前景十分廣闊。

參考文獻

[1] 胡清明.立體車庫的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能控制[D].華南理工大學，2010.

[2] 宋秋紅，安豐貞，方鈾，等.城市立體車庫的現(xiàn)狀及展望[J].交通與港航，2012，26（5）：17-20.

[3] 肖漢龍.基于能耗模型的塔式立體車庫運行策略研究[J].物流技術(shù)，2009（7）：212-214.

[4] 巴興強，鄧紅星，何永明.智能化立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的分析與優(yōu)化[J].森林工程，2007（3）：16-18.

[5] 龔海峰.升降橫移式立體停車庫及控制系統(tǒng)的研究[D].蘭州理工大學，2003.

[6] 薛湛.機械式立體停車設(shè)備系統(tǒng)研究[D].合肥工業(yè)大學，2014.