王曉東，馬琦功，劉兆龍，高 博，丁軍晨，王舒璇

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

1 概述

1.1 研究背景

隨著國(guó)內(nèi)共享單車(chē)使用量的快速增長(zhǎng)，停車(chē)問(wèn)題日益嚴(yán)峻，共享單車(chē)好用不好停的問(wèn)題困擾著很多城市管理者。并且因?yàn)槌鞘谢M(jìn)程的不斷加速，城市寸土寸金已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，為了節(jié)約土地，智能交通的建設(shè)也在提速，而立體停車(chē)庫(kù)的提出成為了一種可能性。

地下立體車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的停放點(diǎn)相比，其優(yōu)越性很明顯。首先，傳統(tǒng)的停放點(diǎn)需要占據(jù)大量的地表面積，而地下立體車(chē)庫(kù)在地表部可達(dá)9.8%以下。其次傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)需要考慮行車(chē)通道所占據(jù)的空間，而地下立體車(chē)庫(kù)不會(huì)，使用地下立體車(chē)庫(kù)可使地面利用率提高80%～90%，極大地節(jié)約了地表土地資源。

1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)的地下立體車(chē)庫(kù)在迅速發(fā)展，但整體技術(shù)水平還不太高。目前，很多大中型城市共享單車(chē)等可租賃的公共自行車(chē)行業(yè)迅速發(fā)展，但存取自行車(chē)的停放點(diǎn)不足，站點(diǎn)容量不大是大多數(shù)停放點(diǎn)的共同問(wèn)題，另外大部分自行車(chē)為露天停放，受到風(fēng)吹雨淋的自行車(chē)會(huì)縮短使用壽命[2]。要普及自行車(chē),首先一定要解決自行車(chē)的停車(chē)。從事本行業(yè)的企業(yè)主要是中小企業(yè)，大型企業(yè)較少，用于科研創(chuàng)新研究的資金不足；從事立體車(chē)庫(kù)的100多家企業(yè)，核心的技術(shù)多數(shù)來(lái)自國(guó)外引進(jìn)；立體停車(chē)庫(kù)是一種趨勢(shì)，也是應(yīng)對(duì)停車(chē)難的一條出路。更方便的存取單車(chē)也推進(jìn)市民試用單車(chē)，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。于是我們參照地下停車(chē)場(chǎng)，查閱各種現(xiàn)有汽車(chē)以及自行車(chē)停放裝置，分析其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，通過(guò)比較，結(jié)合各種優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種可預(yù)約的自動(dòng)的單車(chē)停放地下立體車(chē)庫(kù)。

1.3 國(guó)外現(xiàn)狀

目前，歐洲的一些國(guó)家在使用一些機(jī)械電子一體化的自行車(chē)停放裝置，廣受好評(píng)，打算普及使用。歐洲的停車(chē)庫(kù)為圓柱體，直徑為7.5 m，高度為5.25 m，能容納92輛自行車(chē)；日本東京所建的停車(chē)庫(kù)可容納下180輛自行車(chē)，并已經(jīng)建有36個(gè)圓柱狀的停車(chē)空間,總共能停放6 000多輛自行車(chē)，但都還存在一些問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 基本結(jié)構(gòu)

車(chē)庫(kù)入口露出地面，旁邊有掃碼樁。地下升降結(jié)構(gòu)部分為字母“L”的形狀。在停車(chē)位一端設(shè)有垂直升降平臺(tái)，用來(lái)上下運(yùn)輸單車(chē)，水平方向?yàn)榭尚D(zhuǎn)可平移的平臺(tái)，用來(lái)精準(zhǔn)放置車(chē)輛。

水平選用單層的車(chē)位分布，分為三列，每列結(jié)構(gòu)相同，兩側(cè)為放置車(chē)輛的位置，中間為軌道。這樣可以最大化單車(chē)停放的空間利用。車(chē)庫(kù)能存放50輛～200輛單車(chē)，如需更多車(chē)位可以選擇加長(zhǎng)車(chē)庫(kù)或者使兩個(gè)裝置上下放置在一起，來(lái)實(shí)現(xiàn)資源利用最大化?？稍诘罔F站出口、大型地下車(chē)庫(kù)的上層的空間搭建、安裝共享單車(chē)車(chē)庫(kù)[3]。

車(chē)庫(kù)設(shè)立多種停車(chē)位，可供多種品牌的共享單車(chē)、電動(dòng)車(chē)、私家自行車(chē)以及摩托車(chē)的停放，并提供了車(chē)輛清洗，電動(dòng)車(chē)充電等功能可供選擇。停車(chē)位設(shè)計(jì)最大承重能夠承載所有單車(chē)以及部分摩托車(chē)，如果超過(guò)承重上限則不會(huì)繼續(xù)工作。每個(gè)停車(chē)位上有不同類(lèi)型的載車(chē)板可以提供不同功能，如停放摩托車(chē)或者為電動(dòng)車(chē)充電等功能。

車(chē)庫(kù)動(dòng)力供電主要為太陽(yáng)能，并使用環(huán)保電池完成充電、蓄電、放電等過(guò)程旨在創(chuàng)造一個(gè)環(huán)保無(wú)污染的車(chē)庫(kù)。該車(chē)庫(kù)具有諸多創(chuàng)新點(diǎn)，如可智能控制的停放系統(tǒng)，可完成單車(chē)清洗的清潔系統(tǒng)。建造材料主要使用鋼材以及鋼筋混凝土。

2.2 運(yùn)轉(zhuǎn)原理

該車(chē)庫(kù)采用升降梯升降、軌道傳送,簡(jiǎn)單可靠。

存車(chē)：人進(jìn)入入口，將單車(chē)停靠在入口處的?？枯d車(chē)臺(tái)，入口關(guān)閉，載車(chē)臺(tái)經(jīng)立柱運(yùn)送到地下，再由推塊拉入到水平導(dǎo)軌中，然后水平滑塊運(yùn)輸載車(chē)臺(tái)至停車(chē)臺(tái)前，推塊再次運(yùn)轉(zhuǎn)將載車(chē)臺(tái)推入停車(chē)臺(tái)。載車(chē)臺(tái)停穩(wěn)后，推塊找到無(wú)單車(chē)載車(chē)臺(tái)，經(jīng)上述路線(xiàn)將無(wú)單車(chē)載車(chē)臺(tái)帶回到入口處。

真實(shí)世界研究的方法及其在臨床研究中的應(yīng)用…………………………………………………… 明丹丹等（15）：2138

取車(chē)：出口處取車(chē)人掃碼或者刷卡，系統(tǒng)判斷所取單車(chē)位置。推塊將選定單車(chē)所在載車(chē)臺(tái)拉到水平導(dǎo)軌上，再由水平滑塊推到立柱處，由升降滑塊送入到出口處。車(chē)庫(kù)全景示意圖見(jiàn)圖1[4]。

2.3 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的主要思路就是將傳統(tǒng)螺旋式升降改為液壓升降，可節(jié)省人力物力，也能精準(zhǔn)完成機(jī)械的自由升降，以便更好使用放線(xiàn)機(jī)。用液壓驅(qū)動(dòng)不用陳規(guī)的螺桿升降，前提是解決升降系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在常規(guī)的螺桿升降前提下，要提升很大質(zhì)量到指定高度非常困難，所以選用液壓升降來(lái)提升工作效率。另一方面，因?yàn)閯偩碣|(zhì)量過(guò)大，想要正常自由旋轉(zhuǎn)就必須有一個(gè)可靠的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前一般用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)線(xiàn)卷的拉力大小來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，還可以進(jìn)行一般正反轉(zhuǎn)，在電機(jī)上安裝一個(gè)變頻器，可以無(wú)限調(diào)速，可以得到想要得轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)裝置用液壓驅(qū)動(dòng)，可以避免由于螺桿滑絲而引起的不必要的工程事故，而且可以迅速提升到指定高度。

2.4 研究方法

使用動(dòng)態(tài)學(xué)矩陣的方法,將方案進(jìn)行比較,將運(yùn)動(dòng)方案選為升降、旋轉(zhuǎn)[5]、平移(見(jiàn)圖2)，優(yōu)化車(chē)庫(kù)空間布局，和市面上現(xiàn)有的地下單車(chē)車(chē)庫(kù)相比，在滿(mǎn)足容量的情況下，地下深度大大降低(現(xiàn)有技術(shù)一般深度達(dá)9.6 m施工難度和施工周期大，本作品深度不到2 m，施工對(duì)地質(zhì)環(huán)境，交通影響極小)。便于施工和適應(yīng)城市快速建設(shè)，適應(yīng)各種地質(zhì)條件。

3 地下立體預(yù)約車(chē)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本作品有節(jié)約空間、易于施工安裝、容量大、存取速度快且智能化等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

可在地下，大型車(chē)庫(kù)頂1.8 m的空間搭建，不額外占據(jù)地面面積。且車(chē)庫(kù)升降結(jié)構(gòu)采用“L”形狀，能夠充分適用各種類(lèi)型的地形，極大地提升對(duì)地下空間的利用，使得對(duì)地下開(kāi)發(fā)深度大大降低，在滿(mǎn)足車(chē)輛容量大的同時(shí)，也使得施工成本和難度大大降低，更加易于組建此類(lèi)車(chē)庫(kù)。特別在人流量密集、空間緊張且需要大量存放共享單車(chē)的地鐵站邊、火車(chē)站邊，本作品具有極大的優(yōu)勢(shì)。

本作品形態(tài)設(shè)計(jì)合理，存取速度快，滿(mǎn)足人流密集處高頻存儲(chǔ)需要。結(jié)構(gòu)呈線(xiàn)性排布，適應(yīng)城市街道，可安裝于人行道下，設(shè)計(jì)容量可達(dá)50輛～200輛。目前市面上的地下單車(chē)車(chē)庫(kù)存車(chē)間隔時(shí)間5 s～12 s，取車(chē)間隔時(shí)間8 s～15 s，且單個(gè)車(chē)庫(kù)占用地下面積大，多個(gè)安裝，故在高峰時(shí)段難以滿(mǎn)足人們快速取車(chē)的需求，本作品取車(chē)等待時(shí)間可控制在5 s以?xún)?nèi)。

可配合手機(jī)APP或智能小程序使用，注冊(cè)用戶(hù)獲得專(zhuān)屬二維碼以實(shí)現(xiàn)存取車(chē)智能化。多種功能可供選擇，可實(shí)現(xiàn)存取自用車(chē)、取用共享單車(chē)、存放共享單車(chē)時(shí)自動(dòng)還車(chē)、提前預(yù)約車(chē)位、查看附近停車(chē)點(diǎn)等功能?？缮暾?qǐng)NFC卡片或使用手機(jī)自帶的NFC功能，使存取過(guò)程更加自動(dòng)方便[6-7]。

維修人員有專(zhuān)用安全通道，方便檢修及出現(xiàn)故障及時(shí)修理。

針對(duì)現(xiàn)有停車(chē)車(chē)庫(kù)只有停車(chē)這單一功能，本車(chē)庫(kù)提供了車(chē)輛清洗，電動(dòng)車(chē)充電等功能。其中車(chē)庫(kù)動(dòng)力供電主要為太陽(yáng)能，并使用環(huán)保電池完成充電、蓄電、放電等過(guò)程，旨在創(chuàng)造一個(gè)環(huán)保無(wú)污染的車(chē)庫(kù)。

4 使用方法

普通停車(chē)用戶(hù)只需使用手機(jī)亮出二維碼或者使用NFC卡片靠近掃碼樁，即可選擇停車(chē)或取車(chē)，若存車(chē)，就需要將車(chē)輛停入載車(chē)板上，退出警戒區(qū)域后，停車(chē)程序就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，選擇取車(chē)程序時(shí)只需在警戒區(qū)域外等待即可。停取車(chē)時(shí)會(huì)有保護(hù)裝置防止用戶(hù)受傷，待完成停車(chē)會(huì)有指示燈閃爍以及提示音。

如有其他服務(wù)需求的用戶(hù)需下載APP進(jìn)行控制，如需清洗車(chē)輛需在停車(chē)前提前預(yù)定帶有清洗功能的停車(chē)位，如需為電動(dòng)車(chē)充電，提前勾選服務(wù)，并使用特殊載車(chē)板上的插頭連接需充電的設(shè)備，等待載車(chē)板進(jìn)入停車(chē)位即可開(kāi)始充電。

需要共享單車(chē)的用戶(hù)僅需在APP或者掃碼樁上選擇共享單車(chē)品牌即可等待車(chē)輛被取出。自行車(chē)取放過(guò)程圖如圖3所示。

5 結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)城市的車(chē)庫(kù)投放點(diǎn)多為容量小、占地面積大的普通車(chē)庫(kù)，或者占用地上面積較多的立體旋轉(zhuǎn)車(chē)庫(kù)，而且亂停亂放現(xiàn)象也極其嚴(yán)重，雖然已經(jīng)推廣，但極其不實(shí)用。本車(chē)庫(kù)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，故障率低，便于維修，建造以及維護(hù)成本低。同時(shí)存取車(chē)智能化，服務(wù)多樣化，便民的同時(shí)更服務(wù)于大眾，極大地制止了亂停亂放的現(xiàn)象。

在智能交通建設(shè)日趨推進(jìn)和市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大的情形下，停車(chē)場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品不僅需要能滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的車(chē)輛進(jìn)出，更需要能針對(duì)不同停車(chē)場(chǎng)景滿(mǎn)足多樣化停車(chē)需求。再加上我國(guó)對(duì)城市交通的愈發(fā)重視，地下智能車(chē)庫(kù)的提出顯得越來(lái)越有必要了。綜上所述，地下智能停車(chē)庫(kù)技術(shù)的推廣與應(yīng)用是我國(guó)未來(lái)解決和發(fā)展靜態(tài)交通的重要途徑之一。