智能塔式立體車庫創新設計與研究

陳承隆 高菲 劉啟航 林美枚

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

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

關鍵詞：智能塔式立體車庫 結構優化 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

隨著城市的不斷發展，車輛的數量不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增漲，調查顯示，尤其是大城市的機動車數量的增速遠超過停車設施的增速，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，成為解決城市靜態交通問題的重要途徑，并節省土建開發成本。

1 智能塔式立體車庫整體結構的設計

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

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點和螺栓連接成型。這種結構體系有利于利用結構構件的抗彎剛度來抵抗側向力。主框架體系采用柔性結構體系，本身有層間位移的限制，并且在設計中結構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 中央旋轉機構的設計

智能塔式立體車庫在每個工作層內設置中央旋轉機構，旋轉機構內圈不轉動，外圈在伺服電機的帶動下旋轉，實現在單層內停車位的分配。中央旋轉機構由底部伺服電機帶動，由齒輪傳遞能量，使機構旋轉。由PLC確定預停車位，光電傳感器控制旋轉角度，使機構旋至預定角度。材料采用合金鋼。

3 車輛調度托盤的設計

車輛托盤可以根據車輛長度自動調整托盤長度，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，實現零損傷，安全穩固且可靠性高。整個機構采用液壓控制，由PLC發出信號，控制液壓閥的通斷，以實現液壓缸的進液和排液，完成進給和縮回運動。

車輛托盤系統的作用是載車平臺上的車輛平移到中央轉盤上以及實現其逆過程，其傳動主要是靠電機帶動驅動輪在軌道上移動。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動驅動輪即可實現橫移要求。采用低壓軌道供電技術進行能源供給。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。根據力學計算分析結果可知，中央主軸最大應力的發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生在鏈節連接處，但經計算都未超過其安全極限。故此材料和結構選擇較合理。

5 PLC控制系統及電氣系統設計

立體車庫內的全部設備都由一臺PLC進行統一的管理和監控，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。各車位內車輛的存取由PLC根據當前各車位的傳感器信號情況，按照相應的調度方案進行統一調配，提高系統運行的安全性。

立體車庫的存取控制系統包括強電系統和弱電系統。弱電系統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。強電系統包括車輛托盤的電機控制線路、控制電機正反轉接觸器、到位限位開關等。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。系統控制面板上有急停開關，當發生意外事故時，可按下急停開關停止所有設備動作。

根據車庫動作控制的要求，用戶應用程序按照模塊化結構編寫，主要包括主循環程序和其他子程序。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，刷新系統的控制信息，快速掃描各到位開關及傳感器的信號；（2）主控制程序按照進車優先的原則，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橫移電機所對應的到位行程開關動作信息來確定的。升降系統的開、停動作是由行程開關的信號來控制的。（3）系統內的設備異常信息由故障檢測程序來采集，當故障發生時發出聲光報警信號，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系統將按照順序關停有關設備運行，同時發出提示語音。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備所應具備的條件和作用。

6 結語

產品設計綜合了機械、電氣、液壓、編程、鋼結構等技術，科學可行，美觀實用。智能塔式立體車庫整體實現能量自己，無人智能操作，節省運營成本。為提高車庫生產的經濟效益，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。

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