智能立體車庫電氣控制系統(tǒng)

蘇鵬波，李飛

（1.西南石油大學,成都610000；2.北京全路通信信號研究設計院集團股份有限公司,北京100000）

1 引言

隨著我國經濟持續(xù)不斷發(fā)展，人們的生活水平在不斷提高，同時汽車的研發(fā)水平也在不斷提高，這就使得汽車的普及率也會隨之提高。所以，就會導致在各個城市中出現相同的問題——停車難。車輛大量增加，而城市里停車位置的增加速度無法跟上，甚至出現不增反減的情況[1]。雖然在很多城市都在使用地下停車場，同時也會有好幾層的位置用于車輛停放，但是這些常規(guī)的停車場的空間利用率都太低，并不能完全滿足車輛的增長率。特別是在一線城市的中心地帶，常常會出現一個6層地下停車場也無法滿足這個商場的停車需求，即使將旁邊的公路的一部分利用起來，也不能完全解決這個問題，并且，這種借道的方法也是不得已而為之的方法，還會嚴重影響交通的暢通性，致使城市交通的流通能力大大下降，甚至癱瘓的情況發(fā)生。從近幾年的統(tǒng)計數據可知，車輛增長速度15%～20%[2]，但是停車位的增長速度只有2%～3%[3]，這比我們想象的還要嚴重。為了更好地解決這個問題，立體車庫的概念被提出。由于這個新興的創(chuàng)意完全符合現在的城市發(fā)展需求，使得它的發(fā)展速度非常迅速。立體車庫具有占地面積小，空間利用率高，自動化程度高，可控性高，智能化控制等特點，避免了地面停車場的占地面積過大的劣勢，同時也不需要像地下停車場一樣設置過高的層間距和太多的通行道路。整個過程都是機械傳動減少了人為的操作時間，不需要人再去車庫里尋找停車位。這不僅是解決城市停車問題的一種合理方法，同時也是未來停車場的一種發(fā)展趨勢。

2 停車庫概述

智能立體車庫的建立形式有很多種，可以按照其修建的位置以及其內部的運動方向的不同將其分為以下幾種類型：升降橫移式，垂直升降式，巷道堆垛式，水平循環(huán)類機械式和垂直循環(huán)式等。其中，升降橫移類停車設備的形式比較多，對場地的適應性較強，對土建要求較低，可建在露天，也可建在大樓的地下，規(guī)模可大可小，可根據不同的地形和空間進行任意組合、排列，空間利用率高，設備安全可靠，存取車快捷，使用、維護簡便，價格較低。垂直升降式主要是安裝在室外或者是與建筑綁定在一起安裝，所以這種立體車庫的空間利用率是最高的，但是由于這種的建設成本比較高，主要用于非常需要節(jié)約空間的地方，特別是在老城改造和繁華的城市中心地段非常適合[4]。巷道堆垛類停車設備通常是屬于技術含量較高，智能化程度和自動化水平也比較高的停車設備。可根據實際的需求滿足不同場景的實施，如室外、室內、地上或地下。空間利用率高，安全可控，但是車庫的建設成本也會非常高。水平循環(huán)類機械式和垂直循環(huán)式的基本思路都是一樣的，都是減少車輛間隙，增加停車位置，不同之處在于前者從水平方向，后者從垂直方向。可以使得停車位輕松布滿整個停車空間，采用封閉式結構，通過機械作上下左右自由移動，再由升降機的提升進出庫，無須另設走道，同時水平類型在運作時比垂直類型的要節(jié)約能源一些[5]。

3 智能立體車庫的基本結構

本系統(tǒng)是一個3層3列9車位的升降橫移式立體車庫，頂層只能進行升降動作，底層平面只能進行平移動作。立體車庫中總共有9個車位，中間和底層各預留一個空位向載車盤提供上升和下降的通道,另外七個車位用于存放車輛。當底層平面車位進出車時，可以不用移動其他托盤就能直接進出車。當頂層車位進出車時，首先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理[6]，直到下方為空才可進行下降動作到達下層平面，進行進出車處理，進出車完畢后上升回到原位置。根據運動的規(guī)律存取車的過程主要包括3個步驟，①橫移，可以使得空位載車板到前方的位置以便使用;②升降，可以使得待載車板到達目標位置;③定位，可以使得在到達目標位置后再精確到具體的停車位。

3.1 檢測系統(tǒng)

本文的智能立體車庫總共具有3層車庫，總共可以停放9輛車，采用3立柱結構，由導軌，移動小車，立柱（隨小車移動）和上載車板構成，立柱可以相對小車旋轉。其中還包括固定框架,上載車板安裝在固定框架上，固定框架上裝設有可使上載車板移動框架沿固定框架水平運動的水平導軌，固定框架和移動框架上分別裝設有可使上載車板沿所述移動框架上下運動的豎直導軌；固定框架兩側分別安裝有一條環(huán)形鏈條，上載車板和固定框架上分別設有自動卡緊裝置和松開裝置，載車板通過所述自動卡緊裝置和松開裝置與所述環(huán)形鏈條卡緊或松開從而在所述環(huán)形鏈條的帶動下實現所述上載車板的水平和上下運動，從而實現車輛的自動存取。

①載車板上車輛存在性檢測：載車板上都會安裝對角光電開關，檢測載車板上是否存在車輛。②車板平移距離檢測：在相應的位置安裝限位開關，檢測車輛是否平移到了指定的位置。③載車板升降距離檢測：在相應的位置安裝限位開關，檢測車輛是否升降到了指定的位置。

3.2 電氣控制系統(tǒng)整體

本文中用到的硬件較多，對硬件的參數有一定的要求，主要包括電機功率、熔斷器的分斷電流、熱繼電器的整定電流、接觸器的額定電壓和電流、PLC的最大輸入輸出點及輸入輸出信號。此外，本文的智能立體車庫電氣控制系統(tǒng)由一臺PLC對整個模擬立體車庫進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制平臺傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內車輛的調入、調出由PLC根據當前各車位的車輛存放情況，按照相應的調度策略調度車輛進出。

立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)主要包括：①各種信號的采集和控制輸出。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷，同時將車位的空閑情況用燈泡顯示。②電機控制線路、控制電機正反轉的接觸器、到位限位、平臺的上下行程限位及閘門的開閉。

3.3 部分電氣系統(tǒng)

智能立體車庫控制系統(tǒng)是為了使得需要停放的車輛可以快速、準確地停放到目標位置。為了實現這個目標就必須先垂直移動或者先水平移動，不可能將兩者同時進行。為了使其到達的位置非常精準，就需要在每層設有行程開關，升降機構碰到行程開關時，電機開始減速直至電機停止運動。電動機正轉，向前平移工作臺，送車入號。當一輛車停放完畢后，智能立體車庫控制系統(tǒng)將處于待機狀態(tài)，等待下一輛帶停放車輛的進入。在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內實現正反轉，其次是車庫內的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。

4 結論

立體車庫是一種多平面的空間立體停車庫，它以單層平面停車場為核心，通過可編程控制器PLC控制的車位的空間變動使車位能夠實現空間到平面的轉化，實現了多重單層平面停車的功能。本系統(tǒng)采用可編程控制器PLC和電機的結合來達到控制立體車庫自動手動運行目的，由于PLC的安全可靠性強和停車系統(tǒng)的智能化，大容量的要求，PLC的特點很適合作為這樣的控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用PLC的梯形圖設計，直觀易懂，易于擴展，更容易合理地安排編程模塊，系統(tǒng)中采用PLC仿真，也很直觀地觀察到設計的可靠性，正確性。