樹狀螺旋式自行車立體車庫＊

邱語嫣，孫淑媛，姚恩龍

（武漢理工大學，湖北 武漢 430070）

在綠色出行等政策的號召下，自行車使用量迅速增加，帶來了一系列的城市管理問題，如停放空間狹小、自行車易損壞；自行車亂停亂放，影響小區容貌；停放點監管不嚴，盜竊頻率高等。三部委聯合發文《關于加強城市步行和自行車交通系統建設的指導意見》中，要求加快自行車停車設施建設，新建住宅小區必須配建永久性自行車停車場等配套設施，并以地面停車位為主，解決居民自行車停放問題。

針對所述問題，從多層停放、錯開把手、豎直停放等方面進行考慮，設計一款主要用于城市小區的樹狀螺旋自行車庫，利用螺旋、立式及雙層停放結構，大大節省占地面積。回轉式結構有效提高了停車效率，空間利用率高且安全便捷，為解決城市小區停車難問題提供了新思路。

1 車庫整體設計

停車庫整體結構如圖1所示，車庫由擋雨頂棚、上層車架、下層車架和底座組成，主要功能由輔助直立裝置、中心旋轉裝置、升降裝置實現，通過重力平衡機構、滑塊導軌機構、固定鎖緊機構、升降機構的配合作用，實現自行車的存取。裝置停車區域分為上下兩層，存取車架繞軸成螺旋狀分布，車架為弧形結構，弧形軌道上的導向滑塊起到固定自行車前輪并帶動自行車直立的作用，車架底部的腳踏板聯動鋼絲線可拉動鎖舌，從而控制導向滑塊的鎖緊與釋放。位于車架頂部的平衡器為直立自行車提供主動力，人只需提供較少動力保持自行車走向，即可實現自行車的直立。升降裝置同樣由平衡器提供抬升的動力，二層存取車架在升降軌道上通過滑軌上升和下降，以實現二層自行車的存取。

2 車庫結構分析

車庫主要結構包括輔助直立裝置、中心旋轉裝置和升降裝置。輔助直立裝置起到人工輔助將自行車直立的作用，升降裝置則實現上層自行車的存取功能，中心旋轉裝置和升降裝置共同負責上層自行車的調度和存取。下文將對各結構進行詳細分析。

圖1 停車庫整體結構圖

2.1 輔助直立裝置

上下層停放空間存取自行車，使自行車直立和水平的功能主要由輔助直立裝置實現，其結構主要包括：①提供直立軌道的弧形車架；②導向滑塊、前輪固定擋板和后輪固定凹槽組成的三點穩定裝置；③提供使自行車直立動力的平衡器。弧形軌道車架設計能夠更好地實現自行車由平放變為直立的運動過程，而平滑弧形設計能使自行車運動過程平穩，操作方便，且加工工藝較為簡單。

2.2 中心旋轉裝置

上層停放空間存取自行車，其中上層車架的的旋轉功能通過中心旋轉裝置實現。其結構主要包括：①支撐升降架和上層車架的支撐架；②中心軸與軸套間的調心滾子軸承；③承受重力以及導向的作用的牛眼滾珠及圓形滾珠軌道。

2.3 升降裝置

上層停放空間存取自行車，其中上層車架的升降功能由升降裝置實現。升降裝置主要包括：①平衡升降過程中自行車和上層車架重力的雙平衡器；②內部安裝有圓形直線導軌的升降架，使上層車架能按導軌豎直升降；③升降鎖緊聯動機構，使上層車架在升降結束后保持固定。④下層導向軌道，與上層升降架相配合，提高上層車架升降的穩定性。雙平衡器可以平衡車架升降過程中的重力，用戶在下拉和上推車架時幾乎不費力。手腳并用觸發鎖緊機構，操作靈活。下層導向軌道為“漏斗”結構設計，用于引導車架準確滑入軌道，達到旋轉裝置周向自鎖的目的，保證升降的穩定性。

3 存取車流程分析

3.1 下層存取車流程

用戶在下層存車時需完成以下步驟：①將自行車前輪掛在車架的導向滑塊上；②腳踩直立鎖緊踏板，卡塊下移，在人工輔助情況下平衡器帶動自行車直立；③鎖車，完成存車。用戶在下層取車時需完成以下步驟：①打開車鎖；②拉下自行車，將車身放平，完成取車。

3.2 上層存取車流程

相比于下層存取車，用戶在上層存取車時多了拉下車架和觸發升降鎖緊裝置這兩個步驟。

以存車為例，用戶先將上層車架旋轉至與下層對應的預留空位處，觸發升降鎖緊裝置，拉下車架（下拉后車架自動鎖緊），將自行車停放并輔助其直立后再次觸發開關，車架便順勢上移至上層完成停車。上下層存取車操作流程如圖2所示。

4 車庫應用可行性分析

目前普通的居民小區對自行車的停車位需求大概在100個左右，以百輛自行車占地為例，普通自行車庫至少占地120 m2，而本作品占地約為普通車庫的1/4，節省了近90 m2的占地面積，普通轎車的停車位尺寸為13.25 m2，將省下的占地面積折合成汽車車位空間，每百輛自行車位節省的空間約6.8個汽車停車位的面積。

以目前小區機動車停放車費300～400元/月計算，本裝置使用一年可節省的經濟效益約為28 560元，具有較大的經濟效益（不含小區自行車管理費用）。

圖2 存取車操作流程圖

5 總結

本設計通過筆者制作實物并試點應用，車庫占地面積小，空間利用率高，適用于小區等公共場所。其方便快捷的存取設計能夠滿足小區居民的使用需求，解決了傳統自行車車庫的許多問題，在有效自行車庫匱乏、自行車停車難的背景下具有可觀的應用前景。