升降橫移式機械立體停車庫結構特點及其發展趨勢研究

胡軒銘 熊建強

摘 要：隨著城市汽車數量的急劇增加，城市停車問題越來越凸顯嚴重，已成為制約城市發展的主要問題之一，立體停車庫便是在這一背景下而發展起來的解決城市停車矛盾的車輛停放裝置。論文主要對升降橫移式機械立體停車庫的工作原理、結構特點、控制方式等方面進行了相關研究，分析了升降橫移式機械立體停車庫的優勢與不足，提出了升降橫移式機械立體停車庫的發展趨勢，為機械立體停車庫的設計研發提供了參考作用。

關鍵詞：立體停車庫;升降橫移;結構特點;發展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.109

1 引言

隨著我國經濟快速發展以及居民生活水平的日益提高，汽車消費已是我國家庭主要支出之一，私家車已成為人們出行的主要交通工具之一。預計到2020年中國汽車保有量將達到6.3億輛;城市汽車數量的不斷增加，使得城市停車問題越來越凸顯嚴重，已成為制約城市發展的主要問題之一。目前我國絕大多數停車場基本都采用自走式與機械式兩種，傳統的自走式停車庫由于在一定的空間內停放的汽車數量相當有限，而且在空間上受到限制較大，所以其使用在逐漸被淘汰;而機械式立體停車庫前期投入成本較高，對于大多數用戶來說難以承受。因此如何推動城市停車庫的建設來解決城市停車問題成為城市發展的重要問題之一。為此許多研究人員提出了形式多樣的立體停車庫設計技術和方法，期望從一定程度上緩解城市停車問題[1-6]。論文對升降橫移式機械立體停車庫的工作原理、結構特點、控制方式等方面進行了相關分析與研究，總結了升降橫移式機械立體停車庫的優勢與不足，提出了升降橫移式機械立體停車庫的發展趨勢，為機械式立體停車庫的研發提供了參考作用。

2 升降橫移式機械立體停車庫工作原理

升降橫移式機械立體停車庫工作原理與轎廂式電梯升降原理相似，其泊位停車與取車過程都是依靠停車位托盤的升降與橫移來實現。當停車位托盤需進行升降運動時，電動機驅動卷揚機帶動鋼絲繩進行升降操作，從而實現停車位托盤的升降功能。當停車位托盤需在水平方向進行水平移動時，電動機驅動停車位托盤機構沿滑動導軌進行橫向移動。升降橫移式立體停車庫大都采用讓位算法進行運動控制，采用PLC來控制電動機的工作順序，運動過程中無需人為干預，便可實現自動移動車位托盤功能。

升降橫移式立體停車庫多為地上布置型結構形式，即以地面為第一層自下往上開展設計與建造，升降橫移式立體停車庫空間結構布置如圖1所示。在設計升降橫移式立體停車庫時，每一層都必須空出一個車位托盤。當所要移動的目標車輛位于底層時，便可可直接對目標車輛進行取車操作;當位于上層的車輛需要取出時，取車人員只需在狀態顯示器上選擇代表目標車輛的位置圖標，控制系統將自動進行運動分步操作計算與運動，把目標車輛移動到底層，便可完成取車過程。

以上圖第二層中間停車位為例，其運動過程如下：首先底層停車位向右邊移動，將底層左邊位置空出，隨后位第二層的目標車輛將向目標空位移動，其在限位開關的控制下迅速而準確的移動到空位拖盤。通過車位托盤之間的多次上下、左右移動，便可實現目標車輛存取操作。

地上布置型立體停車結構適合于停車量不是非常大的使用情況。但是隨著我國城市化程度的快速發展，該類型結構的立體停車庫已經無法滿足汽車數量急劇增加對停車位的需求，于是一種結構為半地下布置型升降橫移立體停車庫應運而生。半地下布置型升降橫移立體停車庫與地上布置型升降橫移立體停車庫的工作原理基本類似，其對位于地面表層托盤上的車輛可以直接進行存取操作;不同的是此時整個停車裝置底層位于地面下方，而對位于地面下方車輛的存取，必須滿足地面表層存在空位方能存取。半地下型升降橫移式立體停車庫停車位的數量以及層數，可以根據使用要求使其可在空間上進行多層疊加發展，在有限的空間上實現了更多數量車輛的停放功能需求。

3 升降橫移式機械立體停車庫結構特點

3.1 升降橫移式機械立體停車庫結構及其功能

升降橫移式機械立體停車庫主要部件的組成如圖2所示：

結構鋼架部件是升降橫移式機械立體停車庫的主要受力部件，由多段材料拼接而成，對整個裝置起到支撐作用。

機械傳動部件主要由卷揚機構、減速橫移電動機、升降電動機、平移滑動導軌、齒輪齒條及鋼絲繩或鏈條等組成。

電氣控制部件主要由可編程邏輯控制器組成，其通過對數字信號或模擬信號的輸入輸出控制來實現對停車托盤運動狀態的控制。

狀態顯示件部件與輸入輸出模塊相連，通過狀態顯示件，使用者可以便捷的獲取停車裝備的相關狀態信息，根據實際情況直接從操作面板上進行存取操作，屏幕交互式設計有效提高了存取車輛的效率。

輔助功能部件是由多種輔助功能的器件所組成，例如采用多普勒技術原理的人體接近傳感器可以提高系統的安全系數，先進的電子報警器能夠減少誤報，大大降低相關管理人員的工作強度。

3.2 升降橫移式機械立體停車庫結構特點

升降橫移式機械立體停車庫利用了多層疊加原理，可以使得停車場的建設不僅僅局限在單一水平面上，還可以充分利用空間資源，提高了可停車數量，相比于傳統停車場，升降橫移式機械立體停車庫的空間利用率提高了75%。升降橫移式機械立體停車庫所用卷揚機傳動方式基本采用鋼絲繩與鏈條，鋼絲繩在傳動過程中產生失穩現象，而為了解決此類問題，需要安裝價格昂貴的安全防護裝置。鏈條傳動方式的穩定性要比鋼絲繩要高，而且傳動精度更好，但是鏈條傳動時會產生較大的振動與噪聲以及污染物較高的尾氣，對環境產生不小的污染，不適合在居住小區或人口密集區域布置。立體停車庫對機械傳動系統控制部分的限位開關要求較高，限位開關選擇或安裝不慎就會影響停車庫的安全性能。車輛在進出車位托盤時易于防護裝置產生沖擊振動，會影響升降裝置的穩定性和使用壽命，所以需要專業人員定期進行維護和保養?；瑒訉к壓凸潭ㄑb置還需要不定期添加潤滑油進行潤滑以降低摩擦和磨損。由于升降橫移式立體停車庫采用的是PLC程序控制，需要依順序動作進行車輛存取，當遇到存取車高峰期時，其運行效率會受到較大影響，此外如果遇到停電或者電力供給不足的情況下，存在系統容易癱瘓的缺點。

4 升降橫移式機械立體停車庫發展趨勢

升降橫移式機械立體停車庫能夠在較大程度上解決城市停車矛盾問題，但是其在選址、設計以及建造上都需要根據實際情況來制定適用、合理的方案。未來升降橫移式機械立體停車庫在確保其結構可靠的基礎上，可采用振動噪聲控制技術將聲環境污染降低;在車庫停取車以及維護管理方面在提升智能化程度，以提高聽取車效率和減少管理工工作量;設計選擇更合理的限位開關以提高其準確度、靈敏性、安全性以及縮短停車時間，來提高效率，實現快速存取車。

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2016（37）：181.2018年新余學院大學生創新訓練項目（項目編號：DC201801069）。

作者簡介：胡軒銘（1997-），男，江西贛州人，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化專業。