一種新型雙層單車停放架

陳韜博 梁盛佳 崔建鵬

摘 要：隨著國際原油價格不斷上漲，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人們出行利用汽車作為交通工具的成本相應(yīng)提高，自行車作為低碳環(huán)保交通工具越來越受人們到人們的歡迎，而大量單車的停放就成為了亟待解決的問題。為提高空間利用率，設(shè)計了一種新型雙層單車停放架，停放架分為上下兩部分，利用簡單機構(gòu)、切線曲面、滾珠滑槽、滾輪來實現(xiàn)上層自行車的停放;利用單車限位裝置以及前后輪限位裝置實現(xiàn)對單車的水平限位固定，并加固停車槽腔使之更加穩(wěn)定;同時引入基于GSM體系的智能化信息技術(shù)，實現(xiàn)防盜報警信息的傳輸和連接，提高了停車架的智能化程度。

關(guān)鍵詞：雙層停車架;立體化;智能化;GSM防盜報警系統(tǒng)

一、緒論

在油價不斷上漲、空氣污染日益嚴(yán)重的當(dāng)今社會，很多人出行都會放棄機動車，轉(zhuǎn)而選擇綠色環(huán)保的單車，這種交通方式不僅節(jié)能減排、而且在交通擁堵的高峰時段可以舒緩交通壓力，很大程度上避免了由于擁堵造成的時間損失。自行車數(shù)量的增長，尤其是共享單車的迅速興起，使單車停放問題日益突出，尤其是在人流密集、停車量大的商業(yè)區(qū)、公交站、地鐵口附近，由于停車區(qū)域有限，導(dǎo)致大量單車在機動車道、人行道、盲道、綠地等處隨意停放，不僅造成了市容市貌的混亂，而且對車輛和行人的交通帶來極大的不便，因此單車停放問題亟待解決。[1，2]

目前廣泛使用的是螺旋式或卡位式的單層單車停放架，具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、無需維護(hù)、價格低廉等優(yōu)點，缺點是占地面積大，空間利用率低，因此已不再適應(yīng)當(dāng)前的需要。近年來，城市街頭出現(xiàn)了雙層單車停放架，與單層停放架相比，空間利用率成倍增長。其中一種是利用電機進(jìn)行上層車架升降的助力式雙層車架，這種車架使用方便，但由于其上層車架采用垂直升降的方式，當(dāng)下層已經(jīng)存在單車時，上層車架的使用將變得異常困難，迫不得已的情況下，人們不得不放棄上層車架的使用，此外這種車架采用電機驅(qū)動的方式，使其設(shè)備故障率居高不下，維護(hù)成本也十分高昂。另外一種停車架是依靠人力將上層車架抽出進(jìn)行停車的抽拉式雙層車架，其使用過程為“騰空下段，降下拉桿——放入自行車，拉桿升起——騰空下段，降下拉桿——取出自行車，拉桿升起”，由于完全采用人力操作，它的制造成本和維護(hù)費用較上一種車架降低了很多，但是這種操作方式要求的力量較高，所以不適于老人和兒童使用。針對上述問題，本文設(shè)計了一種新型雙層單車停放架，從美觀實用、操作便利、自動化、智能化等方面加以改進(jìn)，促進(jìn)城市基本交通設(shè)施的完善。

二、停車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

本設(shè)計是對傳統(tǒng)抽拉式雙層車架的創(chuàng)新與改進(jìn)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.車架固定腳 2.曲面 3.滾珠滑槽4.支架 5.卡槽支座 6.車輪卡槽 7.車輪架

停放架分上、下兩層，由上層支座（及車輪卡槽）、下層停車架及與二者相連的立式支架組成。車架下層通過錨栓與地面固接，保證了整個支架及上層車位的穩(wěn)定性。下層停車操作簡便，直接將前車輪卡入圖中7所示的車輪架即可，下層車輪架為立體設(shè)計，直接焊接于支架上，車輪架高度超過車輪半徑，這種結(jié)構(gòu)保證了單車存、取時無阻力，可輕松完成，單車停放過程中牢固安穩(wěn)，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)側(cè)倒。上層車架主要由兩部份組成：一部份是焊接于立式支架上的卡槽支座（與地面距離略大于車身高度），另一部分是能夠在支座上自由移動的車輪卡槽。存放單車時，先將車輪卡槽沿支座向外拉出，直至最外側(cè)位置，然后將卡槽外端置于地面，形成與約30°的斜坡，將單車沿斜坡推入卡槽，直至前車輪被車輪架固定。最后，提起卡槽外端，使其保持水平，再沿支座向內(nèi)推送至存放位置。與傳統(tǒng)抽拉式停車架相比，本設(shè)計的車輪卡槽外端為曲面設(shè)計，其曲率與車輪曲率相同，使車輪更容易進(jìn)入車輪卡槽并沿斜坡向上運動。

三、助力機構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)有的雙層單車停車架的工作方式一般采用軌道滑移式，即上層停放架的車輪卡槽和卡槽支座之間為面接觸，因此二者相對運動時摩擦力較大，無論是停車還是取車，都需要耗費較大的人力來完成。本設(shè)計中采用滾珠鋼軌來替代傳統(tǒng)面接觸結(jié)構(gòu)，利用滾動摩擦代替滑動摩擦，從而很大程度上降低了摩擦力。在上層架構(gòu)的末端采用曲線斜坡式構(gòu)造使其美觀、便捷、省力。同時在上層結(jié)構(gòu)中采用卡槽及彈簧設(shè)置，使上抬的過程更加輕松省力。恒力彈簧的構(gòu)造如圖 2 所示。

當(dāng)用戶使用上層車架時，首先將上層車架抽出至車輪卡槽自然下垂，這時用戶向下踩踏垂下的停車槽，使彈簧卡進(jìn)卡槽，固定停車槽。將單車推入停車槽后，用戶再次向下踩踏車架，這時，彈簧復(fù)位，提供一個向上的推力，幫助用戶將停車槽抬至與停車槽固定座齊平，最后將停車槽推入固定座即可。

由于加入了助力機構(gòu)，這種新型雙層單車停放架大大降低了對使用者的力量要求，較目前市場上的其它同類產(chǎn)品相比擁有更大的受眾，這也使得它具有更強的市場競爭力。

四、智能防盜及取用系統(tǒng)設(shè)計

自行車停放完成后，車架上的鎖車部件將主動將車與車架鎖在一起，并由車主啟動安全防盜模式，防盜報警系統(tǒng)由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、紅外傳感器、微處理器、報警系統(tǒng)、GSM系統(tǒng)、傳輸裝置以及其他組件組成。此時傳感器檢測模塊將進(jìn)入工作狀態(tài)，傳感器放置在車鎖部分，一旦有人破壞，防盜系統(tǒng)將會自主觸發(fā)。傳感器控制系統(tǒng)進(jìn)行全面分析判斷后，通過信號轉(zhuǎn)換形式發(fā)出警報;并且通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將發(fā)送短消息發(fā)送到車主的手機中，通知車輛被外部侵入或被竊取。簡易流程圖如圖3所示。系統(tǒng)工作原理為：由傳感器采集周邊信號，然后將收集到的信號傳輸于數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將此信號處理后傳遞給微處理器，經(jīng)過微處理器判斷后，若為干擾信號，則傳遞給報警器并發(fā)出警報;同時將此信號傳遞到GSM系統(tǒng)，以短消息的形式將信息發(fā)送給車主的手機;若非干擾信號，則將此信號返回傳遞給傳感器，并由傳感器繼續(xù)收集周邊信號。（本服務(wù)擬為收費服務(wù)，所有預(yù)期費用將用于機架維修及成本。）

五、結(jié)論

本文設(shè)計了一種新型雙層單車停車裝置，具有以下幾個優(yōu)點：第一，采用上、下雙層設(shè)計，相較于單層車架停車方式，可以有效利用空間;第二，上層停車架設(shè)計為抽拉式，解決了現(xiàn)有行停車架下層滿載時無法垂直落降的弊端;第三，設(shè)計中采用了滾珠滑軌、曲面卡槽、彈簧助力機構(gòu)等創(chuàng)新性細(xì)節(jié)設(shè)計，使機構(gòu)使用時更方便省力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王佳亮.關(guān)于促進(jìn)共享單車健康發(fā)展的思考[J].法治與社會，2018，8：142-143.

[2]岳宇君，胡漢輝.基于多理論視角的共享單車治理對策研究[J].技術(shù)經(jīng)濟與管理研究，2019，2：86-91.

項目：沈陽化工大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動計劃項目”（省級項目編號：201810149034）