智能雙螺旋立體自行車庫的設計

王文濤 王敏 查煜 樂詠琪

摘 ? 要：在倡導保護地球、低碳出行的時代背景下，共享單車行業迅速發展、城市人口密集、人均占地面積小等原因，導致了單車亂停亂放、人行道路擁堵等一系列城市問題的發生。對此，文章設計了一種智能雙螺旋立體自行車庫，整體機械結構裝置由主、副螺旋軌道、底座支撐架、過渡軌道、車板暫存區4部分組成，主、副軌道同時運行，存、取車同時運行，緩解了智能停車庫存取車緩慢的問題，充分利用縱向空間減少自行車占地面積，具有效率高、安全、免維護等特點。

關鍵詞：綠色出行;雙螺旋自行車庫;智能;立體停車庫;環保

1 ? ?功能分析

智能雙螺旋立體自行車庫由主軌道（單車存儲軌道）、副軌道（單車提取軌道）、過度軌道、車板暫存區以及識別傳感系統組成。通過識別系統判斷車輛停放車板類別進入主軌道存儲車輛，通過電機將行進車板傳送至車庫指定位置后自鎖，判斷存放車輛類別，生成車輛臨時存放二維碼，完成車輛存放。用戶通過掃描二維碼獲取車輛信息，信息感知系統將過渡軌道移至車輛停放指定位置，連接主、副軌道，車板運輸單車通過過渡軌道滑到副軌道，再通過橫向導輪滑至軌道底部，完成取車。

1.1 ?車輛識別單元

車輛通過視頻識別系統，識別車板二維碼并判斷進入單車類別（共享單車使用共享單車專用車板），識別為共享單車，數據庫系統記錄后直接從副軌道底部進入停放區域，依次排列;識別為私人單車生成臨時單車存放二維碼，進入主軌道存放區域，通過小程序互聯將虛擬臨時二維碼發送至用戶端，用戶取車憑借掃描臨時二維碼，系統讀取單車信息，完成用戶請求指令。

車架設有待使用車板暫存區，分別為共享單車暫存車板、私人單車暫存車板，避免了待使用車板對存取車流程的干擾。存取車互不干擾可以同時進行，減少了現階段智能立體停車庫存取車等待時間長等問題。

1.1.1 ?車輛儲存

用戶將單車推入對應單車類型的帶槽鎖止停車板后，將單車鎖死在“鐮刀”型車板上，車板上裝有車板位置信息二維碼，通過電動機將車板運送至指定位置（車板的存儲方式是累計推送，隨著時間的推移，越早停放車輛位置越靠上方），儲存車輛成功，生成用戶二維碼發送至用戶端，數據庫記錄用戶二維碼與車板二維碼的關系。

1.1.2 ?車輛提取

用戶取車時，將二維碼放至掃描平臺，系統通過讀取用戶二維碼判斷待提取車輛信息（共享單車或者私人單車以及停放位置），若用戶二維碼識別為共享單車車板，過渡軌道根據二維碼數據庫車板二維碼與用戶二維碼配對信息，讀取所配對共享單車所在的位置，根據從上到下的原則提取共享單車，并通過過渡軌道滑入副軌道至取車處。過渡軌道上二維碼識別器通過識別車板上二維碼確定需提取單車位置，過渡軌道根據識別移動至指定位置后，系統控制需提取車板通過過渡軌道移至副軌道滑落至取車處。

1.2 ?過渡軌道單元

過渡軌道搭載二維碼識別器，確定用戶二維碼與車板二維碼之間的關系，根據系統數據庫識別車板所在位置，過渡軌道根據系統的判斷迅速移動至指定位置后，根據要求將軌道展開。若出現與車板觸碰現象，過渡軌道則立即縮回，重新調整展開數據，成功連接主軌道后，系統判斷主副軌道之間存在安全通道，待提取車板單元成功通過過渡軌道移動至主軌道，過渡軌道收合，等待下次指令（過渡軌道可以在副軌道上沿軌道自由移動）。雙螺旋立體自行車庫結構如圖1所示。

1.3 ?車板單元

采用“鐮刀”型帶槽存車板固定車輛，充分利用了扇形排列的空間特點，使車板的排列布局更加緊湊，大大增加停車庫的停車容量，縮小停車庫體積，車板之間相互限制，不易產生滑動。車板底部裝配電子控速行進單元以及機械摩擦導輪，控制車板出入庫過程的行進速度和車板在軌道上停放時的鎖止狀態以及下滑過程的減速。

1.4 ?行進單元

行進單元由兩部分組成，軌道輔助行進單元以及車板驅動行進單元。軌道輔助行進槽內鑲嵌有橡膠齒條，配合車板的行進齒輪嚙合運動帶動車板運動，在車板下滑時可以減少車板導輪與軌道導軌之間的碰撞磨損、降低建造成本、便于后期維護更換;車板行進單元由2個橫向導輪控制下滑方向、2個行進齒輪組成控制行進方向。行進齒輪由電動機帶動，在下滑過程會形成一定的偏向角度，以防止下滑過程電動機齒輪與導軌發生摩擦，產生電機倒拖等設備損壞。

1.5 ?車板暫存區

副軌道底部與車板暫存區對接位置為Y型的咽喉，3條道交叉處形成一個以副軌道末端為圓心做一定角度偏擺運動能夠與共享單車暫存軌道或私人單車暫存軌道進行對接（在此稱之為分類軌道），根據提取車板類別，由轉轍機控制分類軌道1，以起到引導車板導輪進入對應的車板暫存區。存儲車輛、車板暫存區與主軌道對接位置則成倒Y型（以輸送軌道至暫存區方向為正方向），根據用戶選擇存儲車輛車板類別，由轉轍機控制分類軌道2，使主軌道對接相應的暫存軌道。分類軌道1為副軌道對接暫存區軌道，分類軌道2為暫存區對接主軌道，分類軌道簡視如圖2所示。

2 ? ?可行性分析

智能雙螺旋立體停車庫對選址環境要求低等、應用范圍廣，可用于學校、公交樞紐、商業繁華等路段。相較于傳統地面停車的方式，建設立體停車庫成本不高，后期維護方便，減少耕地面積的占用。日常節約所達到的經濟效益遠超前期投入，以二、三線城市單建造占地土地成本為例，目前土地均價為2～3萬元/平方米，每平方米大概可停放正常自行車1～2輛，平均停放一輛車其建造成本為1.5萬元，根據目前設計工程預算建造一座占地16 m2，高10 m的雙螺旋智能停車庫可停放車輛接近50輛，平均停放一輛車的建造成本為6 400元，不到傳統停車費用的一半。暫且不談經濟的可行性，就社會環境面貌問題而言，規整的螺旋停車庫可以解決現階段共享單車以及單車堆放各城市主干人行道行人、單車混合擁擠等問題。

3 ? ?結語

智能雙螺旋立體自行車庫設計的實現與應用，有效解決了現有智能停車庫單進單出的存取方式，減少用戶等待時間長的問題，實現存取車同時進行，大大提高了停車庫的運行效率，用戶使用起來更方便、快捷。同時，可有效緩解單車停放占地面積大與城市土地資源稀缺的矛盾、當前城市擁堵現狀以及占用人行盲道等現象的發生，在當今社會環境下有較強的應用前景。

Abstract：Under the background of advocating the protection of the earth and low-carbon travel， the rapid development of bicycle sharing industry， dense urban population， small per capita area and other reasons have led to a series of urban problems， such as random parking of bicycles， congestion of pedestrian roads and so on. In this regard， this paper designs a kind of intelligent double-helix three-dimensional bicycle storehouse， the whole mechanical structure device is composed of three parts： main， secondary spiral track， base support frame， transition track， car board temporary storage area， the main and secondary rail running simultaneously， the access vehicle running simultaneously， which alleviates the problem of slow pick-up of intelligent parking stock， makes full use of the longitudinal space and reduces the area of bicycle， which has the characteristics of high efficiency， safety， no maintenance， and so on.

Key words：green travel; double-spiral bicycle base; intelligence; three-dimensional parking garage; environmental protection