大轎廂垂直升降式停車設備的研發

余秋英

（廣州廣日智能停車設備有限公司，廣東 廣州511447）

隨著汽車保有量持續高速增長，城市停車位供需矛盾突出[1]。機械式立體車庫作為解決城市靜態交通問題的重要手段，其優勢不言而喻[2]。大轎廂式停車庫屬于新型垂直升降停車設備，結合了垂直升降式停車設備及平面移運式停車設備的特點，實現了升降與橫移同時運行，具有傳輸效率高、車位數量多、布置方便等優點。傳統的垂直升降類停車設備設計常使用梳齒式搬運機構，容易出現行走不穩定的狀況[3]，且梳齒架易變性且停放方式不美觀。針對上述問題，作者設計了一種高速、平面停放式的大轎廂垂直升降停車設備，圓滿解決了上述問題。

1 大轎廂垂直升降式停車設備概述

大轎廂垂直升降式停車設備，通過在轎廂升降平臺上設置橫移導軌，將橫移車、載車裝置、智能搬運器與轎廂升降機集成一體，成為具有垂直升降、水平橫移、水平縱移、車輛拾取與放置的一體化庫內輸送與存取系統，適用于地上、地下或半地上式車庫建設，如圖1 所示。

圖1 車庫方案圖

2 大轎廂垂直升降式停車庫設計要點

2.1 庫內輸送及出入口設計

庫內輸送主要取決于轎廂升降平臺的垂直運行時間（t1）、橫移時間（t2）、載車裝置與轎廂升降平臺的到位及聯接互鎖時間（t3）、智能搬運器由載車裝置駛至停車位進行車輛存取并返回至載車裝置的時間（t4），轎廂升降平臺垂直運行時間（t1）與橫移車運行時間（t2）是并行的，取最大值計算。庫內輸送時間總和Ta1=t1+（t2）+t3+t4。

設車庫門開啟時間（t7）、司機停車并離開入口時間（t8）、停車平臺運行（t9）、庫內門開啟時間（t10），則滿足智能搬運器進入停車平臺取車條件時，出入口停車時間總和Tb1=t7+t8+t9+t10。

2.2 轎廂升降機設計

轎廂升降機在長度、高度兩個維度的擴充設計能夠實現大轎廂垂直升降式停車設備從3 層至25 層、從2 列至6 列的配置要求。

2.2.1 提升系統設計

采用二部變頻電機驅動四組卷上鏈輪，帶動四組提升鏈條垂直運行，鏈條一端懸掛著轎廂平臺，另一端懸掛著對重裝置。轎廂平臺設置在巷道中間，對重裝置、垂直導軌分設在巷道兩側。在轎廂平臺端的底部、頂部、對重端的底部分別設置緩沖器，如圖2 所示。每部變頻調速電機驅動二組卷上鏈輪，通過齒輪同步裝置，實現四組卷上鏈輪同步轉動，轎廂平臺在四組鏈條的牽引和四組垂直導軌的導引下，實現平穩運行。

2.2.2 轎廂平臺結構及剛性

轎廂平臺由橫梁、縱梁、立柱、斜撐組成排架，再聯接成箱式框架結構，在長度方向敷設兩條橫移導軌，提升吊點設置于轎廂平臺的四角，如圖3 所示。當列間最大距離變化時，轎廂升降平臺長度L 隨之變化，帶動轎廂升降平臺高度發生變化。轎廂平臺剛性設計可采用ANSYS 系統進行驗算，在滿足轎廂平臺剛性前提下，盡可能減少轎廂升降平臺的自重，減少轎廂升降平臺的高度尺寸。

2.2.3 轎廂平臺平層鎖定功能設計

平層時，載車裝置為智能搬運器搭建至任意停車位、出入口的橋梁，載車裝置運行至目的層、目的列上方時，其上四組鉤臂呈開啟狀態，轎廂平臺慢速下降，四組鉤臂吊掛在巷道兩側結構梁上，轎廂平臺與載車裝置完全分離，智能搬運器駛出或駛入載車裝置時，轎廂平臺端重量無任何變化，提升介質無拉伸變化，實現0 mm 平層精度。

圖2 大轎廂升降機示意圖

圖3 轎廂升降平臺結構圖

2.2.3.1 提升介質安全倍率校驗

轎廂升降機設置于車庫內，提升介質安全倍率應大于5。設轎廂平臺重G1、橫移車重G2、載車裝置重G3、智能搬運器重G4、最大適停車重G5，則轎廂升降平臺端最大重量G=G1+G2+G3+G4+G5，提升介質最大靜拉力F1=G1/4+L（G2+G3+G4+0.6×2×G5）×（2N-1）/4N，其中N為列數。單對重重量GG=G1/2+K（L×（G2+G3+G4+0.6×2×G5）*（2N-1）/2N），K選擇為0.4～0.5，提升介質最大靜拉力F2=GG/2，提升介質最小破斷拉力應滿足FP/F1≥5，FP/F2≥5，如圖2 所示。

2.2.3.2 驅動電機選型

轎廂平臺位于最頂層、最底層時，橫移車與載車裝置、智能搬運器等在轎廂平臺位置，載車裝置及其上部件處于平層分離狀態，綜合分析進行不同工況組合驗算，合理配比對重，保證系統按照設計路線具有足夠的驅動運行能力，還需考慮系統起動加速運行的慣性力。

2.3 智能搬運器

智能搬運器具有自主行走機構，無須任何其他介質，通過與汽車輪胎接觸，直接完成汽車的拾取、放置與搬運。搬運器是存取交換技術的載體，其結構及工作原理決定著停車位的表面結構、最小停車空間、收容車輛大小及存取交換車輛能力。輸送帶交換式搬運器可實現在光整平面上進行車輛存取，如圖4 所示。汽車靜止停放在光整平面上，搬運器沿車長方向由汽車底盤進入，兩組機械臂與兩組輸送帶裝置從一組車輪的前后進行觸壓車輪后，搬運器行走系統、輸送帶系統以及機械臂臺車同時動作，將一組車輪取至搬運器輸送帶上，搬運器繼續向車長方向運行，觸壓第二組車輪后，搬運器三套系統再次同時動作，將汽車的第二組車輪取至搬運器輸送帶上，此時汽車的四組車輪完全放置在搬運器輸送帶上，并進行搬運輸送。

圖4 停車位表面及停車動作圖

2.4 停車位及主體結構設計

停車位布置在巷道兩側，可單列或重列布置，停車位表面結構為光整平面，停車位凈空高度較低。車庫易于模塊化設計，可實現并排并列設置，靈活多樣，車庫主體通常采用鋼結構、混凝土結構或鋼混結構。停車位樓板結構受力按4.0 kN/m2設計，主體框架可采用PKPM 建模進行受力驗算。

3 結論

本文通過對大轎廂垂直升降式立體停車技術的設計方法進行梳理，為今后同類型設計提供了經驗及參考。同時，作者針對轎廂式升降機系統集成設計等重點領域的概況總結，得出如下結論：①大轎廂垂直升降停車設備易于標準化設計、模塊化組合、易高易低，升降運行與橫移運行同時并行，縮短庫內車輛存取時間，提高車庫運行效率；②采用輸送帶交換式汽車搬運器，實現將車輛停放在光整的純平面上，停車位平整潔，停車泊位終身免維護。