單車自動存取裝置

包新宇　朱冬梅　李響　朱立宇　衛磊　尚開文

摘要：隨著低碳出行、共享經濟的快速發展，自行車成為我們日常生活的重要組成部分，自行車成為多數青年人短途行徑的主要交通工具。然而因此也衍生出很多問題，共享單車泛濫、公共區域隨意占用、自行車存取困難、阻塞交通等。針對以上城市中存在的各種問題，設計了一種結構簡單、節省空間、安全可靠的單車一體化存取裝置，裝置的主要構成為單車夾取裝置和上升裝置，通過將單車的存取形態改變，來縮減單車存取的空間損耗，同時該裝置作為一個停車單元，可以多個成排擺放，在很大程度上解決了車輛的亂停亂放問題。

關鍵詞：單車存取;停車裝置;空間損耗

1、研究背景

2016年至今，共享經濟迅速發展，國家普遍倡導低碳出行的大環境下，自行車交通在城市交通系統中占據了重要地位，更多人選擇自行車交通出行，自行車出行不僅節約、環保，而且在交通擁堵時，可以減少不必要的時間浪費。《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》于2017年由國務院印發，強調了要推動節能低碳發展，完善交通運輸服務系統，完善自行車等慢行服務戰線建設，改善交通運輸結構，這也符合建設美麗中國的要求。隨著單車的大規模增長，共享單車進入消費市場，解決大多數城市居民出行“最后一公里”的問題，同時也加劇了自行車停放的難題，單車存取困難、公共空間浪費、隨意停放、阻塞交通。因此，一個集單車停靠存取的裝置需求日益迫切，這也是解決單車問題的必然要求。

2、自行車停車裝置現狀分析

（1）路邊劃線停放

在道路一側做出停車線，劃出指定區域，單車可以在該區域內任意停放，從而在一定程度上約束自行車擺放。這種停車方式最為普遍、簡單，然而，車輛容易傾倒，區域的劃分占用很大空間。

（2）豎式停車裝置

地面設置擺放裝置，通過車頭突出部分固定車輛，在一定程度上防止了車輛的傾倒，固定車輛停車方向，但是適用車輛較少，需要指定車輛停放。

（3）車棚停車裝置

停車棚停放結構簡單，使得車輛在惡劣天氣情況下，得到一定的保護，但是它仍與劃線停放一樣，而且占用的空間更大，僅適用于場所性建設，給管理人員帶來更大壓力。

（4）空間立體停放裝置

由部分發達國家率先研發，在部分發達國家研究成熟并投入使用，在更大程度上緩解停車壓力，節省車輛空間利用。但這種大型停車裝置需要很大的成本投入。因此，一款結構簡單，造價陳本低，具有更高性價比的單車存取裝置是未來研究發展的方向。

3、工作原理

立式單車自動存取裝置的工作流程圖如圖1所示，主要分為存車與取車兩大部分。

自行車存放時，系統將已識別信息存入后臺，并等待用戶做出停車行為，將車輛按照指示停放到指定位置，車輛夾取裝置感應到車輛前端抵到停車滑塊部件，此時，控制子系統發出指令，使得出入庫子系統中的車輪固定夾張開并夾持自行車前輪，夾取裝置完成車輛鎖止工作，發動機開始運轉，帶動鏈條向上緩慢移動，拉動車輪沿車輛豎直方向，通過夾取機構、上升機構以及聯動機構發動機的相互配合和快速聯動，將車輛在較短的時間內，達到豎直的狀態，車輛停穩，發動機停止運轉，夾取裝置鎖死，裝置確認后，完成車輛存放工作，同時系統回零（初始狀態），進入待機狀態。

自行車取車時，車主再次驗證信息，確定車輛歸屬，核對車輛存儲信息，核對無誤后，控制子系統發出指令，夾持推拉機構、旋轉升降機構及聯動機構快速聯動，車輛上升裝置開始工作，通過車主帶動車輛向下移動，發動機皮帶給與一定的旋轉動力，并帶來一定阻力，使得車輛在下降的過程中更加安全，車輛到達最低端時，夾取裝置工作，松開車輪固定夾，車輛推出，完成車輛取車工作，同時系統回零（初始狀態），進入待機狀態。

4、裝置結構設計

4.1、夾取裝置

夾取裝置主要結構組成：停車滑塊、卡位機構、卡位盒體、連接機構、車輪卡槽、車輪固定夾。

自行車的設計通常采用20寸、24寸、26寸、28寸幾種（車輪直徑），該裝置通過弧形卡槽匹配車前輪，具有普適性。

4.2、上升裝置

上升裝置主要機構組成：鏈條卷筒、發動機、滑軌、底座、鏈條、定滑輪、連接器頂蓋。

上升裝置通過連接器連接夾取裝置，當車輛停入時，夾取裝置抓緊車輛前車輪，發動機為上升裝置提供將車輛向上提起的動力，使得車輛呈豎直停放，車輛在水平方向上的占地面積減少，提高道路利用率，為道路上其他過往車輛和行人提供更大的行徑空間。

5、裝置設計分析

5.1裝置設計優勢

該裝置結構簡單，安裝維護方便，能實現不同規格自行車的豎式停放，且停取省時省力，方便快捷。作為一個大型自行車停車系統的基本功能單元，多裝置配合使用，模塊化安裝，空間利用率更高。在校園停車棚，小區停車棚，以及人流量大的公交車站及地鐵口等地，實現自行車的規范、有序停放，提高空間利用率。

5.2裝置設計劣勢

裝置設計需要一定成本，更大程度上適用于道路建設，適合大型停車場建設，集體供電，由動力裝置提供車輛上升動力。

6、結束語

自行車的盛行與自行車停車裝置的發展滯后的不協調問題日益嚴峻，自行車停車裝置的發展，滿足國家對于可持續發展的要求，適應共享經濟發展的必然要求。本文設計出一款簡潔美觀的單車自動存取裝置，提高道路空間利用率，使得車輛停放擺放更加整齊劃一，節約人工成本，提高整體資源利用率。

參考文獻

[1] “十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃[Z].2017.

[2]許緒君，秦濤，高成慧，等.自行車停車樁夾緊機構設計與分析【J】.機械工程與自動化.2021（04）：95-97

作者簡介：包新宇（1999年1月-），男，漢族，江蘇省宿遷市，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

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