下沉式平面移動類機械式停車設備探討

周潔，謝慶均，史煥然，鄒建平

（江蘇潤邦智能車庫股份有限公司，江蘇 南京 211803）

0 引言

由于小汽車的保有量逐年增加，停車難的問題已經擺在政府的面前。在土地資源日益緊缺的城市，政府采取各種辦法增加停車位的數量。機械式停車庫由于占地面積小、停車容積率高的顯著特點，被各級政府所青睞。近年來各城市紛紛出臺政策，鼓勵社會資本投入公共停車場經營建設，機械式停車設備進入城市公共停車場，已不是新鮮事了。在通過機械式停車設備解決住宅小區的停車難和城市公共停車設施問題時，由于規劃和綠地面積占有率的要求，新建機械式停車設備從地上發展而逐步轉向往地下發展已經成為事實。

由機械式停車設備建成的停車庫俗稱機械立體車庫。目前，常見機械立體車庫分為：1）升降橫移類：利用存車板的升降或（和）橫向平移存取停放車輛：2）簡易升降類：用設備的升降或仰俯機構使車輛存入或取出；3）垂直升降類：用提升機將車輛升降到指定層，并用存取機構存取車輛；4）平面移動類：在同一層上用搬運臺車或起重機平面移動車輛，或使存車板平面橫移實現存取停放車輛；5）巷道堆垛類：用巷道堆垛起重機或橋式起重機，將進到搬運器上的車輛水平且垂直移動到存車位，并用存取機構存取車輛；6）垂直循環類：用一個垂直循環運動的車位系統存取停放車輛；7）水平循環類：用一個水平循環運動的車位系統存取停放車輛；8）多層循環類：作循環運動的車位系統存取停放車輛[1]。

平面移動類機械式停車設備以其節省占地面積，充分利用空間；相對造價低，使用方便，操作簡單，安全可靠，存取車快捷；減少因路邊停車而引起的交通事故；增加了汽車的防盜性和防護性，改善了市容環境[2]等優點廣泛地被采用。下面以上海寶山文化活動中心項目為例，介紹地下平面移動類機械式停車設備的方案設計、地下平面移動類機械式停車設備產品研發設計的方法及所要注意的問題。

1 方案設計

上海市寶山文化活動中心項目是要求在指定的下沉區域內設計72個停車泊位，平面圖見圖1，層高要求控制在4700mm。立面圖見圖2。

由于這個區域只有2個井道式出入口，根據機械立體車庫的分類可以看出，這塊區域只能制作平面移動類機械式停車設備。平面移動車位可以布置為縱向，也可以布置為橫向。其特點為：橫向機械式停車設備：停車位上停放汽車的長度方向與搬運臺車或巷道堆垛機運行的巷道長度方向垂直布置的停車設備。縱向機械式停車設備：停車位上停放汽車的長度方向與搬運臺車或巷道堆垛機運行的巷道長度方向平行的停車設備[3]。首先按照停放5000mm（長）x1850mm（寬）x1550mm（高）規格的車輛進行總體平面布局，標準要求停車位尺寸長度方向為容車長度加200mm，寬度方向為容車寬度加150mm，高度方向為容車高度加50mm。及車位凈空間尺寸應該為5200mm（長）x2000mm（寬）x1600mm（高）。按這個尺寸要布置72個停車位，停車位上停放汽車的長度方向與搬運臺車方向只能垂直布置才能滿足。因此確定為橫向機械式停車設備。

層高要求4700mm的布置方法。一般鋼結構和停車位占有空間尺寸400mm，而搬運臺車加搬運小車道軌占有空間尺寸在550mm，在方案設計中取大值，即550mm。這樣車位2層空間尺寸為4700-550x2=3500mm，滿足2層容車尺寸凈高1600mm的要求。

升降機布置方法。升降機主要用于不同層的車輛交換，因為存取車輛的出入口在地面層，其空間尺寸無法安放升降機驅動機構，因此，升降機驅動機構放置在升降機井道地坑內部，采用鋼絲繩通過滑輪轉向提升升降機平臺。考慮到存取車輛的出入的方向與泊位方向垂直，因此在升降平臺上設置回轉裝置，回轉裝置上再設置取車裝置，滿足車位在搬運臺車和升降機之間轉換。

搬運臺車的布置方法。搬運臺車主要作用是在道軌上運行，把停放在升降機上車輛運送到指定的存放泊位，或把指定泊位的車輛運送到升降機上。其關鍵部分是怎么把升降機上或泊位上的車輛取到搬運臺車上，目前有板式和無板式兩大類。有板式是車輛停放在載車板上，取車時是通過取車裝置取載車板，而把車輛帶出。無板式是車輛停放在固定面上，取車時通過智能搬運小車直接把車輛取出。兩種方式各有不同的優點，這個項目由于升降機與搬運臺車之間有2000mm的過渡距離，從結構布置上只能采用有板式存取車。有板取車機構有滾輪式存取車、推拉鉤存取車、轉臂式存取車、摩擦輪夾持存取車等多種型式，在這個項目上存取機構采用摩擦輪夾持存取車[4]。

載車板的布置方法。載車板是停放車輛的載體，因為車輛在升降機上通過井道向下運行，考慮到車輛的安全性，載車板的長度和寬度尺寸都大于停車車輛的長度和寬度尺寸。

按照各個部件的方案布置思路，確定了項目的總體方案圖，見圖3。

2 設計理念及運行原理

2.1 設計理念

（1）機械配置：項目設計選用載車板運送管理形式，設備配置垂直升降運行系統、搬運臺車水平橫移裝置、自動旋轉裝置，存取車采用摩擦輪夾持牽引載車板。控制系統采用PLC可編程控制系統通過變頻系統實現全智能控制。

（2）操作控制系統分工：垂直升降設備：負責上下升降的同時連帶載車板旋轉調頭的運行和平層。水平移動設備：搬運臺車在軌道上運行，水平運送車輛到指定的泊位，一層布置一個搬運臺車。升降機和搬運臺車上的存取車機構，負責升降裝置平層后的存取車任務，升降機與搬運臺車、搬運臺車與泊位之間的載車板存取車轉換。控制系統：PLC可編程控制系統作為整套控制工程的總指揮系統，由PLC通過變頻系統、多頭光控數據通信傳輸系統、光電傳感系統、人機界面操作管理系統等綜合運行過程來實現全智能化管理和操控。安全裝置：采用多種、多重安全保護措施，保證系統對駕駛人員、車輛、設備是絕對安全的。操作管理：采用磁卡管理和自助式觸摸屏操作等多種形式，具有科學管理、安全可靠、快捷便利、運行無誤等優點。

2.2 運行原理

（1）存車：存車時由駕駛員將車輛駛近車庫門前，由專業管理人員一鍵操作確定存車泊位，庫門打開后駕駛員將車輛駛入升降裝置指定停車位置，按設備聲、光、電提示引導系統停車，停車確認后即可離開，升降裝置接到管理員存車確認信號后升降系統迅速下行至停放車輛所在泊位的層，同時旋轉90度，完成后將車輛連同載車板一起通過存取車機構自動控制，與停放在此層與升降機對應位置的搬運臺車進行載車板交接。在載車板與車輛交接到搬運臺車上后，搬運臺車自動運行到指定的存車位置與泊位對接，搬運臺車上的存取車機構運行，將車輛連同載車板從搬運臺車上一起移送到泊位，完成存車[5]。

（2）取車：由專業管理人員一鍵操作確定存車泊位，搬運臺車自動運行到指定的取車位置與泊位對接，搬運臺車上的存取車機構運行，將車輛連同載車板從泊位一起移送到搬運臺車上。搬運臺車在道軌上運行至升降機處，與升降機對接。通過存取車機構把搬運臺車上的車輛和載車板過渡到升降機上，升降機反向旋轉90度，并且升降至地面層，車庫門打開，取車結束。

3 設計

車庫主要由鋼結構部分、載車板部分、搬運臺車部分、升降機部分、控制系統及安全防護措施六大部分組成。

3.1 鋼結構

鋼結構是設備的主體，用于支撐載車板，形成停車位停放車輛，由立柱、橫梁、軌道梁組成。其設計依據符合國家標準GB/T3811《起重機 設計規范》和國家標準GB50017《鋼結構 設計規范》設計規定。橫梁搭接在立柱上，軌道梁與前后橫梁連接，并且軌道梁上固定用于支撐載車板的軌道。局部單元鋼結構見圖4。

3.2 載車板

載車板作為車輛的載體，由面板、滾輪座、滾輪組成。面板設計采用鋼板整體折彎成型，底面安裝滾輪座，滾輪座中安裝有滾輪，使得載車板在軌道上為滾動摩擦移動，見圖5。載車板可以通過存取交接機構移動到升降平臺上的搬運小車上。

3.3 搬運臺車

搬運臺車由電機、主動輪、從動輪、小車架體和存取機構組成。考慮到搬運臺車運行的平穩性，采用雙電機驅動。主動輪安裝在小車架上通過聯軸器與電機連接，從動輪安裝在小車架另外一側。小車架由型鋼焊接而成。存取機構為摩擦輪夾持式固定在搬運臺車的小車架體上，由微動電機、螺桿、取（送）板機構組成，通過微動電機帶動螺桿的微進微縮，可以使取（送）板機構與載車板接觸，并且給載車板一個外力，使載車板在泊位軌道與臺車之間移動。

3.4 升降機

升降機設計在出入口的井道，由升降平臺、升降驅動系統、對重等組成，見圖7。由于進車方向與存車方向垂直，因此需要在升降平臺上設計回轉裝置，升降平臺上回轉機構由回轉驅動裝置、回轉支撐、回轉固定架等組成，回轉驅動裝置，回轉支撐通過螺栓固定在升降平臺上，回轉固定架與回轉支撐通過螺栓固定，回轉驅動裝置通過齒輪副傳動可以帶動回轉支撐可以90°旋轉，同時回轉固定架也進行90°旋轉。摩擦輪夾持式存取機構固定在回轉固定架上，用于存取載車板。其工作原理與搬運臺車上的存取機構一樣。在方案布置中已經說明，因為存取車輛的出入口在地面層，其空間尺寸無法安放升降機驅動機構，因此，升降機驅動機構放置在升降機井道地坑內部，只能采用卷筒傳動鋼絲繩通過滑輪轉向提升升降機平臺。卷筒上有8根鋼絲繩，4根通過轉向滑輪與升降平臺四個提升點連接，另外4根通過轉向滑輪與對重連接，升降驅動系統通過升降電機驅動帶動提升鋼絲繩可將升降平臺升降至所需位置的裝置。

3.5 控制系統

控制系統由控制箱、紅外數據傳輸系統、光電開關、限位開關、空氣開關、操作盤等組成。控制系統的主要部位為控制箱內的可編程序控制器（PLC）。自動控制的運轉，接受來自于PLC的輸入點（INPU T）的信號，經數位化的邏輯運算處理后，輸出到PL C的輸出裝置（OUTPUT DEVICE），這些信號再通過接觸器、繼電器等將信號放大，驅動電機或指示顯示器等，正確地、安全地讓停車系統達到自動控制的功能。

采用成熟的可編程序控制器（PLC）來采集外部的各種輸入信號，進行內部運算，處理后發送到各執行元件驅動減速電機的運轉以實現停車設備的運行。完全軟件化的控制在不改變硬件的前提下在現場修改軟件，調整系統參數對于車庫運行中性能的調整成為可能，使車庫的運轉達到最佳，也使車庫能最大限度滿足不同用戶的要求。同時，在PLC中預留R232接口，可配485轉換口，在與大樓智能化系統相連后就可以實現真正的一卡通功能[6]。

為了更方便用戶的使用，及時有效地解決相關問題，公司實施了遠程監控系統。在車庫建造成功后，只要有網絡，就可以在總部對車庫內部實施運行全程實時監控。一旦設備發生故障，公司會遠程予以解決或提供相應的解決方案，幫助現場的管理人員迅速解決問題。見圖8。

3.6 安全防護

對于平面移動機械式停車設備，按照TSG Q7015-2016《起重機械定期檢驗規則》要求需要設置安全防護裝置，此項目安裝了警示裝置，在停車設備的出入口、操作室、檢修場所、電氣柜等明顯可見處設置相應的安全標志(包括禁止標志、警告標志和提示標志)；電氣保護，設置了短路、過電流、缺相、錯相、零相、零位、欠壓、過壓保護；電機保護，設置短路和缺相保護，用非自動復位的自動斷路器進行過載保護；緊急停止開關，在便于操作的位置應設置緊急停止開關，以便在發生異常情況時能使停車設備立即停止運轉。在緊急情況下緊急停止開關能迅速切斷動力回路總電源，但不切斷電源插座、照明、通風、消防和警報電路的電源；自動門防夾裝置，以為防止汽車出入停車設備時自動門將汽車意外夾壞；防脫裝置，保證鋼絲繩與轉向輪不脫出；防重疊自動檢測裝置，避免向已停放汽車的車位再存進汽車；汽車長、寬、高限制裝置，對進入停車設備的汽車進行車長、車寬、車高的檢測，超過適停汽車尺寸時，機械不得動作并應報警。

4 結論

發展地下下沉式停車庫是解決“停車難”問題的一大解決途徑。本文從一個項目的實施，分析了平面移動類機械式停車設備的方案布置、產品設計所應該關注和考慮的問題。