多層升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分析

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(中原工學院，鄭州 450007)

隨著人類社會的進步、城市人口的擴張，城市交通壓力越來越大，停車難已成為困擾人們?nèi)粘Ｉ畹纳鐣y題.若要解決此難題，車輛的立體存放是必然趨勢[1].目前，地面、地下停車場已不能滿足正常的停車需求，因此，設(shè)置各種形式的立體車庫將成為解決停車難的有效舉措.根據(jù)物流立體倉儲的存放、控制原理[2]，巷道式、垂直升降式立體車庫存車方案較多，如西安龍首北路天竹大廈52層、104個車位的電梯式停車庫和深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院16層、234個車位的雙塔式立體車庫，是垂直升降式立體車庫的典型范例.汽車不同于其他物品，體積、質(zhì)量大，而且車主更關(guān)注存取效率.本文就幾種立體車庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進行分析研究.

1 垂直升降式立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分析

垂直升降式立體車庫的結(jié)構(gòu)如圖1所示.當車輛需要存入車庫時，需將車輛駛?cè)氩⑼７旁趦闪熊囄恢g的堆垛機[2]平臺上，由車管人員將堆垛機提升到有空車位的指定高度，然后由堆垛機采用三層貨叉機構(gòu)[3]或輥道機構(gòu)[4]將車體和載車臺一并存入指定的空車位.取車時，由車管人員將堆垛機提升到指定高度，通過三層貨叉或輥道機構(gòu)將車體從指定車位轉(zhuǎn)移到堆垛機升降平臺上，然后由堆垛機將車體下降并停放到車庫臨近地坪高度的第一層，停穩(wěn)后由車主將車輛開出車庫.

圖1 垂直升降式立體車庫示意圖

這種立體車庫高，存車數(shù)量大，缺點是車輛存取單靠唯一的進出口和堆垛機，升降速度慢，存取車輛效率太低.假如某小區(qū)該車庫某一單元中存有80輛車，每輛車的存取時間平均為3 min，而小區(qū)車主要在同一時間取車上班，從庫中提取第一輛車到提取最后一輛車，需要持續(xù)4 h，顯然是不可行的.所以這類車庫多用于汽車銷售部門.

2 升降橫移式3層立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分析

目前，居民小區(qū)使用較多的是升降橫移式3層立體車庫，其結(jié)構(gòu)如圖2所示.其特點是：每一個車位都有自己獨立的運動驅(qū)動系統(tǒng)，上層和底層只有升降功能，中間層(臨近地坪)只有水平橫移功能.具有升降功能的車位不能橫移；具有橫移功能的車位也無法升降.這類車庫由若干個車位組成一個操控單元[6]，如某一個操控單元由24個(3的整數(shù)倍)車位組成，則上層有8個車位，可實現(xiàn)升降操作；底層也有8個車位，可升降操作；接近地面的中間層只有7個車位可實現(xiàn)水平橫移式操作.中間層則必須留出至少一個車位供上、下車位升降操作存取車體，因此一個存車單元最多可存放23輛車.存放在中間層車位上的車輛，征得車管員同意后可自行將車開出車庫；存放在上層車位(或下層車位)的車輛，取車時必須由車管員將該車位下方的中間層車位移開(不論該車位是否有車)，將車體從上層車位下降到中間層車位后，由車主將車輛開出車庫.

01-上層提升動力系統(tǒng)；02-上層載車臺板；03-中間橫移載車臺板；04-橫移臺板驅(qū)動動力系統(tǒng)；

這種車庫的優(yōu)點是存取車輛效率高，造價便宜，車庫結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，車輛可由車主自行開入車位，不需要專用堆垛機操作.由于存取車輛比較方便，所以受到了車主的普遍歡迎.但是這種車庫存車數(shù)量少，占地面積大，土地利用率低[2]，不適合人口密集的地區(qū)建設(shè)(如商場、醫(yī)院等)，因此不能作為大力推廣的車庫類型.

從結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，為了避免運動干涉，在上、下層車位移動時，必須避開中間層的橫移軌道及固定橫梁(如圖2所示)，并借助于搭接板08，才能將車體順利移至停車位上.因此，這種車庫無法實現(xiàn)更多層的車輛存放，只能是3層[5].

3 升降橫移式多層立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分析

為了發(fā)揮3層立體車庫的優(yōu)勢，在設(shè)計升降橫移式多層立體車庫時，車庫中必須設(shè)置具有升降橫移雙重功能的車位[6]，結(jié)構(gòu)如圖3所示.

可把具有升降橫移雙重功能的車位分為3個獨立的框架部分：

07為車庫的固定鋼架，除必要的立柱橫撐外，還須通過托腳將車位橫移必須具備的橫梁、鋼軌04固定在鋼架07上.

01為具有獨立結(jié)構(gòu)的車位橫移框架，底盤設(shè)置有4個軸承座和4個滾輪，其中2個為主動輪，通過減速電機和鏈條、傳動鏈輪驅(qū)動，可在固定鋼架07的鋼軌上雙向橫移；另外，在橫移框架的上部托板上，還安裝固定有車位升降驅(qū)動動力系統(tǒng)06，通過鏈條傳動，車位升降臺及存入的車輛可按要求升降.橫移框架01是一個沒有底面和前簾的可移動鋼架，是連接車庫固定鋼架07和車位升降框架02的中間過渡框架.

02為具有獨立結(jié)構(gòu)的車位升降框架，底盤設(shè)置固定有4組鋼絲繩輪托腳和鋼絲繩導(dǎo)向繩輪.2條鋼絲繩一端固定在吊耳09上，然后穿過4個導(dǎo)向繩輪和2個提升繩輪.由升降驅(qū)動減速電機、傳動鏈輪組成的傳動系統(tǒng)，驅(qū)使鋼絲繩卷筒雙向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車位的升降要求.在車位升降框架的兩側(cè)，安裝固定有4個半圓柱套筒式導(dǎo)向滑靴03，與固定在橫移框架01上的4個導(dǎo)向立柱08組成4組半圓柱面導(dǎo)向裝置，在車位升降框架上升到頂和下落到底(借助第1層車位的導(dǎo)柱)時，起到安全可靠的導(dǎo)向、定位作用.

01-車位橫移框架；02-車位升降框架；03-導(dǎo)向滑靴；04-車位橫移軌道及橫梁；05-車位橫移驅(qū)動動力系統(tǒng)；

這種具有升降橫移雙功能的車庫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作功能上都比3層車庫復(fù)雜，造價也高.由圖3可知，橫移框架01只能在固定的高度左右橫移；升降框架02也只能上升到指定的高度.如圖4所示，第3列第4層的車位存入車輛后，只能在車庫的第4層第2、3、4列間左右移動，這個車位及存入的車輛不可能上升到第5層并橫移到第1或第5、6列.絕對不允許車位及存入車輛在第4層下方的任一高度懸空停留，以保證安全及其他車位的正常操作.

我們把3層以上的立體車庫稱為多層立體車庫，圖4為升降橫移式多層立體車庫的基本車位結(jié)構(gòu)圖，假設(shè)它由6層8列共48個車位組成.第6層為頂層，像3層立體車庫的頂層車位一樣，只有升降功能，可全部存入車輛；第2～5層為升降橫移雙功能車位，為了便于車輛存取，必須有一列是空位，作為車輛存取的升降通道，所以這32個車位空間只能設(shè)置28個車位，最多存入28輛車；第1層臨近地坪高度，設(shè)置的車位也只有橫移功能，為便于車輛存取、出入，只能設(shè)置7個車位.因此這種存車單元最多只能存入43輛車，比3層立體車庫造價高，有效存車位數(shù)量少，存取車輛效率低.

圖4 升降橫移式多層立體車庫的基本車位結(jié)構(gòu)

當車輛需要存車入庫時，最簡單、快捷的方式是直接將車存入第1層車位，這樣存車、取車用時都最少；當需要將車輛存放在高層車位時，需要車管人員將空車位下方存有車輛的車位向兩邊橫移，騰出空車位下降的通道，然后把空車位下降到臨近地坪的第一層高度，由車主將車輛開入指定的空車位，由車管人員將載入車輛的車位上升到原來的高度，由此完成整個存車過程.從高層車位取車的操作過程與之相反.

車輛存入庫內(nèi)車位處于等待狀態(tài)時，為避免鋼絲繩斷裂、砸壞下面的車輛，在車位升降框架02上部設(shè)置有頂棚鋼構(gòu)橫撐；另外，在車位升降框架02和車位橫移框架01之間可以設(shè)置電磁鐵驅(qū)動的電控或氣動插銷裝置，使01、02框架在沒有相對運動時鎖閉成一體；也可在橫移框架01上設(shè)置手動杠桿、四連桿機構(gòu)，將升降框架02與橫移框架01互鎖連接成一體(圖中沒有標出)，從而減少存入車輛時鋼絲繩的受力，提高存車的安全可靠性.圖4中第6層(頂層)車位雖然只有升降功能，從安全可靠性要求出發(fā)，也需要在固定框架07頂層上設(shè)置相關(guān)固定的安全保護和導(dǎo)向裝置[1].

考慮車位升降框架02落到第1層地坪高度時，框架的底盤距離車庫外地坪尚有一段距離，不利于車輛出入，可將第1層橫移車位框架設(shè)計成過渡車位，讓升降框架嵌入第1層橫移框架內(nèi)，并形成統(tǒng)一底盤高度.這樣，第1層橫移單功能框架，即有獨立的存車功能，也可作為第2至第6層下降或提升時的過渡平臺，提高車輛存取過程中的平穩(wěn)、安全、可靠性.

與3層立體車庫相比，多層升降橫移式立體車庫無需設(shè)置地下車位，便于車庫施工、檢修.但由于車庫高度的增加，車輛存取復(fù)雜且危險程度增加.因此，在車庫的設(shè)計過程中，需要設(shè)計安全保護裝置[7].

隨著多層升降橫移式立體車庫的存車高度和數(shù)量增加，土地的利用率得到了改善.但是高度越高，存車數(shù)量越多，存取車輛的效率就越低，給使用者帶來不便.若一棟樓有幾個單元，也可將一個立體車庫相應(yīng)分為幾個存車單元，這樣車輛存取效率高，車主存取車輛方便.由于每一存取單元都需要留出一列車位作為車位周轉(zhuǎn)時的升降通道，這樣就會降低立體車庫空間車位的有效利用率.另外，每一存車單元層數(shù)越多，車庫的土地利用率越高，但是由于雙功能車位數(shù)量的增加，也會提高造價.因此，需要合理設(shè)計多層立體車庫每一個存車單元的存車高度與數(shù)量.

4 結(jié) 語

升降橫移式立體車庫與現(xiàn)有的垂直升降式、堆垛機巷道式立體車庫相比，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、存取車輛效率較高，且由于車輛可由車主自行駕駛?cè)霂?，省略了專用堆垛機，造價相對較低.但是，因其土地利用率和存取車輛效率之間的矛盾，以及自動化控制水平較低，目前仍不是立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳方案，更加合理的立體車庫結(jié)構(gòu)方案還需要進一步研究.

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[7] 夏建民.一種解決醫(yī)院停車難的創(chuàng)新方案[J].中國醫(yī)院建筑與裝備，2009(1):18-23.