一種立體循環(huán)式自行車停放裝置的設(shè)計(jì)

郭慧東 呂澤鑫

摘 要：針對(duì)數(shù)量日益增多的共享單車以及個(gè)人單車的情況，設(shè)計(jì)了一張立體循環(huán)式自行車停放裝置，可以容量多輛自行車，以節(jié)約占地面積，同時(shí)解決自行車被偷被損壞的問(wèn)題。該裝置實(shí)現(xiàn)了自行車的存取功能。智能控制系統(tǒng)由ARM微控制器（LM3S811主控芯片）與12864LCD顯示模塊構(gòu)成 ，通過(guò)串行方式連接顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制功能，保證存車、取車的準(zhǔn)確性、快速性。

關(guān)鍵詞：立體循環(huán)式;自行車停放;智能控制

0 引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，人們的生活日益豐富。但同時(shí)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，交通擁堵、環(huán)境污染等大城市病日益嚴(yán)重。在國(guó)家倡導(dǎo)環(huán)保生活和綠色交通的大趨勢(shì)下，自行車作為城市出行交通工具之一的自行車，普遍被大眾接受。但由于自行車擺放占用道路資源，為城市交通和市容環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。同時(shí)，自行車隨意擺放，面臨被偷、損壞（人為、自然）的問(wèn)題。因此，合理安排和設(shè)計(jì)一種自行車停車設(shè)施成為一現(xiàn)代城市待解決的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)的此種立體循環(huán)式自行車停放裝置，可容量多輛自行車，節(jié)約占地面積，解決自行車丟失、損壞的問(wèn)題。

1 立體循環(huán)式自行車停放裝置的總體設(shè)計(jì)方案和布局

立體循環(huán)式停車裝置具有突出的節(jié)約空間優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的平放停車方式所占有的用地面積較多，如采用雙層甚至多層的停車裝置，可使土地使用率提高80%-90%，如采用高低錯(cuò)位式的立體停車裝置，單位平方米土地上就可以停放更多的單車。

硬件方面主要是由機(jī)架、托車臺(tái)2、車軌與鎖車裝置3和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置4組成。其中機(jī)架和臺(tái)階1采用螺栓固定在地面上，具有足夠的穩(wěn)定性，能夠確定機(jī)架在承載停車位2和自行車時(shí)具有一定的平衡能力。停車位2用來(lái)承載自行車，以及停車位上安有車軌和鎖車裝置，用來(lái)存放時(shí)固定自行車和取車時(shí)松開自行車，旋轉(zhuǎn)裝置4保證自行車存放方便，自行車停放時(shí)旋轉(zhuǎn)裝置將空托車臺(tái)2旋轉(zhuǎn)至停車口，取車時(shí)，將與取車票相對(duì)性的托車臺(tái)旋轉(zhuǎn)至取車口。控制系統(tǒng)以超市存儲(chǔ)柜為基礎(chǔ)，存好車后會(huì)在出票口彈出一張取車票，取車時(shí)，在識(shí)別口掃描取車票，會(huì)將相對(duì)應(yīng)的車旋轉(zhuǎn)至取車口。如圖1所示

2 立體循環(huán)式自行車停放裝置的部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解

2.1托車臺(tái)及車軌與鎖車裝置

停放裝置的托車臺(tái)底盤長(zhǎng)2000mm，寬700mm，高度1500mm，適用于各種類型的自行車。車軌與鎖車裝置，車軌全長(zhǎng)1200mm，高200mm，車軌開口呈梯形（200mmX70mmX400mm），方便自行車推入車軌，后部車軌呈矩形（800mmX70mm）以便固定住車，不讓其傾倒。鎖車裝置在車軌前面有一感應(yīng)裝置，當(dāng)自行車推至車軌底部時(shí)，這時(shí)車胎觸碰鎖車裝置開關(guān)，將車輪鎖住。當(dāng)取車時(shí)，感應(yīng)裝置收到取車信號(hào)，車鎖將自動(dòng)打開并將自行車彈出。

3 立體循環(huán)式自行車停放裝置的實(shí)施方案

基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理（主要是對(duì)機(jī)構(gòu)平動(dòng)知識(shí)的應(yīng)用）實(shí)現(xiàn)車體的空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程，采用數(shù)控和機(jī)械裝置相配合，采用單片機(jī)輔助控制機(jī)械裝置完成查找空位、鎖車、找車、取車等功能。

本裝置在自行車立體停放裝置門上安裝感應(yīng)裝置，當(dāng)將自行車推到臺(tái)階（1）時(shí)，旋轉(zhuǎn)裝置（4）會(huì)將未停放自行車的托車臺(tái)（2）轉(zhuǎn)下來(lái)，將自行車推到車軌（3）上，自行車會(huì)自動(dòng)滑至托車臺(tái)底部，這時(shí)車胎觸碰鎖車裝置開關(guān)（3），將車輪鎖住。這時(shí)門自動(dòng)關(guān)閉，出票口會(huì)彈出一張取車票，取車時(shí)，旋轉(zhuǎn)裝置（4）會(huì)將自行車轉(zhuǎn)下來(lái)，門自動(dòng)打開，鎖車裝置將鎖打開并將車彈出，以此實(shí)現(xiàn)存車，鎖車，取車功能。

4 立體式自行車停車場(chǎng)控制系統(tǒng)

4.1立體式自行車停車場(chǎng)控制系統(tǒng)組成

立體式自行車場(chǎng)的控制系統(tǒng)由中央控制和門控制電路構(gòu)成，中央控制由微機(jī)構(gòu)成，門控制電路采用lm3s811單片機(jī)作為主控芯片，每個(gè)單片機(jī)可控制多個(gè)停車位。

4.11 LM3S811芯片

ARM處理器不但便宜而且性能較傳統(tǒng)的51單片機(jī)高得多，集成度也大大提高，為單芯片解決方案提供了非常方便的平臺(tái)，在很多場(chǎng)合都可以用一個(gè)芯片就能包容所需的全部資源，同時(shí)ARM處理器具有程序代碼少、功耗低、響應(yīng)速度快、自動(dòng)化程度高、體積小、可根據(jù)需要靈活定制等特點(diǎn)，適合于要求多任務(wù)處理和實(shí)時(shí)的場(chǎng)合。因此本設(shè)計(jì)采用ARM處理器。

本設(shè)計(jì)所用的ARM處理器LM3S811有48個(gè)引腳[3]，其大部分引腳具有復(fù)用功能，如LM3S811的用作JTAG的五個(gè)管腳，同時(shí)也可以作為GPIO使用。

4.1.2硬件總體框圖

5 結(jié)語(yǔ)

立體循環(huán)式自行車停放裝置可以容量多輛自行車，以節(jié)約占地面積，同時(shí)解決自行車被偷被損壞的問(wèn)題。裝置管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了停放裝置的自動(dòng)化運(yùn)行，很大程度提高了管理系統(tǒng)的可靠性、自行車的安全性和運(yùn)行有效性。停放裝置的自動(dòng)化管理最大程度上減少了人工的參與，降低了人為方面造成的失誤和損失，提高了停放裝置的安全性、經(jīng)濟(jì)性、和使用效率。節(jié)約了土地資源提高了城市空間利用率。

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