一種智能立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)

趙鵬 胡志強(qiáng) 黃傳輝 許曉強(qiáng) 高婷婷 吳濛濤 李鵬

摘? ?要：隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展和建筑用地的減少，汽車(chē)保有量急速增長(zhǎng)和停車(chē)難矛盾日益嚴(yán)重，大力發(fā)展機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備是緩解矛盾的有效途徑。本作品針對(duì)老舊小區(qū)的特點(diǎn)，在研究國(guó)內(nèi)外的立體車(chē)庫(kù)先進(jìn)技術(shù)和吸收中國(guó)華容道解法基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款華容道智能立體車(chē)庫(kù)，在較小的土建成本下實(shí)現(xiàn)更大的車(chē)輛容納能力，可以實(shí)現(xiàn)一鍵式存取，提高了存取效率，真正實(shí)現(xiàn)了老舊場(chǎng)所車(chē)位的立體化改造，符合國(guó)家老舊小區(qū)政治改造政策。

關(guān)鍵詞：老舊小區(qū)? 立體車(chē)庫(kù)? 華容道? 智能化

中圖分類號(hào)：TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0101-03

我國(guó)老舊場(chǎng)所建設(shè)時(shí)“快餐化”傾向嚴(yán)重，使得現(xiàn)今老舊場(chǎng)所普遍存在設(shè)施陳舊功能退化現(xiàn)象。其中老舊場(chǎng)所的停車(chē)場(chǎng)就因先天設(shè)計(jì)不合理，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，進(jìn)行停車(chē)場(chǎng)擴(kuò)建困難，并且隨著汽車(chē)保有量的不斷上升，老舊場(chǎng)所的停車(chē)位已經(jīng)無(wú)法滿足人們的停車(chē)需求，因此設(shè)計(jì)一種能夠在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多輛汽車(chē)停放的立體車(chē)庫(kù)顯得非常重要。

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)各種特定的場(chǎng)合，展開(kāi)了大量的研究。有對(duì)智能車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)提出概念和方案[1-3]。中冶南方工程有限公司[4]優(yōu)化設(shè)計(jì)了取車(chē)旋轉(zhuǎn)盤(pán)。李俊杰的智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)人機(jī)交互軟件[5]。蘇鵬波研發(fā)的智能立體車(chē)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)[6]。華北理工大學(xué)王新研究分析的智能立體車(chē)庫(kù)存取模式[7]對(duì)于智能立體車(chē)庫(kù)[8]有較良好的改善，并開(kāi)展了監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究[9]。本文設(shè)計(jì)了一種用于解決老舊小區(qū)停車(chē)難的智能立體車(chē)庫(kù)，包括立體車(chē)庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車(chē)庫(kù)的工作原理，車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)。

1? 車(chē)庫(kù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)立體車(chē)庫(kù)正常工作需滿足車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和取車(chē)模式設(shè)計(jì)。車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)有4種：九宮格式[10]、垂直循環(huán)式[11]、回轉(zhuǎn)式[12]以及升降橫移式[13]等。取車(chē)模式有兩種實(shí)現(xiàn)方式：傳統(tǒng)取車(chē)系統(tǒng)和智能取車(chē)系統(tǒng)[14-16]。

華容道智能立體車(chē)庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示包括：立體車(chē)庫(kù)的框架、載車(chē)板機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)、鋼絲繩支撐機(jī)構(gòu)和防擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中立體車(chē)庫(kù)框架主要是鋼結(jié)構(gòu)，由前立柱、后立柱、橫梁、縱梁和加強(qiáng)筋組成;載車(chē)板機(jī)構(gòu)主要由載車(chē)板邊框和波紋鋼板組成;動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和卷筒組成。

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在針對(duì)老舊小區(qū)特點(diǎn)和各類立體車(chē)庫(kù)建模分析的基礎(chǔ)上確定。本設(shè)計(jì)為升降橫移類機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備，在吸取中國(guó)古代華容道游戲解法基礎(chǔ)上確定了載車(chē)板及其運(yùn)動(dòng)形式，正二層與負(fù)一層做垂直升降運(yùn)動(dòng)，正一層（地面層）做水平橫移運(yùn)動(dòng)。首先用solidworks對(duì)立體車(chē)路進(jìn)行了三維立體設(shè)計(jì)，并對(duì)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，確定了各個(gè)載車(chē)板的運(yùn)動(dòng)順序。車(chē)庫(kù)整體結(jié)構(gòu)如圖車(chē)庫(kù)運(yùn)動(dòng)方式流程圖如圖2所示。

2? 車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 PLC電氣控制電路

系統(tǒng)控制核心采用PLC，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入口和16個(gè)輸出口，還有一個(gè)串口，在輸入口X0-X16引腳依次連接了16個(gè)磁性傳感器，用來(lái)檢測(cè)車(chē)位是否到指定位置，如果車(chē)位到位，磁性傳感器工作，發(fā)出低電平給PLC控制電機(jī)停止。

PLC的輸出口Y0-Y17連接16路繼電器，繼電器連接電機(jī)，M1M2是橫移電機(jī)，M3-M8是升降電機(jī)，每個(gè)電機(jī)使用兩組繼電器接口，但連接方式相反，這樣能形成不同的電流方向，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，完成車(chē)位不同方向的移動(dòng)。

PLC的串口連接的是觸摸屏，用戶在觸摸屏的用戶界面操作，利用RS485通訊方式，通過(guò)串口將觸摸屏指令發(fā)送給PLC，PLC按指令控制Y0-Y17的輸出方式，控制對(duì)應(yīng)的繼電器接口，從而控制對(duì)應(yīng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了智能化的一鍵存取車(chē)?？刂齐娐啡鐖D3所示。

2.2 電機(jī)和傳感器安裝分布

電機(jī)和傳感器安裝分布如圖4所示，圖中M代表電機(jī)，X代表限位開(kāi)關(guān)，X0-X3限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)車(chē)位的橫移，X0-X3限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)車(chē)位的升降，以M3為例，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)提升車(chē)位，上升到指定位置后，X4發(fā)出低電平觸發(fā)信號(hào)，PLC輸入口接收信號(hào)后，就會(huì)改變輸出口Y4的輸出狀態(tài)，停止M3電機(jī)的運(yùn)行，使車(chē)位穩(wěn)定懸停，其他限位開(kāi)關(guān)運(yùn)行流程與X4相同，都是一旦車(chē)位到位，就使電機(jī)失電停止運(yùn)行。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的華容道智能立體車(chē)庫(kù)成本較低，可與廠家聯(lián)系，銷(xiāo)售給不同的停車(chē)場(chǎng)所;其次該產(chǎn)品占地面積小、取車(chē)效率高，工作穩(wěn)定品質(zhì)可靠，更符合老舊場(chǎng)所車(chē)位立體化改造的需求;同時(shí)，配備了人機(jī)交互系統(tǒng)，用戶只需點(diǎn)擊觸摸屏選擇想要停放的停車(chē)位，即可實(shí)現(xiàn)一鍵式存取車(chē)輛，極大便利了廣大車(chē)主、用戶的使用。華容道智能立體車(chē)庫(kù)真正實(shí)現(xiàn)了老舊場(chǎng)所車(chē)位立體化的改造，作為停車(chē)設(shè)備，它可以緩解停車(chē)難問(wèn)題，在同等的土地面積上創(chuàng)造更多的停車(chē)位數(shù)量，作為老舊場(chǎng)所車(chē)位立體化改造的工具，它不需要額外的改造面積，只需要在原有地面車(chē)位上進(jìn)行改造即可實(shí)現(xiàn)，符合老舊場(chǎng)所零散面積改造的要求，而且本產(chǎn)品具有一鍵式操作系統(tǒng)，適合普通用戶的操作和使用;本作品主要由機(jī)械和控制部分組成，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，改造成本較低廉，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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