大轎廂垂直升降式停車設(shè)備的研發(fā)

余秋英

（廣州廣日智能停車設(shè)備有限公司，廣東 廣州511447）

隨著汽車保有量持續(xù)高速增長，城市停車位供需矛盾突出[1]。機(jī)械式立體車庫作為解決城市靜態(tài)交通問題的重要手段，其優(yōu)勢(shì)不言而喻[2]。大轎廂式停車庫屬于新型垂直升降停車設(shè)備，結(jié)合了垂直升降式停車設(shè)備及平面移運(yùn)式停車設(shè)備的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了升降與橫移同時(shí)運(yùn)行，具有傳輸效率高、車位數(shù)量多、布置方便等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的垂直升降類停車設(shè)備設(shè)計(jì)常使用梳齒式搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，容易出現(xiàn)行走不穩(wěn)定的狀況[3]，且梳齒架易變性且停放方式不美觀。針對(duì)上述問題，作者設(shè)計(jì)了一種高速、平面停放式的大轎廂垂直升降停車設(shè)備，圓滿解決了上述問題。

1 大轎廂垂直升降式停車設(shè)備概述

大轎廂垂直升降式停車設(shè)備，通過在轎廂升降平臺(tái)上設(shè)置橫移導(dǎo)軌，將橫移車、載車裝置、智能搬運(yùn)器與轎廂升降機(jī)集成一體，成為具有垂直升降、水平橫移、水平縱移、車輛拾取與放置的一體化庫內(nèi)輸送與存取系統(tǒng)，適用于地上、地下或半地上式車庫建設(shè)，如圖1 所示。

圖1 車庫方案圖

2 大轎廂垂直升降式停車庫設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 庫內(nèi)輸送及出入口設(shè)計(jì)

庫內(nèi)輸送主要取決于轎廂升降平臺(tái)的垂直運(yùn)行時(shí)間（t1）、橫移時(shí)間（t2）、載車裝置與轎廂升降平臺(tái)的到位及聯(lián)接互鎖時(shí)間（t3）、智能搬運(yùn)器由載車裝置駛至停車位進(jìn)行車輛存取并返回至載車裝置的時(shí)間（t4），轎廂升降平臺(tái)垂直運(yùn)行時(shí)間（t1）與橫移車運(yùn)行時(shí)間（t2）是并行的，取最大值計(jì)算。庫內(nèi)輸送時(shí)間總和Ta1=t1+（t2）+t3+t4。

設(shè)車庫門開啟時(shí)間（t7）、司機(jī)停車并離開入口時(shí)間（t8）、停車平臺(tái)運(yùn)行（t9）、庫內(nèi)門開啟時(shí)間（t10），則滿足智能搬運(yùn)器進(jìn)入停車平臺(tái)取車條件時(shí)，出入口停車時(shí)間總和Tb1=t7+t8+t9+t10。

2.2 轎廂升降機(jī)設(shè)計(jì)

轎廂升降機(jī)在長度、高度兩個(gè)維度的擴(kuò)充設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)大轎廂垂直升降式停車設(shè)備從3 層至25 層、從2 列至6 列的配置要求。

2.2.1 提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用二部變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)四組卷上鏈輪，帶動(dòng)四組提升鏈條垂直運(yùn)行，鏈條一端懸掛著轎廂平臺(tái)，另一端懸掛著對(duì)重裝置。轎廂平臺(tái)設(shè)置在巷道中間，對(duì)重裝置、垂直導(dǎo)軌分設(shè)在巷道兩側(cè)。在轎廂平臺(tái)端的底部、頂部、對(duì)重端的底部分別設(shè)置緩沖器，如圖2 所示。每部變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)二組卷上鏈輪，通過齒輪同步裝置，實(shí)現(xiàn)四組卷上鏈輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轎廂平臺(tái)在四組鏈條的牽引和四組垂直導(dǎo)軌的導(dǎo)引下，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2.2 轎廂平臺(tái)結(jié)構(gòu)及剛性

轎廂平臺(tái)由橫梁、縱梁、立柱、斜撐組成排架，再聯(lián)接成箱式框架結(jié)構(gòu)，在長度方向敷設(shè)兩條橫移導(dǎo)軌，提升吊點(diǎn)設(shè)置于轎廂平臺(tái)的四角，如圖3 所示。當(dāng)列間最大距離變化時(shí)，轎廂升降平臺(tái)長度L 隨之變化，帶動(dòng)轎廂升降平臺(tái)高度發(fā)生變化。轎廂平臺(tái)剛性設(shè)計(jì)可采用ANSYS 系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算，在滿足轎廂平臺(tái)剛性前提下，盡可能減少轎廂升降平臺(tái)的自重，減少轎廂升降平臺(tái)的高度尺寸。

2.2.3 轎廂平臺(tái)平層鎖定功能設(shè)計(jì)

平層時(shí)，載車裝置為智能搬運(yùn)器搭建至任意停車位、出入口的橋梁，載車裝置運(yùn)行至目的層、目的列上方時(shí)，其上四組鉤臂呈開啟狀態(tài)，轎廂平臺(tái)慢速下降，四組鉤臂吊掛在巷道兩側(cè)結(jié)構(gòu)梁上，轎廂平臺(tái)與載車裝置完全分離，智能搬運(yùn)器駛出或駛?cè)胼d車裝置時(shí)，轎廂平臺(tái)端重量無任何變化，提升介質(zhì)無拉伸變化，實(shí)現(xiàn)0 mm 平層精度。

圖2 大轎廂升降機(jī)示意圖

圖3 轎廂升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

2.2.3.1 提升介質(zhì)安全倍率校驗(yàn)

轎廂升降機(jī)設(shè)置于車庫內(nèi)，提升介質(zhì)安全倍率應(yīng)大于5。設(shè)轎廂平臺(tái)重G1、橫移車重G2、載車裝置重G3、智能搬運(yùn)器重G4、最大適停車重G5，則轎廂升降平臺(tái)端最大重量G=G1+G2+G3+G4+G5，提升介質(zhì)最大靜拉力F1=G1/4+L（G2+G3+G4+0.6×2×G5）×（2N-1）/4N，其中N為列數(shù)。單對(duì)重重量GG=G1/2+K（L×（G2+G3+G4+0.6×2×G5）*（2N-1）/2N），K選擇為0.4～0.5，提升介質(zhì)最大靜拉力F2=GG/2，提升介質(zhì)最小破斷拉力應(yīng)滿足FP/F1≥5，F(xiàn)P/F2≥5，如圖2 所示。

2.2.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型

轎廂平臺(tái)位于最頂層、最底層時(shí)，橫移車與載車裝置、智能搬運(yùn)器等在轎廂平臺(tái)位置，載車裝置及其上部件處于平層分離狀態(tài)，綜合分析進(jìn)行不同工況組合驗(yàn)算，合理配比對(duì)重，保證系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)路線具有足夠的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行能力，還需考慮系統(tǒng)起動(dòng)加速運(yùn)行的慣性力。

2.3 智能搬運(yùn)器

智能搬運(yùn)器具有自主行走機(jī)構(gòu)，無須任何其他介質(zhì)，通過與汽車輪胎接觸，直接完成汽車的拾取、放置與搬運(yùn)。搬運(yùn)器是存取交換技術(shù)的載體，其結(jié)構(gòu)及工作原理決定著停車位的表面結(jié)構(gòu)、最小停車空間、收容車輛大小及存取交換車輛能力。輸送帶交換式搬運(yùn)器可實(shí)現(xiàn)在光整平面上進(jìn)行車輛存取，如圖4 所示。汽車靜止停放在光整平面上，搬運(yùn)器沿車長方向由汽車底盤進(jìn)入，兩組機(jī)械臂與兩組輸送帶裝置從一組車輪的前后進(jìn)行觸壓車輪后，搬運(yùn)器行走系統(tǒng)、輸送帶系統(tǒng)以及機(jī)械臂臺(tái)車同時(shí)動(dòng)作，將一組車輪取至搬運(yùn)器輸送帶上，搬運(yùn)器繼續(xù)向車長方向運(yùn)行，觸壓第二組車輪后，搬運(yùn)器三套系統(tǒng)再次同時(shí)動(dòng)作，將汽車的第二組車輪取至搬運(yùn)器輸送帶上，此時(shí)汽車的四組車輪完全放置在搬運(yùn)器輸送帶上，并進(jìn)行搬運(yùn)輸送。

圖4 停車位表面及停車動(dòng)作圖

2.4 停車位及主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

停車位布置在巷道兩側(cè)，可單列或重列布置，停車位表面結(jié)構(gòu)為光整平面，停車位凈空高度較低。車庫易于模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)并排并列設(shè)置，靈活多樣，車庫主體通常采用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)或鋼混結(jié)構(gòu)。停車位樓板結(jié)構(gòu)受力按4.0 kN/m2設(shè)計(jì)，主體框架可采用PKPM 建模進(jìn)行受力驗(yàn)算。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)大轎廂垂直升降式立體停車技術(shù)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行梳理，為今后同類型設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)及參考。同時(shí)，作者針對(duì)轎廂式升降機(jī)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)等重點(diǎn)領(lǐng)域的概況總結(jié)，得出如下結(jié)論：①大轎廂垂直升降停車設(shè)備易于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化組合、易高易低，升降運(yùn)行與橫移運(yùn)行同時(shí)并行，縮短庫內(nèi)車輛存取時(shí)間，提高車庫運(yùn)行效率；②采用輸送帶交換式汽車搬運(yùn)器，實(shí)現(xiàn)將車輛停放在光整的純平面上，停車位平整潔，停車泊位終身免維護(hù)。