基于新型智能調(diào)度算法的互聯(lián)網(wǎng)機(jī)械式輔助停車(chē)裝置設(shè)計(jì)

薛紅霞 龐偉業(yè) 陳萌琪 帖家豪 王東杰

摘要：小型的單體式方便預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)安裝的機(jī)械輔助停車(chē)裝置的空間利用率不夠高，而大型的整體式機(jī)械輔助停車(chē)裝置則需要較多的安裝施工時(shí)間，占用場(chǎng)地和車(chē)位的時(shí)間以及對(duì)交通的影響來(lái)說(shuō)是十分嚴(yán)重的。因此本文設(shè)計(jì)一種拼裝式的，施工便捷的中/小型式的機(jī)械輔助停車(chē)裝置，它能夠在狹窄的老式住宅小區(qū)，或者是新設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)中進(jìn)行快速的改造施工，如在上班時(shí)間進(jìn)行施工等，減少對(duì)業(yè)主/車(chē)主的干擾，和對(duì)交通的堵塞，避免對(duì)居民的生活產(chǎn)生過(guò)大的不便和施工噪音等。同時(shí)，它需要有較高的空間利用率，相比較傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能停放更多的車(chē)輛，并且需要做到高度自動(dòng)化/智能化，即停車(chē)的車(chē)主只需要較少的操作步驟與動(dòng)作即可以完成停車(chē)存放的目的，而且還要有較高的調(diào)度效率和調(diào)度速度，存/取車(chē)的排隊(duì)時(shí)間盡量通過(guò)優(yōu)化程序和動(dòng)作順序進(jìn)行節(jié)約，減少車(chē)主的等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)較高的人機(jī)交互效率。

關(guān)鍵詞：小型機(jī)械輔助停車(chē)裝置;智能調(diào)度;互聯(lián)網(wǎng)+人工交互

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）10-0057-03

0引言

傳統(tǒng)的小型機(jī)械輔助停車(chē)裝置，需要預(yù)留出一個(gè)到兩個(gè)左右的空位用于調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)，使得二層的車(chē)能夠在不需要取出一層的車(chē)的情況下被取出來(lái)[1-2]，或者是使用這種成本更為低廉的不需要錯(cuò)讓調(diào)度的小型機(jī)械輔助停車(chē)裝置，但是人機(jī)交互功能更加不便，必須取出一層的車(chē)輛才可以停放或者是取出二層的車(chē)輛。在單個(gè)車(chē)位的小型機(jī)械式輔助停車(chē)裝置中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)都需要設(shè)置不同的上下錯(cuò)讓裝置并留出錯(cuò)讓的空位，需要為了減少調(diào)度時(shí)間和增大運(yùn)行效率留出足夠的空位。

因此本文提出一種拼裝式的、施工便捷的中/小型式的機(jī)械輔助停車(chē)裝置，它能夠在狹窄的老式住宅小區(qū)，或者是新設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)中進(jìn)行快速的改造施工。相比較傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能停放更多的車(chē)輛，并且需要做到高度自動(dòng)化、智能化，即停車(chē)的車(chē)主只需要較少的操作步驟與動(dòng)作即可以完成停車(chē)存放的目的，而且還要有較高的調(diào)度效率和調(diào)度速度，存/取車(chē)的排隊(duì)時(shí)間盡量通過(guò)優(yōu)化程序和動(dòng)作順序進(jìn)行節(jié)約，減少車(chē)主的等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)較高的人機(jī)交互效率[3-4]。

1初步框架與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1支撐結(jié)構(gòu)

轎廂的重量通過(guò)兩根帶主伸縮桿的剛性懸架傳遞給帶反行程自鎖電機(jī)剎車(chē)的槽輪轉(zhuǎn)向架，再傳遞到約束滑環(huán)上，懸架剛性連接在轎廂上的兩個(gè)鉸鏈接處，再通過(guò)

作者簡(jiǎn)介：薛紅霞（1972—），女，甘肅天水人，大專(zhuān)，工程師，研究方向：建筑工程。

轉(zhuǎn)向架和它的4個(gè)槽輪將重量傳遞給環(huán)形導(dǎo)軌，再傳遞到導(dǎo)軌大梁上，最終傳遞給2根垂直主支柱。轎廂底板采用框架結(jié)構(gòu)上架2.4 mm厚的304鋼板，框架梁采用50 mm×50 mm長(zhǎng)寬，1.8 mm厚的304方管，斜拉穩(wěn)定柱采用50 mm×25 mm長(zhǎng)寬，1.8 mm厚的304方管，垂直主支柱采用50 mm×50 mm長(zhǎng)寬，2.4 mm厚的不銹鋼方管，橫梁與主支柱一樣，軌道支撐件采用鑄造制造，所有零件采用24 mm直徑螺栓連接，彈簧圈，墊片與雙螺母緊固。環(huán)形軌道采用202 mm直徑，2.4 mm厚304圓管通過(guò)冷彎，氣保焊連接。

通過(guò)伸縮式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)[5]和向道路上方在保持凈空高度的同時(shí)借用更高的高度空間，來(lái)做到在原有一個(gè)車(chē)位的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)三輛車(chē)的存放和無(wú)錯(cuò)讓調(diào)度運(yùn)動(dòng)。有一個(gè)可動(dòng)車(chē)位將會(huì)被支撐液壓桿伸出支撐在公路上方，即借位存放，并在下方保持一定的凈空高度，凈空高度由小區(qū)的交通狀況確認(rèn)，可以通過(guò)大型9座越野車(chē)為參考，如圖1、圖2所示。

1.2車(chē)輛存放結(jié)構(gòu)

車(chē)輛存放結(jié)構(gòu)由存車(chē)轎廂，伸縮推板，車(chē)輛輪胎加緊固定器組成。如圖為存車(chē)轎廂，存車(chē)轎廂底板上設(shè)置有帶輪的推板，由電動(dòng)推桿負(fù)責(zé)退出和收回，作用是伸出推板至路面上，車(chē)輛開(kāi)上去后，人熄火鎖車(chē)離開(kāi)，由加緊固定器加緊輪胎固定車(chē)輛，隨后托板收收回至轎廂中，縮短車(chē)主的停車(chē)時(shí)間，更加節(jié)約空間和提高利用率[6]。

1.3運(yùn)動(dòng)約束結(jié)構(gòu)

如圖3，運(yùn)動(dòng)約束結(jié)構(gòu)由滑環(huán)和槽輪轉(zhuǎn)向架組成。它們負(fù)責(zé)傳遞轎廂的重量到滑環(huán)上并起到約束運(yùn)動(dòng)軌跡的作用。剎車(chē)由減速器和齒輪以及齒環(huán)兼任，通過(guò)蝸輪蝸桿減速器的反行程自鎖來(lái)完成。

2動(dòng)力部分設(shè)計(jì)

2.1電動(dòng)機(jī)

由于實(shí)物的供電需要滑環(huán)和取電刷，采用遙控控制，為了安全和電氣絕緣設(shè)計(jì)，選用直流永磁電機(jī)，同時(shí)永磁直流電機(jī)在近來(lái)因?yàn)橄⊥劣来朋w技術(shù)的進(jìn)步和量產(chǎn)，功率轉(zhuǎn)速或功率扭矩有所提高，同時(shí)價(jià)格下降，在經(jīng)濟(jì)性上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2.2減速器

由于設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是一種費(fèi)力杠桿，所以說(shuō)應(yīng)設(shè)計(jì)使用高減速比和高扭矩輸出的減速器，同時(shí)，由于減速器和齒輪齒環(huán)需要兼做剎車(chē)功能和鎖止機(jī)構(gòu)，所以需要一級(jí)蝸輪蝸桿減速器，同時(shí)傳動(dòng)壓力角需要反行程自鎖來(lái)兼任。因此設(shè)計(jì)并定制齒輪兩級(jí)，蝸輪蝸桿一級(jí)共三減速的脂潤(rùn)滑減速器，總傳動(dòng)比為800，輸出轉(zhuǎn)速2.25 r/min，輸出最大扭矩85 N`m，如圖4所示。

2.3齒輪與齒環(huán)

工作齒輪：采用類(lèi)行星輪系，太陽(yáng)輪為5模60齒，行星輪為5模16齒，45鋼鑄造，銑削成型，傳動(dòng)壓力角20°，變位系數(shù)為零，表面高頻淬火，硬度HB300。

實(shí)物如圖5所示，由于是縮比實(shí)物，采用大齒輪替代齒環(huán)，由于加工問(wèn)題和費(fèi)用，沒(méi)有采用腹板式和分體齒輪。

3系統(tǒng)電路與實(shí)物模型

3.1備份控制電路及功率電路

備份控制電路由控制面板，控制繼電器組成，為了保證不銹鋼面板電氣安全，使用低壓電12 V進(jìn)行繼電控制，然后再由12 V小型繼電器去控制功率繼電器和遙控繼電器。三個(gè)轎廂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和獨(dú)立/聯(lián)動(dòng)控制，所有電推桿的伸出和縮回，均可以通過(guò)面板和備份電路進(jìn)行手動(dòng)控制。

功率電路由24 V電機(jī)驅(qū)動(dòng)降壓器，12 V電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)降壓器，大功率油浸繼電器組成，降壓器將220 V 50 Hz單相交流電降壓至24 V或12 V直流電，供應(yīng)至兩個(gè)銅環(huán)上，遙控繼電器和各電機(jī)，電推桿從上通過(guò)電刷取電，并被遙控繼電器和正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路控制來(lái)達(dá)到所對(duì)應(yīng)的功能動(dòng)作。

3.2手機(jī)客戶(hù)端與UI設(shè)計(jì)

3.2.1手機(jī)客戶(hù)端

（1）注冊(cè)和綁定用戶(hù)信息上傳至服務(wù)器，上傳駕駛證行駛證認(rèn)證車(chē)主，并進(jìn)行人臉識(shí)別，方便“刷臉取車(chē)”;（2）實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前空余車(chē)位的數(shù)量，位置，并進(jìn)行存車(chē)或取車(chē)導(dǎo)引;（3）一鍵存取車(chē)，注冊(cè)認(rèn)證過(guò)后只需要在App上進(jìn)行不超過(guò)兩秒的操作，車(chē)主即可鎖車(chē)離開(kāi)，剩下的工作自動(dòng)化完成。

3.2.2UI設(shè)計(jì)

應(yīng)用Mqtt協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器交互，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用相關(guān)代碼。

3.3云服務(wù)器，控制器與IC卡

云服務(wù)器需要具備的功能有：消息訂閱與發(fā)布（MQTT 服務(wù)），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用戶(hù)信息、車(chē)庫(kù)信息等）。控制器具有網(wǎng)絡(luò)模塊，可上傳用戶(hù)信息、車(chē)位信息等。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的控制信息控制機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)根據(jù)IC卡信息控制機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。IC卡模塊具有圖像識(shí)別、車(chē)輛存取邏輯的優(yōu)化、相關(guān)傳感器編程等功能。

3.4實(shí)物模型（如圖6）

4結(jié)論

在單個(gè)車(chē)位的小型機(jī)械式輔助停車(chē)裝置中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)都需要設(shè)置不同的上下錯(cuò)讓裝置并留出錯(cuò)讓的空位，而占用一整排車(chē)位的整體式復(fù)式機(jī)械輔助停車(chē)裝置，則可以極大地節(jié)省需要錯(cuò)讓所留出的空位數(shù)量，但是仍需要為了減少調(diào)度時(shí)間和增大運(yùn)行效率留出足夠的空位。而空間利用率非常高且效率也非常高的整體式機(jī)械停車(chē)樓，則因?yàn)檫^(guò)于昂貴的成本和停車(chē)單價(jià)，以及漫長(zhǎng)的施工周期而得不到大量運(yùn)用，而且，這種停車(chē)樓并不適用于小區(qū)改造或者是新建小區(qū)規(guī)劃，并且其效率也達(dá)不到早晚上下班高峰的運(yùn)行需求。因此本文設(shè)計(jì)的新型中/小型式的機(jī)械輔助停車(chē)裝置，它能夠在狹窄的老式住宅小區(qū)，或者是新設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)中進(jìn)行快速的改造施工，如在上班時(shí)間進(jìn)行施工等，減少對(duì)業(yè)主/車(chē)主的干擾以及對(duì)交通的堵塞，避免對(duì)居民的生活產(chǎn)生過(guò)大的不便和施工噪音等。具有較高的空間利用率，相比較傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能停放更多的車(chē)輛，并且需要做到高度自動(dòng)化/ 智能化，即停車(chē)的車(chē)主只需要較少的操作步驟與動(dòng)作即可以完成停車(chē)存放的目的。本文采用模塊化拼裝設(shè)計(jì)，相鄰車(chē)位共用支撐柱/梁。降低施工安裝時(shí)間和難度。使用新的運(yùn)動(dòng)調(diào)度結(jié)構(gòu)，使得可以不必設(shè)計(jì)預(yù)留用于錯(cuò)讓調(diào)度的空位，實(shí)現(xiàn)空間利用率最大化。

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The Internet Based on New Intelligent Scheduling Algorithm of Mechanical Parking Auxiliary Unit Design

XUE Hongxia1，PANG Weiye2，CHEN Mengqi3，TIE Jiahao2，WANG Dongjie2

（I.Qin'an County Water Supply Company，Tianshui Gansu 741600;

2.Lanzhou University of Technology School of Computer Communication，Lanzhou Gansu 730050;

3.Lanzhou University of Technology School of Civil Engineering，Lanzhou Gansu 730050）

Abstract：The space utilization rate of the small single-piece mechanical auxiliary parking device that is convenient for prefabricated on-site installation is not high enough，while the large-scale integral mechanical auxiliary parking device requires more installation and construction time，occupying the space and parking space，and the impact on traffic. It is very serious. Therefore，this paper designs an assembled and convenient medium/small-sized mechanical auxiliary parking device，which can be used for rapid renovation and construction in narrow old residential quarters or newly designed residential quarters，such as during working hours. Construction，etc.，to reduce interference to owners/car owners and traffic jams to avoid excessive inconvenience and construction noise to residents' lives.Sounds and so on. At the same time，it needs to have a higher space utilization rate，can park more vehicles than the traditional structural design，and needs to be highly automated/intelligent，that is the parking owner only needs fewer operating steps and actions. To achieve the purpose of parking and storage，but also to have a higher scheduling efficiency and scheduling speed，the queuing time of the storage/retrieval car should be saved as far as possible by optimizing the program and the sequence of actions，reducing the waiting time of the car owner，and achieving higher human-computer interaction efficiency.

Keywords：small mechanical auxiliary parking device;intelligent dispatching;internet plus human interaction