基于TRIZ旋轉(zhuǎn)式停車場創(chuàng)新設(shè)計

王沖霄 王沖宇

（1.江西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南昌 330024；2.東北大學(xué)，沈陽 110819）

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)增長，汽車等代步工具逐步進入家庭視野。相比之下，停車設(shè)施建設(shè)明顯落后，導(dǎo)致停車位供求矛盾明顯尖銳，停車難問題凸顯?，F(xiàn)代城市地面與上空被建筑物與高架橋充斥，各類設(shè)施占用土地資源較多，合理規(guī)劃顯得尤為重要。因此，有效開發(fā)地下空間和地面上層空間成為解決可利用土地資源短缺的重要手段。

1 新型停車場問題概述

隨著車位需求劇增，現(xiàn)有停車場已不能解決面臨的問題。因此，除了最常見的傳統(tǒng)停車場外，其他各類型停車場應(yīng)運而生。設(shè)計新型停車場的主要難題是提升土地資源利用率。在結(jié)構(gòu)上，目前市場上的停車場以平地為主，昂貴的立體式停車場為輔[1]。因此，在考慮設(shè)計要求占地小、車容量大的停車場結(jié)構(gòu)的同時，還可對現(xiàn)有停車場進行改進。

1.1 傳統(tǒng)停車場的弊端

針對老式停車場所存在的缺陷，可以從現(xiàn)在傳統(tǒng)停車場的已有問題入手，梳理問題中隱含的邏輯鏈及其形成的機制，再從梳理的邏輯鏈中找到可能改進新型停車場所有突破點，最終從所有突破點中找出“最優(yōu)”的突破點作為解決新型停車場創(chuàng)新的關(guān)鍵。老式停車場都存在實用性低及機械結(jié)構(gòu)不完善的問題，若要滿足現(xiàn)有需求則需摒棄傳統(tǒng)理念，需設(shè)計以增強機械穩(wěn)定性和提高實用性為核心的新型停車場設(shè)計。

1.2 IFR創(chuàng)建

創(chuàng)新過程就是一種追求理想化的過程，將“理想化”“理想度”和“最終理想解”等概念引入到發(fā)明問題解決理論（Theory of Inventive Problem Solving，TRIZ）中，目的是克服思維慣性、開拓研發(fā)人員的創(chuàng)新思維、不斷拓展解決問題可用的資源[2]。目前，停車場的主要問題在于新型結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、傳統(tǒng)停車場的沖突以及資源的合理利用，結(jié)合停車場出現(xiàn)的問題，可得出最終理想解（Ideal Final Result，IFR），如表1所示。

表1 最終理想解

2 新型停車場設(shè)計方案分析

解決問題的過程就是針對問題模型利用中間工具找到解決方案的模型，再把解決方案模型轉(zhuǎn)化為本領(lǐng)域題解的過程。在這一過程中，要把分析的重點放在問題產(chǎn)生的原因上，通過理順關(guān)系鏈并充分利用資源來找到最優(yōu)解。目前，傳統(tǒng)平面式停車場使用率逐漸降低，出現(xiàn)了通過一定技術(shù)手段建立的立體停車場。通過分析新型停車場結(jié)構(gòu)得出需要重點解決的問題包括提高土地利用率、保證車輛安全、造價成本低且設(shè)計能被普遍接受。

2.1 技術(shù)沖突

技術(shù)沖突是一個系統(tǒng)作用的同時導(dǎo)致的有用及有害兩種結(jié)果以及有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致的一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。因此，技術(shù)沖突常表現(xiàn)為在一個系統(tǒng)下兩個子系統(tǒng)之間的沖突。

通過一系列的調(diào)查積累了相關(guān)的工程知識，因此決定使用TRIZ方法達到以下兩個目的[3]：第一，把一個用一般方式描述的問題轉(zhuǎn)化為特定的技術(shù)目標(biāo)；第二，運用沖突矩陣實現(xiàn)對特定目標(biāo)的創(chuàng)新。通過以上技術(shù)沖突分析發(fā)現(xiàn)，只要將地上地下資源同時利用就可節(jié)省更多的空間。

2.2 結(jié)合九屏圖確立初步方案

基于TRIZ的九屏圖分析方法可以關(guān)注系統(tǒng)的整體性、動態(tài)性、關(guān)聯(lián)性，把問題劃分為現(xiàn)實和想象兩部分，從多個維度考慮問題，全方面得出理想停車場的模型及其主要需求，從而建立小型旋轉(zhuǎn)式停車場的初步模型。

2.3 產(chǎn)品原理

與傳統(tǒng)車庫相比，旋轉(zhuǎn)式停車場能夠更加有效地保證人身和車輛安全，目前在眾多停車場中從未出現(xiàn)過與其相似的類型。旋轉(zhuǎn)式停車場以停車場為基本理念，利用類似摩天輪的外觀和原理進行創(chuàng)新設(shè)計，是一種利用空間資源立體停放車輛以節(jié)省土地并最大化利用資源的一種新型停車方式。產(chǎn)品所選用的主要發(fā)明原理為預(yù)加反作用原理、維數(shù)變化原理、中介物原理和動態(tài)化原理。

2.4 系統(tǒng)功能分析

新系統(tǒng)開發(fā)前需確定系統(tǒng)需要完成或?qū)崿F(xiàn)的主要功能，并且將主要功能分解為子功能。在新型停車場的問題中，系統(tǒng)需要完成的主要功能為節(jié)省空間、提高資源利用率。具體需求的系統(tǒng)功能如下。

2.4.1 增大車庫容積率

立體結(jié)構(gòu)車庫免除了修建坡道和匝道設(shè)計，車輛的存取主要由吊筐、托盤和支架的升降或橫移動作來完成，各層車架之間的高度均可按車體的安全高度進行設(shè)計施工，從而使單車存放的平均占有空間和占地面積達到最小，有效提高了土地利用率[4]。

2.4.2 提升經(jīng)濟轉(zhuǎn)化率

立體停車平面占地面積少，主要向垂直方向發(fā)展，工程費用較一般車庫高10%～30%，但可以省去大量的土地使用費開支等。立體車庫運行只需要很少的管理人員，且存取過程的能耗較小，投資回收的年限較短。對制造企業(yè)而言，車庫的利潤可達到15%～20%。

2.4.3 提高自動化程度

立體車庫采用自動化智能控制，與自動生產(chǎn)線、自動倉庫等模式相同，存車和取車過程能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，全程由傳感器探知車位，省去了車主找停車位（或找車）的過程。普通立體車庫的平均存取時間不超過2 min，存取車方便快捷。

2.4.4 形式多樣，適應(yīng)力強，環(huán)保性好

立體車庫適用于建筑物地下層、地上層、商業(yè)鬧市區(qū)、住宅小區(qū)、學(xué)校以及企業(yè)等不同的環(huán)境，可與周圍景觀相結(jié)合進行設(shè)計。新型的立體車庫形式多樣，可采用模塊化設(shè)計，且標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)高、互換性好、對地基無特殊要求，同時可以根據(jù)用戶要求方便地進行拼裝和改型。另外，立體車庫內(nèi)的車輛需要熄火后由機械裝置存入車庫，車庫內(nèi)空氣污染較低，廢氣排放量少，有利于環(huán)保。

3 新型停車場優(yōu)勢與前景

旋轉(zhuǎn)式立體停車場不僅在實用性和適用性方面明顯超越了固定型大型現(xiàn)代化停車場，而且在造價和商機上的優(yōu)勢也是固定大型現(xiàn)代化停車場不能相比的。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3.1 項目優(yōu)勢

這種立體停車場是利用槽輪機構(gòu)的間歇性及與帶傳動組成的雙向復(fù)合摩天輪式停車場。經(jīng)檢查，裝置運轉(zhuǎn)順暢，復(fù)合旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，而且能夠依車體大小不同分別存放。車型大、車體重的家用車放在內(nèi)環(huán)，大多數(shù)常見的小型轎車放置外環(huán)。同時，車位吊筐采用懸掛重力式，對停車位置要求不高，能夠隨著機構(gòu)繞轉(zhuǎn)的位置變化來同步調(diào)整保持承重物水平。正常工作時，外環(huán)、內(nèi)環(huán)機構(gòu)運轉(zhuǎn)有指示。若出現(xiàn)故障，機構(gòu)能及時停機以防止事故的發(fā)生，同時由系統(tǒng)進行報警處理，不需專人管理[5]。整套裝置采用半埋式結(jié)構(gòu)，受自然環(huán)境影響因素小，增加透明罩后不僅抗風(fēng)，而且能夠屏蔽雨雪天氣帶來的安全隱患，且有抗震作用。

通過手機App軟件、車輛識別系統(tǒng)及自動選位功能能夠?qū)崿F(xiàn)自行存、取車輛，從而達到省錢、省地、方便、智能、環(huán)保的目的，并且晚上有夜間照明功能。這種新型停車場重力分布科學(xué)合理，技術(shù)特點獨特，其實用性、適用性、隨意性都很強，符合環(huán)保要求，符合國情。

3.2 發(fā)展前景

目前，停車場產(chǎn)業(yè)在我國正逐步擴大。按照國際上一車一個基本車位和15輛車1個公共車位的標(biāo)準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)式立體停車場產(chǎn)品銷售前景良好，發(fā)展?jié)摿^大。但是，目前各國停車場供應(yīng)能力相差懸殊，要想滿足國內(nèi)外市場需求，需要專門的社會化、集團化生產(chǎn)。本項目在停車場技術(shù)上具有一定的先進性，市場需求明顯，且符合我國有關(guān)法律的相關(guān)政策。通過充分考慮競爭和風(fēng)險因素認為，該停車場市場前景廣闊、風(fēng)險可控、投資適中，有很好的推廣價值，未來將會有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 結(jié)語

停車場設(shè)計急需更新?lián)Q代，未來停車場一定是集智能、節(jié)源于一體的多功能停車場。本文結(jié)合TRIZ推出此類型停車場，通過合理整合利用多種資源，提高了土地利用率并節(jié)約了成本。本項目通過開發(fā)新功能實現(xiàn)功能的多樣化，且可以快速渡過成長期達到成熟期，經(jīng)過后期的改良，有害機能能夠完全轉(zhuǎn)換為有益機能的理想化狀態(tài)。其結(jié)構(gòu)采用雙向設(shè)置，增加了車輛存放數(shù)量，且內(nèi)外兩環(huán)能夠同時進行工作，從而實現(xiàn)多輛轎車同時存取。半埋停車場的設(shè)計能夠提高土地利用率，且采用“摩天輪”的外形設(shè)計既能夠利用土地上層空間，又增加了美觀性，符合時代發(fā)展要求。