， ，，

(中原工學(xué)院，鄭州 450007)

隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步、城市人口的擴(kuò)張，城市交通壓力越來(lái)越大，停車(chē)難已成為困擾人們?nèi)粘Ｉ畹纳鐣?huì)難題.若要解決此難題，車(chē)輛的立體存放是必然趨勢(shì)[1].目前，地面、地下停車(chē)場(chǎng)已不能滿(mǎn)足正常的停車(chē)需求，因此，設(shè)置各種形式的立體車(chē)庫(kù)將成為解決停車(chē)難的有效舉措.根據(jù)物流立體倉(cāng)儲(chǔ)的存放、控制原理[2]，巷道式、垂直升降式立體車(chē)庫(kù)存車(chē)方案較多，如西安龍首北路天竹大廈52層、104個(gè)車(chē)位的電梯式停車(chē)庫(kù)和深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院16層、234個(gè)車(chē)位的雙塔式立體車(chē)庫(kù)，是垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的典型范例.汽車(chē)不同于其他物品，體積、質(zhì)量大，而且車(chē)主更關(guān)注存取效率.本文就幾種立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析研究.

1 垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析

垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖1所示.當(dāng)車(chē)輛需要存入車(chē)庫(kù)時(shí)，需將車(chē)輛駛?cè)氩⑼７旁趦闪熊?chē)位之間的堆垛機(jī)[2]平臺(tái)上，由車(chē)管人員將堆垛機(jī)提升到有空車(chē)位的指定高度，然后由堆垛機(jī)采用三層貨叉機(jī)構(gòu)[3]或輥道機(jī)構(gòu)[4]將車(chē)體和載車(chē)臺(tái)一并存入指定的空車(chē)位.取車(chē)時(shí)，由車(chē)管人員將堆垛機(jī)提升到指定高度，通過(guò)三層貨叉或輥道機(jī)構(gòu)將車(chē)體從指定車(chē)位轉(zhuǎn)移到堆垛機(jī)升降平臺(tái)上，然后由堆垛機(jī)將車(chē)體下降并停放到車(chē)庫(kù)臨近地坪高度的第一層，停穩(wěn)后由車(chē)主將車(chē)輛開(kāi)出車(chē)庫(kù).

圖1 垂直升降式立體車(chē)庫(kù)示意圖

這種立體車(chē)庫(kù)高，存車(chē)數(shù)量大，缺點(diǎn)是車(chē)輛存取單靠唯一的進(jìn)出口和堆垛機(jī)，升降速度慢，存取車(chē)輛效率太低.假如某小區(qū)該車(chē)庫(kù)某一單元中存有80輛車(chē)，每輛車(chē)的存取時(shí)間平均為3 min，而小區(qū)車(chē)主要在同一時(shí)間取車(chē)上班，從庫(kù)中提取第一輛車(chē)到提取最后一輛車(chē)，需要持續(xù)4 h，顯然是不可行的.所以這類(lèi)車(chē)庫(kù)多用于汽車(chē)銷(xiāo)售部門(mén).

2 升降橫移式3層立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析

目前，居民小區(qū)使用較多的是升降橫移式3層立體車(chē)庫(kù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示.其特點(diǎn)是：每一個(gè)車(chē)位都有自己獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，上層和底層只有升降功能，中間層(臨近地坪)只有水平橫移功能.具有升降功能的車(chē)位不能橫移；具有橫移功能的車(chē)位也無(wú)法升降.這類(lèi)車(chē)庫(kù)由若干個(gè)車(chē)位組成一個(gè)操控單元[6]，如某一個(gè)操控單元由24個(gè)(3的整數(shù)倍)車(chē)位組成，則上層有8個(gè)車(chē)位，可實(shí)現(xiàn)升降操作；底層也有8個(gè)車(chē)位，可升降操作；接近地面的中間層只有7個(gè)車(chē)位可實(shí)現(xiàn)水平橫移式操作.中間層則必須留出至少一個(gè)車(chē)位供上、下車(chē)位升降操作存取車(chē)體，因此一個(gè)存車(chē)單元最多可存放23輛車(chē).存放在中間層車(chē)位上的車(chē)輛，征得車(chē)管員同意后可自行將車(chē)開(kāi)出車(chē)庫(kù)；存放在上層車(chē)位(或下層車(chē)位)的車(chē)輛，取車(chē)時(shí)必須由車(chē)管員將該車(chē)位下方的中間層車(chē)位移開(kāi)(不論該車(chē)位是否有車(chē))，將車(chē)體從上層車(chē)位下降到中間層車(chē)位后，由車(chē)主將車(chē)輛開(kāi)出車(chē)庫(kù).

01-上層提升動(dòng)力系統(tǒng)；02-上層載車(chē)臺(tái)板；03-中間橫移載車(chē)臺(tái)板；04-橫移臺(tái)板驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)；

這種車(chē)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)是存取車(chē)輛效率高，造價(jià)便宜，車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，車(chē)輛可由車(chē)主自行開(kāi)入車(chē)位，不需要專(zhuān)用堆垛機(jī)操作.由于存取車(chē)輛比較方便，所以受到了車(chē)主的普遍歡迎.但是這種車(chē)庫(kù)存車(chē)數(shù)量少，占地面積大，土地利用率低[2]，不適合人口密集的地區(qū)建設(shè)(如商場(chǎng)、醫(yī)院等)，因此不能作為大力推廣的車(chē)庫(kù)類(lèi)型.

從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，為了避免運(yùn)動(dòng)干涉，在上、下層車(chē)位移動(dòng)時(shí)，必須避開(kāi)中間層的橫移軌道及固定橫梁(如圖2所示)，并借助于搭接板08，才能將車(chē)體順利移至停車(chē)位上.因此，這種車(chē)庫(kù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)更多層的車(chē)輛存放，只能是3層[5].

3 升降橫移式多層立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析

為了發(fā)揮3層立體車(chē)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)升降橫移式多層立體車(chē)庫(kù)時(shí)，車(chē)庫(kù)中必須設(shè)置具有升降橫移雙重功能的車(chē)位[6]，結(jié)構(gòu)如圖3所示.

可把具有升降橫移雙重功能的車(chē)位分為3個(gè)獨(dú)立的框架部分：

07為車(chē)庫(kù)的固定鋼架，除必要的立柱橫撐外，還須通過(guò)托腳將車(chē)位橫移必須具備的橫梁、鋼軌04固定在鋼架07上.

01為具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)的車(chē)位橫移框架，底盤(pán)設(shè)置有4個(gè)軸承座和4個(gè)滾輪，其中2個(gè)為主動(dòng)輪，通過(guò)減速電機(jī)和鏈條、傳動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)，可在固定鋼架07的鋼軌上雙向橫移；另外，在橫移框架的上部托板上，還安裝固定有車(chē)位升降驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)06，通過(guò)鏈條傳動(dòng)，車(chē)位升降臺(tái)及存入的車(chē)輛可按要求升降.橫移框架01是一個(gè)沒(méi)有底面和前簾的可移動(dòng)鋼架，是連接車(chē)庫(kù)固定鋼架07和車(chē)位升降框架02的中間過(guò)渡框架.

02為具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)的車(chē)位升降框架，底盤(pán)設(shè)置固定有4組鋼絲繩輪托腳和鋼絲繩導(dǎo)向繩輪.2條鋼絲繩一端固定在吊耳09上，然后穿過(guò)4個(gè)導(dǎo)向繩輪和2個(gè)提升繩輪.由升降驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)、傳動(dòng)鏈輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)使鋼絲繩卷筒雙向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)位的升降要求.在車(chē)位升降框架的兩側(cè)，安裝固定有4個(gè)半圓柱套筒式導(dǎo)向滑靴03，與固定在橫移框架01上的4個(gè)導(dǎo)向立柱08組成4組半圓柱面導(dǎo)向裝置，在車(chē)位升降框架上升到頂和下落到底(借助第1層車(chē)位的導(dǎo)柱)時(shí)，起到安全可靠的導(dǎo)向、定位作用.

01-車(chē)位橫移框架；02-車(chē)位升降框架；03-導(dǎo)向滑靴；04-車(chē)位橫移軌道及橫梁；05-車(chē)位橫移驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)；

這種具有升降橫移雙功能的車(chē)庫(kù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操作功能上都比3層車(chē)庫(kù)復(fù)雜，造價(jià)也高.由圖3可知，橫移框架01只能在固定的高度左右橫移；升降框架02也只能上升到指定的高度.如圖4所示，第3列第4層的車(chē)位存入車(chē)輛后，只能在車(chē)庫(kù)的第4層第2、3、4列間左右移動(dòng)，這個(gè)車(chē)位及存入的車(chē)輛不可能上升到第5層并橫移到第1或第5、6列.絕對(duì)不允許車(chē)位及存入車(chē)輛在第4層下方的任一高度懸空停留，以保證安全及其他車(chē)位的正常操作.

我們把3層以上的立體車(chē)庫(kù)稱(chēng)為多層立體車(chē)庫(kù)，圖4為升降橫移式多層立體車(chē)庫(kù)的基本車(chē)位結(jié)構(gòu)圖，假設(shè)它由6層8列共48個(gè)車(chē)位組成.第6層為頂層，像3層立體車(chē)庫(kù)的頂層車(chē)位一樣，只有升降功能，可全部存入車(chē)輛；第2～5層為升降橫移雙功能車(chē)位，為了便于車(chē)輛存取，必須有一列是空位，作為車(chē)輛存取的升降通道，所以這32個(gè)車(chē)位空間只能設(shè)置28個(gè)車(chē)位，最多存入28輛車(chē)；第1層臨近地坪高度，設(shè)置的車(chē)位也只有橫移功能，為便于車(chē)輛存取、出入，只能設(shè)置7個(gè)車(chē)位.因此這種存車(chē)單元最多只能存入43輛車(chē)，比3層立體車(chē)庫(kù)造價(jià)高，有效存車(chē)位數(shù)量少，存取車(chē)輛效率低.

圖4 升降橫移式多層立體車(chē)庫(kù)的基本車(chē)位結(jié)構(gòu)

當(dāng)車(chē)輛需要存車(chē)入庫(kù)時(shí)，最簡(jiǎn)單、快捷的方式是直接將車(chē)存入第1層車(chē)位，這樣存車(chē)、取車(chē)用時(shí)都最少；當(dāng)需要將車(chē)輛存放在高層車(chē)位時(shí)，需要車(chē)管人員將空車(chē)位下方存有車(chē)輛的車(chē)位向兩邊橫移，騰出空車(chē)位下降的通道，然后把空車(chē)位下降到臨近地坪的第一層高度，由車(chē)主將車(chē)輛開(kāi)入指定的空車(chē)位，由車(chē)管人員將載入車(chē)輛的車(chē)位上升到原來(lái)的高度，由此完成整個(gè)存車(chē)過(guò)程.從高層車(chē)位取車(chē)的操作過(guò)程與之相反.

車(chē)輛存入庫(kù)內(nèi)車(chē)位處于等待狀態(tài)時(shí)，為避免鋼絲繩斷裂、砸壞下面的車(chē)輛，在車(chē)位升降框架02上部設(shè)置有頂棚鋼構(gòu)橫撐；另外，在車(chē)位升降框架02和車(chē)位橫移框架01之間可以設(shè)置電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電控或氣動(dòng)插銷(xiāo)裝置，使01、02框架在沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)鎖閉成一體；也可在橫移框架01上設(shè)置手動(dòng)杠桿、四連桿機(jī)構(gòu)，將升降框架02與橫移框架01互鎖連接成一體(圖中沒(méi)有標(biāo)出)，從而減少存入車(chē)輛時(shí)鋼絲繩的受力，提高存車(chē)的安全可靠性.圖4中第6層(頂層)車(chē)位雖然只有升降功能，從安全可靠性要求出發(fā)，也需要在固定框架07頂層上設(shè)置相關(guān)固定的安全保護(hù)和導(dǎo)向裝置[1].

考慮車(chē)位升降框架02落到第1層地坪高度時(shí)，框架的底盤(pán)距離車(chē)庫(kù)外地坪尚有一段距離，不利于車(chē)輛出入，可將第1層橫移車(chē)位框架設(shè)計(jì)成過(guò)渡車(chē)位，讓升降框架嵌入第1層橫移框架內(nèi)，并形成統(tǒng)一底盤(pán)高度.這樣，第1層橫移單功能框架，即有獨(dú)立的存車(chē)功能，也可作為第2至第6層下降或提升時(shí)的過(guò)渡平臺(tái)，提高車(chē)輛存取過(guò)程中的平穩(wěn)、安全、可靠性.

與3層立體車(chē)庫(kù)相比，多層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)無(wú)需設(shè)置地下車(chē)位，便于車(chē)庫(kù)施工、檢修.但由于車(chē)庫(kù)高度的增加，車(chē)輛存取復(fù)雜且危險(xiǎn)程度增加.因此，在車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)安全保護(hù)裝置[7].

隨著多層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的存車(chē)高度和數(shù)量增加，土地的利用率得到了改善.但是高度越高，存車(chē)數(shù)量越多，存取車(chē)輛的效率就越低，給使用者帶來(lái)不便.若一棟樓有幾個(gè)單元，也可將一個(gè)立體車(chē)庫(kù)相應(yīng)分為幾個(gè)存車(chē)單元，這樣車(chē)輛存取效率高，車(chē)主存取車(chē)輛方便.由于每一存取單元都需要留出一列車(chē)位作為車(chē)位周轉(zhuǎn)時(shí)的升降通道，這樣就會(huì)降低立體車(chē)庫(kù)空間車(chē)位的有效利用率.另外，每一存車(chē)單元層數(shù)越多，車(chē)庫(kù)的土地利用率越高，但是由于雙功能車(chē)位數(shù)量的增加，也會(huì)提高造價(jià).因此，需要合理設(shè)計(jì)多層立體車(chē)庫(kù)每一個(gè)存車(chē)單元的存車(chē)高度與數(shù)量.

4 結(jié) 語(yǔ)

升降橫移式立體車(chē)庫(kù)與現(xiàn)有的垂直升降式、堆垛機(jī)巷道式立體車(chē)庫(kù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、存取車(chē)輛效率較高，且由于車(chē)輛可由車(chē)主自行駕駛?cè)霂?kù)，省略了專(zhuān)用堆垛機(jī)，造價(jià)相對(duì)較低.但是，因其土地利用率和存取車(chē)輛效率之間的矛盾，以及自動(dòng)化控制水平較低，目前仍不是立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳方案，更加合理的立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)方案還需要進(jìn)一步研究.

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