葉家根 張艷軍 雷美榮 鄭杰

（1.山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 山西省大同市 037003 2.山西大同大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院 山西省大同市 037003）

（3.山西大同大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 山西省大同市 037003 4.中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司 湖北省武漢市 430000）

1 課題的背景及研究意義

1.1 研究背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速，目前人們的生活質(zhì)量也在慢慢提高，與之相應(yīng)，城市場(chǎng)域內(nèi)擁有私家車的家庭數(shù)量迅速增加，汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)給城市化進(jìn)程帶來(lái)一定問(wèn)題，帶給汽車業(yè)主的困擾之一是停車位不足。城市商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)內(nèi)配備的停車位不足，由于停車引發(fā)的問(wèn)題越來(lái)越多，當(dāng)前社會(huì)事實(shí)反映尋找公共停車位比買車還要難。當(dāng)前無(wú)法阻擋城市化的發(fā)展進(jìn)程中，城市停車位不足引發(fā)一系列嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，那么如何在節(jié)省空間的情況下，有效的解決車位緊張的問(wèn)題，是當(dāng)今社會(huì)厄待解決的社會(huì)問(wèn)題。

目前，城市道路側(cè)停車問(wèn)題日益尖銳，道路兩側(cè)停車數(shù)目無(wú)法滿足現(xiàn)有汽車的數(shù)量。通過(guò)深入探索停車空間和停車方式，也使停車庫(kù)從地面向地下發(fā)展，由單層到多層，在這一大背景下，提出了路側(cè)智能化輔助停車系統(tǒng)，該系統(tǒng)將機(jī)械機(jī)構(gòu)與電子技術(shù)相結(jié)合，

引入自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)路側(cè)智能停車，可以有效的擴(kuò)大停車設(shè)施的建設(shè)規(guī)模，極大加快現(xiàn)代化建設(shè)速度，對(duì)停車難問(wèn)題的解決起到一定作用，在未來(lái)?yè)碛袕V闊的發(fā)展空間。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

劉軒松[1]等研發(fā)了雙層旋轉(zhuǎn)式8 車位停車庫(kù)，提出了基于2 臺(tái)PLC 的控制系統(tǒng)解決方案，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架、硬軟件結(jié)構(gòu)和2 臺(tái)新型plc 間網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明存取時(shí)間較短，操作比較便于。運(yùn)行穩(wěn)定，安全。李湘?zhèn)2]提出了基于plc 控制的雙層升降式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)的一種方法，該系統(tǒng)采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)來(lái)控制車輛升降移動(dòng)，該系統(tǒng)在使用中得到了應(yīng)用，效果很好。李雙紅[3]等人利用solidworks 三維軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)ansys 軟件模擬停車架的力學(xué)性能，對(duì)裝置進(jìn)行仿真分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)試車的數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)裝置的運(yùn)行是平穩(wěn)的而且速度也是非?？欤詣?dòng)存取車也是完全可以實(shí)現(xiàn)的。謝繼文[4]等人設(shè)計(jì)了小型雙層立體停車裝置的結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)的上層車位由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)擺桿帶動(dòng)上載車板，實(shí)現(xiàn)了上載車板升降平移的運(yùn)動(dòng)，使上車車輛存取變得更加靈活；下層車位的載車板與齒輪齒條相連，車輛存取的工作通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)進(jìn)行。而且上、下兩個(gè)車位的存取相互獨(dú)立，不會(huì)影響到車輛。吳碧金[5]等人設(shè)計(jì)出了一種新的雙層無(wú)避讓立體停車裝置，該設(shè)備的機(jī)械部分采用橋式結(jié)構(gòu)，可依次進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和升降等運(yùn)動(dòng)。該設(shè)備在使用過(guò)程中，不會(huì)影響車輛地面層的進(jìn)出，可提高車輛空間使用率。

圖1：雙層停車位設(shè)計(jì)圖

圖2：停車效果圖

1.3 研究意義

目前機(jī)械立體停車庫(kù)并非完美無(wú)缺，有各種各樣的問(wèn)題還需要進(jìn)一步完善，普通的升降類停車設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是也存在一定問(wèn)題，因?yàn)樯蠈悠嚾〕鰰r(shí)需要開(kāi)出下層汽車，上層車取完后，再將下層汽車開(kāi)回原停車位，存取汽車比較麻煩，這種適用于大型企業(yè)單位中以及人口較為稀疏的地方，但在人口比較密集的公共場(chǎng)域內(nèi)，比如商場(chǎng)、學(xué)校、寫字樓、住宅小區(qū)等地區(qū)不適用，此外，該種停車裝置存在使用問(wèn)題和安全問(wèn)題，沒(méi)有考慮與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系等問(wèn)題，制約著停車設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

雙層停車裝置的優(yōu)勢(shì)：

（1）節(jié)約空間：本文設(shè)計(jì)了雙層停車裝置，可以解決上層車和下層車的矛盾，擴(kuò)大了停車位使用面積，滿足不同消費(fèi)群體的需求，大大提升了該停車設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）拆卸簡(jiǎn)便：該停車裝置原材料裝載和拆卸都十分方便，不需要特意選址進(jìn)行安裝，在大量需要停車裝置的商場(chǎng)、學(xué)校、住宅區(qū)都可以隨時(shí)進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程簡(jiǎn)單易懂，對(duì)于急需要增加停車位的地方，可以快速安裝大量車位，解決“停車難”問(wèn)題。

（3）使用方便：目前的立體停車裝置仍存在各式問(wèn)題，上下層停車位相互牽連，無(wú)法單獨(dú)進(jìn)行停車，當(dāng)下層停車位被占，上層停車位只能閑置，停車位并不能實(shí)現(xiàn)物盡其用。本文所設(shè)計(jì)的停車裝置上下兩層停車位是相互獨(dú)立的，上下停車位互不影響，節(jié)省資源。

2 雙層停車裝置設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，這個(gè)結(jié)構(gòu)主要由頂層停車板和底層停車板兩個(gè)停車位，地下穩(wěn)定板，黑箱，連桿,導(dǎo)軌和控制裝置組成。

頂層停車板：頂層停車板是車輛的載體，通過(guò)頂層停車板的傾斜升降來(lái)帶動(dòng)車輛的升降。

底層停車板：汽車可以存于上下兩層，底層停車板帶有導(dǎo)軌和鏈條。

黑箱：底層停車板設(shè)有黑箱，其作用是對(duì)整個(gè)裝置有制動(dòng)作用，組成包括：步進(jìn)電機(jī)，，導(dǎo)鏈，齒條以及液壓系統(tǒng)。

導(dǎo)軌：在車輛存取過(guò)程中，牽引底層的停車板移動(dòng)，在運(yùn)行過(guò)程中所處的軌道為導(dǎo)軌，鏈條控制著導(dǎo)軌來(lái)進(jìn)行移動(dòng)。

2.2 工作原理及其過(guò)程

2.2.1 工作原理

（1）頂層停車板：本裝置的頂層停車板采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，避免了現(xiàn)有停車裝置噪音大的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)靜音停車。另外，采用液壓缸的上層停車裝置可以實(shí)現(xiàn)存取車輛過(guò)程中的平穩(wěn)性，降低車輛出現(xiàn)意外事故的可能性。存車時(shí)，停車裝置的活塞桿伸長(zhǎng)，使與地面相連的鉸支座上的連桿驅(qū)動(dòng)，向靠馬路的方向移動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)上層停車板，同時(shí)下降。上層停車板預(yù)留足夠的空間，使連桿和液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行，不至產(chǎn)生摩擦損壞裝置和汽車，待司機(jī)將車停好離開(kāi)后，上層停車板開(kāi)始上升并向靠人行道的方向移動(dòng)，直至回歸原位。

（2）底層停車板：底部停車板的工作原理比頂層停車板更簡(jiǎn)單，利用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制鉸鏈，實(shí)現(xiàn)車板左右移動(dòng)，停車裝置底層黑箱中的步進(jìn)電機(jī)可帶動(dòng)鏈條，鏈條帶動(dòng)導(dǎo)軌，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)底部停車板移出和移進(jìn)，實(shí)現(xiàn)底部停車板存入和取出功能。存車時(shí)，司機(jī)僅需將車開(kāi)到底層的停車板，取出汽車后直接從正面駛出，操作簡(jiǎn)單易行。

2.2.2 工作過(guò)程

（1）底層。

1.當(dāng)要把汽車停到底層停車位時(shí)：

通過(guò)控制部分，點(diǎn)擊底層停車，同時(shí)，汽車藍(lán)牙與該裝置自動(dòng)鏈接。該裝置會(huì)自動(dòng)將下臺(tái)板沿著導(dǎo)軌將停車板推出，此時(shí)只要將汽車開(kāi)到停車板即可。將汽車停好后，司機(jī)和乘客下車，同時(shí)司機(jī)通過(guò)遙控鎖門，在按下遙控的瞬間，車庫(kù)控制裝置也將接收遙控信號(hào)，此時(shí)副連桿將下臺(tái)板順著滑軌拉回。

2.當(dāng)要把汽車從底層停車位取出時(shí)：

直接點(diǎn)擊打開(kāi)車門遙控，汽車會(huì)通過(guò)藍(lán)牙，將信號(hào)送出，自動(dòng)將下臺(tái)板推出，此時(shí)司機(jī)與乘客上車，將汽車開(kāi)走，同時(shí)藍(lán)牙將斷開(kāi)，下臺(tái)板自動(dòng)回位。

（2）頂層。

1.當(dāng)要把汽車停到頂層停車位時(shí)：

通過(guò)控制部分，點(diǎn)擊頂層停車，同時(shí)，汽車藍(lán)牙與該裝置自動(dòng)鏈接。該裝置會(huì)自動(dòng)將上臺(tái)板，沿著連桿將停車板落下，此時(shí)只要將汽車開(kāi)到停車板即可。將汽車停好后，司機(jī)和乘客下車，同時(shí)司機(jī)通過(guò)遙控鎖門，在按下遙控的瞬間，車庫(kù)控制裝置也將接收遙控信號(hào)，此時(shí)連桿在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下將上臺(tái)板順著連桿回位。

2.當(dāng)要把汽車從頂層停車位取出時(shí)：

直接點(diǎn)擊打開(kāi)車門遙控，汽車會(huì)通過(guò)藍(lán)牙，將信號(hào)送出，自動(dòng)將上臺(tái)板落下，此時(shí)司機(jī)與乘客上車，將汽車開(kāi)走，同時(shí)藍(lán)牙將斷開(kāi)，上臺(tái)板自動(dòng)回位。

2.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由三個(gè)組成部分基本組成，即控制輸入的前端、單片機(jī)和控制電路系統(tǒng)，輸入的前端與一個(gè)藍(lán)牙接口連接，通過(guò)藍(lán)牙接口傳送相關(guān)控制指令?？刂仆＼囇b置的整個(gè)工作過(guò)程。單片機(jī)負(fù)責(zé)收到控制指令，接到指令后單片機(jī)運(yùn)行，控制電路系統(tǒng)接通，電流控制電機(jī)的運(yùn)行，停車裝置開(kāi)始工作。

2.4 安全保護(hù)系統(tǒng)

（1）防墜落裝置。為了防止頂層停車板的車輛出現(xiàn)意外墜落而砸毀處于下方的車輛或人，設(shè)置了防墜落裝置，出現(xiàn)意外可以鎖定頂層停車板。

（2）光學(xué)傳感器。設(shè)備在下降時(shí)，若有人或者物體在設(shè)備附近就有可能發(fā)生危險(xiǎn)，因此設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器，檢測(cè)到有人或物的信號(hào)時(shí)可以使車庫(kù)及時(shí)停止工作，防止意外發(fā)生。

（3）安裝斷鏈保護(hù)設(shè)備[5]。為了有效防止在頂層停車板做汽車升降動(dòng)作時(shí)，頂層的整個(gè)停車板內(nèi)部鏈條突然發(fā)生斷鏈，造成各種意外事故，設(shè)計(jì)了一種停車斷鏈控制裝置，當(dāng)發(fā)生意外的停車斷鏈時(shí)，可以將頂層的整個(gè)停車板鏈條鎖住，使其高度無(wú)法正常下降。

（4）警報(bào)裝置。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障或危險(xiǎn)，該裝置將立即發(fā)出警報(bào)并立刻停止工作

2.5 效果圖

如圖2所示，該裝置可以實(shí)現(xiàn)雙層停車，節(jié)省了一倍的空間，而且簡(jiǎn)單易停放，通過(guò)藍(lán)牙裝置來(lái)控制，讓司機(jī)在車上就可以實(shí)現(xiàn)停車，非常便捷而又節(jié)省空間。

3 結(jié)論

（1）路側(cè)雙層輔助停車裝置使路側(cè)停車面積增加一倍，擴(kuò)大停車空間，對(duì)于擁擠的一二線城市的“停車難”問(wèn)題，可以得到良好的改善效果。另外，該停車裝置在安裝過(guò)程中可以提前規(guī)劃，車輛必須按照指定位置停車，能夠改善停車雜亂的問(wèn)題。

（2）裝置改變了傳統(tǒng)側(cè)方位停車方式，采用直線停車簡(jiǎn)單易停。該停車裝置在使用過(guò)程中，不論是頂層停車位置還是底層停車位停車，司機(jī)只需要沿著馬路方向直線開(kāi)至停車板位置，隨后使用藍(lán)牙發(fā)出指令，裝置便可自動(dòng)工作，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省時(shí)間，對(duì)司機(jī)的停車技術(shù)要求大大降低，是大眾停車方式。

（3）此裝置存取方便，安全可靠。相對(duì)于其它的立體停車裝置，該停車裝置更多考慮安全系統(tǒng)，避免系統(tǒng)自損以及對(duì)司機(jī)、顧客和對(duì)汽車的損害，安全性大大提升，是共享停車車位的最佳選擇。

（4）該停車裝置投入成本低，且便于維護(hù)。該停車裝置組成材料簡(jiǎn)單，而且對(duì)于使用位置的要求不高，安裝簡(jiǎn)單，拆卸方便，對(duì)于急需增加停車位的場(chǎng)域來(lái)說(shuō)，可以快速增加停車位。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，量化生產(chǎn)也極易實(shí)現(xiàn)。