橋式雙層無避讓立體停車設備的結構設計

吳碧金，施志峰 ，蘇永新，王化峰

(1.集美大學機械與能源工程學院，福建 廈門 361021；2.廈門寶嘉達信息科技有限公司，福建 廈門 361004)

橋式雙層無避讓立體停車設備的結構設計

吳碧金1，施志峰2，蘇永新2，王化峰1

(1.集美大學機械與能源工程學院，福建 廈門 361021；2.廈門寶嘉達信息科技有限公司，福建 廈門 361004)

為充分利用車庫空間，增加停車位，設計了一種新型的雙層無避讓立體停車設備.該設備機械部分采用“橋式”結構，可依次實現平移、旋轉、升降運動.在機械結構設計上以安全、方便、快捷又經濟適用為原則.該設備使用時，不影響地面層車輛的進出，具有車位產權獨立、空間利用率高、設備簡單、運行效率高等特點.

橋式；無避讓；雙層立體停車設備

0 引言

機動車保有量在不斷攀升,急速增長的車輛和有限的車位之間的矛盾已愈演愈烈，想方設法增加停車位成為亟待解決的問題.而城市有限的土地資源，使得向空間拓展成為增加停車位的最有效途徑.由于立體停車庫具有占地面積小、可自動化操作、建設成本低等優點[1]，目前有些城市已經在大型公共場所(如商場、醫院、公園等)建立停車樓、立體停車場、地下大型停車庫等，以緩解“停車難”問題.已建成使用的大型立體停車庫有多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環類、垂直循環類等，但它們的建造技術大多是從國外引進，自主研發的基本沒有[2-4].而獨立的單個雙層立體停車設備國內目前還處在研發階段，能投入實際應用的很少，主要是產品的可靠性、安全性、耐久性還不能得到保障[5-6].因此，研究和開發符合國情的立體停車設備，使之具有優越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度，且設備造價和運行成本低，將是未來停車設備制造業共同的目標.

雙層立體停車設備可在現有車位上方增加一個停車位，空間利用率高，具有較高的社會和經濟效益.目前比較成熟的雙層立體停車設備為旋轉式升降橫移無避讓立體停車庫[7].該種車庫采用單立柱懸臂結構，由導軌、移動小車、立柱(隨小車移動)和載車板構成，小車沿導軌水平移動，立柱可相對小車旋轉，載車板通過提升機構可沿立柱上下運動.但該種車庫有兩個明顯的不足：1)由于該種車庫采用單立柱懸臂結構，受力條件不均衡，必須預埋基礎軌道，這將減小地面層停車位的寬度，影響其正常使用；2)受立柱與載車板相對位置的限制以及載車板旋轉空間的要求，車位最小寬度不得小于2.5 m，最佳寬度2.7 m.而現有小車的停車位寬度大多為2.2m～2.5 m[8].這些條件嚴重制約了該種車庫的推廣使用.

2 橋式雙層無避讓立體停車設備的主要結構及工作原理

針對現有的雙層停車設備存在的不足，本課題研制出了一種橋式雙層無避讓立體停車設備[9].該設備由機械部分和控制系統兩大部分組成.

2.1 機械部分主要結構

機械部分采用“橋式”結構，如圖1所示.可依次實現平移、旋轉、升降運作，主要由車板1、橫移軌道2、平移旋轉驅動機構3、升降驅動機構4、車架5、鋼絲繩6等組成.本停車設備在停車位上方設置兩根軌道型鋼作為橫移軌道，軌道固定在天花板上，設于上部的車架采用軌道輪懸掛方式，車架頂部設置平移和旋轉機構，車架設置升降驅動機構.車架、車板、升降驅動機構組合成停車機構，升降機構安裝于車架后下方，采用調頻電機驅動，通過四根鋼絲繩驅動車板上下運動.

1)橫移機構 橫移機構主要由橫移電機、鏈傳動裝置、橫移軌道、主運動輪和從運動輪組成，在軌道的前后端各安裝運動導輪，通過主、從運動輪拉動鋼絲繩，使之產生卷繞運動，從而實現車架的橫移.橫移軌道中間支撐梁采用H型鋼，型號為H250×250×6×9-1200；邊支撐梁采用[ 型鋼, 型號為[250c 250×82×11-1200.為提高安全系數，在型鋼內每隔一段焊接上“L”型加強筋， 以增大軌道的強度，如圖2所示.

2)旋轉機構 旋轉機構主要由旋轉電機、傳動裝置、旋轉軸和軌道輪組成.旋轉軸需承載車架、停車板和車輛的質量(約3000 kg)，為保證旋轉軸的承載能力(設計時安全系數取3.0)和轉動靈活性，旋轉軸采用軸承式結構，如圖3所示(單位：mm).

3)升降機構 升降機構由升降電機、升降主動輪、從動輪、導向輪、鋼絲繩組成.鋼絲繩采用8股19芯直徑為11 mm的纖維芯鋼絲繩，其規格型號為8×19-11+FC-177，最小破斷拉力為76.2 kn.設計時，鋼絲繩的安全系數取10.0，并設有防墜落裝置，如圖4所示.

機構的平移、旋轉、升降采用變頻調速控制，使機構的運行更平穩可靠，所有機構運行過程中動作由PLC 自動控制，操作簡單方便.

雙層無避讓立體停車設備的總體結構圖如圖5所示(單位：mm)，其總體尺寸(停車狀態)為5000×2400×2180，額定載質量2000 kg.

2.2 安全保障裝置

為確保設備運行時安全可靠，在平移車架5的前后、左右，以及停車板的上下、前后、左右均安裝光電檢測開關，在設備的運行過程中如有妨礙物進入運行區域，設備即自動停止運行，排除妨礙物后重新啟動才可再運行，以確保安全.此外，在升降的車板上安裝有上、下限程開關和超高、超低限位報警裝置，雙重保障安全.

2.3 橋式立體停車設備的工作原理

橋式立體停車設備的安裝條件是：公共行車道寬度>5 m(汽車庫建筑設計標準為6 m[8])，車庫凈高>3.8 m(最佳4 m)的地下車庫和道邊停車場等具備安裝條件的停車場所.

使用該停車設備時，地面層停車位可照常使用.若停車位與行車道垂直，上層車位車輛入庫時，車架5帶動車板1沿軌道2移出(如圖6)，車架5在旋轉機構3驅動下旋轉成與行車道平行(如圖7)，車板1由機構4驅動下降到地面(如圖1)，車輛駛上車板，然后車板1上升、車架5再旋轉、平移入車位(如圖8).車輛出庫時，停車機構的運行過程與上述過程相同.若停車位與行車道平行，車架5只需平移出庫即可將車板放下，無需旋轉.

3 結語

針對我國大中城市“停車難”問題，本課題設計了一種新型的可依次實現平移、旋轉、升降運動的無避讓立體停車設備.無避讓立體停車設備不僅最大限度地利用了車位空間，使原來的一個車位變成了兩個，而且上層車輛與地面層車輛的進出互不影響，上下兩層車位都可自由方便地?？寇囕v.停車板采用了旋轉平移機構，使得上層車輛進出車板時為直行行駛狀態，更方便停車與取車，節省時間，提高停泊效率.除此之外，橋式雙層無避讓立體停車設備還有如下突出的優點：1)車位產權獨立 該設備采用“橋式”結構，上層車位的車架懸吊在空中(吊掛在旋轉軸上)，不占用地面層車位的面積.該設備使用時，不影響地面層車輛的進出，產權完全獨立，適合單獨出租或出售.2)空間利用率高 與旋轉式升降橫移無避讓立體停車庫相比，車位寬度小，只要車位寬度與標準停車場同樣的即可安裝本設備，無需增加車位寬度，停車數量將增加至兩倍.3)設備簡單，安裝方便 設備中車架的橫移和升降是通過鋼絲繩的卷繞運動實現的，設備簡單，成本低.安裝過程的施工可避開地面層的車位位置，所以不影響其正常使用.安裝空間靈活，可架設珩架或利用樓板梁架設橫移軌道.4)運行效率高 通過增加變頻控制升降車板，可在車板輕載時提高升降速度，減少泊車時間，提高設備運行效率.每次停(取)車時，停車設備的運行時間可控制在90 s之內.5)安全可靠 升降車板與鋼絲繩中設有鎖扣，當停車設備懸吊著時，鎖扣上鎖，防止車架下墜；當存取車時，鎖扣打開，車板方能下降.

[1]牟永田.垂直升降式停車庫設計[J]． 中國高新技術企業，2011(4):29-30．

[2]KWAK H G, SONG JY.Live Load for Parking Garage Members [J].Structure Safety,2000,5:251-279.

[3]杜桂榮．多層升降橫移式立體停車庫的結構和控制系統[J].甘肅工業大學學報，2003(1):64-66．

[4]HOLTON,AMY E,FISHER,et al.Advanced parking management systems,models of driver’s,parking strategies[J].Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society,2003，3:34-37.

[5]王瑞剛.立體停車場的發展現狀與趨勢[J].交通與運輸，2005，5：20-21.

[6]付翠玉.立體車庫發展的現狀與挑戰[J].機械設計與制造，2005，7：156-157.

[7]俞天明.無避讓立體停車庫的設計[J].機械工程師，2012，7：143-144.

[8]北京建筑工程學院.JCJ100-98《汽車庫建筑設計規范》 [S].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[9]施志峰．無避讓雙層立體停車裝置：中國，CN202970073U[P].2013-06-05.

(責任編輯 陳 敏 英文審校 陳 武)

Design on a Bridge Type Double-deck Parking Space without Avoidance

WU Bi-jin1，SHI Zhi-feng2,SU Yong-xin2,WANG Hua-feng1

(School of Mechanical and Energy Engineering,Jimei University.Xiamen,Fujian,361021；2.Xiamen Baojiada Info & Tech Ltd.Xiamen 361004，China)

In order to make full use of the garage space and increase the parking lot,a new type of double-deck parking space was designed.The mechanical bridge structure can achieve translation,rotation,the lifting movement.The mechanical structures of the parking equipment were designed to ensure it can work safely,conveniently and affordability,while the ground parking space can not be affected by the upper one and can be used freely. Therefore,the upper parking spaces could have its independent property rights. In addition, The parking equipment could have other good characteristics including the high space utilization rate,simple equipment, convenient installation, high running efficiency and so on.

bridge type;without avoidance;double-deck parking space

2013-07-09

2013-10-08

集美大學產學研課題(S513085)

吳碧金(1969—)，女，副教授，碩士.主要研究領域為CAD/CAM、工程圖學.

1007-7405(2014)02-0133-04

TH 122

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