桥式双层无避让立体停车设备的结构设计

吴碧金，施志峰 ，苏永新，王化峰

(1.集美大学机械与能源工程学院，福建 厦门 361021；2.厦门宝嘉达信息科技有限公司，福建 厦门 361004)

桥式双层无避让立体停车设备的结构设计

吴碧金1，施志峰2，苏永新2，王化峰1

(1.集美大学机械与能源工程学院，福建 厦门 361021；2.厦门宝嘉达信息科技有限公司，福建 厦门 361004)

为充分利用车库空间，增加停车位，设计了一种新型的双层无避让立体停车设备.该设备机械部分采用“桥式”结构，可依次实现平移、旋转、升降运动.在机械结构设计上以安全、方便、快捷又经济适用为原则.该设备使用时，不影响地面层车辆的进出，具有车位产权独立、空间利用率高、设备简单、运行效率高等特点.

桥式；无避让；双层立体停车设备

0 引言

机动车保有量在不断攀升,急速增长的车辆和有限的车位之间的矛盾已愈演愈烈，想方设法增加停车位成为亟待解决的问题.而城市有限的土地资源，使得向空间拓展成为增加停车位的最有效途径.由于立体停车库具有占地面积小、可自动化操作、建设成本低等优点[1]，目前有些城市已经在大型公共场所(如商场、医院、公园等)建立停车楼、立体停车场、地下大型停车库等，以缓解“停车难”问题.已建成使用的大型立体停车库有多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类等，但它们的建造技术大多是从国外引进，自主研发的基本没有[2-4].而独立的单个双层立体停车设备国内目前还处在研发阶段，能投入实际应用的很少，主要是产品的可靠性、安全性、耐久性还不能得到保障[5-6].因此，研究和开发符合国情的立体停车设备，使之具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度，且设备造价和运行成本低，将是未来停车设备制造业共同的目标.

双层立体停车设备可在现有车位上方增加一个停车位，空间利用率高，具有较高的社会和经济效益.目前比较成熟的双层立体停车设备为旋转式升降横移无避让立体停车库[7].该种车库采用单立柱悬臂结构，由导轨、移动小车、立柱(随小车移动)和载车板构成，小车沿导轨水平移动，立柱可相对小车旋转，载车板通过提升机构可沿立柱上下运动.但该种车库有两个明显的不足：1)由于该种车库采用单立柱悬臂结构，受力条件不均衡，必须预埋基础轨道，这将减小地面层停车位的宽度，影响其正常使用；2)受立柱与载车板相对位置的限制以及载车板旋转空间的要求，车位最小宽度不得小于2.5 m，最佳宽度2.7 m.而现有小车的停车位宽度大多为2.2m～2.5 m[8].这些条件严重制约了该种车库的推广使用.

2 桥式双层无避让立体停车设备的主要结构及工作原理

针对现有的双层停车设备存在的不足，本课题研制出了一种桥式双层无避让立体停车设备[9].该设备由机械部分和控制系统两大部分组成.

2.1 机械部分主要结构

机械部分采用“桥式”结构，如图1所示.可依次实现平移、旋转、升降运作，主要由车板1、横移轨道2、平移旋转驱动机构3、升降驱动机构4、车架5、钢丝绳6等组成.本停车设备在停车位上方设置两根轨道型钢作为横移轨道，轨道固定在天花板上，设于上部的车架采用轨道轮悬挂方式，车架顶部设置平移和旋转机构，车架设置升降驱动机构.车架、车板、升降驱动机构组合成停车机构，升降机构安装于车架后下方，采用调频电机驱动，通过四根钢丝绳驱动车板上下运动.

1)横移机构 横移机构主要由横移电机、链传动装置、横移轨道、主运动轮和从运动轮组成，在轨道的前后端各安装运动导轮，通过主、从运动轮拉动钢丝绳，使之产生卷绕运动，从而实现车架的横移.横移轨道中间支撑梁采用H型钢，型号为H250×250×6×9-1200；边支撑梁采用[ 型钢, 型号为[250c 250×82×11-1200.为提高安全系数，在型钢内每隔一段焊接上“L”型加强筋， 以增大轨道的强度，如图2所示.

2)旋转机构 旋转机构主要由旋转电机、传动装置、旋转轴和轨道轮组成.旋转轴需承载车架、停车板和车辆的质量(约3000 kg)，为保证旋转轴的承载能力(设计时安全系数取3.0)和转动灵活性，旋转轴采用轴承式结构，如图3所示(单位：mm).

3)升降机构 升降机构由升降电机、升降主动轮、从动轮、导向轮、钢丝绳组成.钢丝绳采用8股19芯直径为11 mm的纤维芯钢丝绳，其规格型号为8×19-11+FC-177，最小破断拉力为76.2 kn.设计时，钢丝绳的安全系数取10.0，并设有防坠落装置，如图4所示.

机构的平移、旋转、升降采用变频调速控制，使机构的运行更平稳可靠，所有机构运行过程中动作由PLC 自动控制，操作简单方便.

双层无避让立体停车设备的总体结构图如图5所示(单位：mm)，其总体尺寸(停车状态)为5000×2400×2180，额定载质量2000 kg.

2.2 安全保障装置

为确保设备运行时安全可靠，在平移车架5的前后、左右，以及停车板的上下、前后、左右均安装光电检测开关，在设备的运行过程中如有妨碍物进入运行区域，设备即自动停止运行，排除妨碍物后重新启动才可再运行，以确保安全.此外，在升降的车板上安装有上、下限程开关和超高、超低限位报警装置，双重保障安全.

2.3 桥式立体停车设备的工作原理

桥式立体停车设备的安装条件是：公共行车道宽度>5 m(汽车库建筑设计标准为6 m[8])，车库净高>3.8 m(最佳4 m)的地下车库和道边停车场等具备安装条件的停车场所.

使用该停车设备时，地面层停车位可照常使用.若停车位与行车道垂直，上层车位车辆入库时，车架5带动车板1沿轨道2移出(如图6)，车架5在旋转机构3驱动下旋转成与行车道平行(如图7)，车板1由机构4驱动下降到地面(如图1)，车辆驶上车板，然后车板1上升、车架5再旋转、平移入车位(如图8).车辆出库时，停车机构的运行过程与上述过程相同.若停车位与行车道平行，车架5只需平移出库即可将车板放下，无需旋转.

3 结语

针对我国大中城市“停车难”问题，本课题设计了一种新型的可依次实现平移、旋转、升降运动的无避让立体停车设备.无避让立体停车设备不仅最大限度地利用了车位空间，使原来的一个车位变成了两个，而且上层车辆与地面层车辆的进出互不影响，上下两层车位都可自由方便地停靠车辆.停车板采用了旋转平移机构，使得上层车辆进出车板时为直行行驶状态，更方便停车与取车，节省时间，提高停泊效率.除此之外，桥式双层无避让立体停车设备还有如下突出的优点：1)车位产权独立 该设备采用“桥式”结构，上层车位的车架悬吊在空中(吊挂在旋转轴上)，不占用地面层车位的面积.该设备使用时，不影响地面层车辆的进出，产权完全独立，适合单独出租或出售.2)空间利用率高 与旋转式升降横移无避让立体停车库相比，车位宽度小，只要车位宽度与标准停车场同样的即可安装本设备，无需增加车位宽度，停车数量将增加至两倍.3)设备简单，安装方便 设备中车架的横移和升降是通过钢丝绳的卷绕运动实现的，设备简单，成本低.安装过程的施工可避开地面层的车位位置，所以不影响其正常使用.安装空间灵活，可架设珩架或利用楼板梁架设横移轨道.4)运行效率高 通过增加变频控制升降车板，可在车板轻载时提高升降速度，减少泊车时间，提高设备运行效率.每次停(取)车时，停车设备的运行时间可控制在90 s之内.5)安全可靠 升降车板与钢丝绳中设有锁扣，当停车设备悬吊着时，锁扣上锁，防止车架下坠；当存取车时，锁扣打开，车板方能下降.

[1]牟永田.垂直升降式停车库设计[J]． 中国高新技术企业，2011(4):29-30．

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

[3]杜桂荣．多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统[J].甘肃工业大学学报，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]王瑞刚.立体停车场的发展现状与趋势[J].交通与运输，2005，5：20-21.

[6]付翠玉.立体车库发展的现状与挑战[J].机械设计与制造，2005，7：156-157.

[7]俞天明.无避让立体停车库的设计[J].机械工程师，2012，7：143-144.

[8]北京建筑工程学院.JCJ100-98《汽车库建筑设计规范》 [S].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[9]施志峰．无避让双层立体停车装置：中国，CN202970073U[P].2013-06-05.

(责任编辑 陈 敏 英文审校 陈 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

集美大学产学研课题(S513085)

吴碧金(1969—)，女，副教授，硕士.主要研究领域为CAD/CAM、工程图学.

1007-7405(2014)02-0133-04

TH 122

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