智能式双层自行车停放架设计

葛宜元+温晓鑫+周远航+付镜+黄达+于彬+贺奇+杨丽红+周思路+张伟伟+武赛娇

摘要随着环境问题的日益严重，国际原油价格不断上涨，外出使用汽车作为交通工具的成本上涨，自行车作为低碳环保交通工具愈来愈受人们欢迎，而大量自行车的停放就成为了首要问题。针对这一问题，将自行车的停放架进行改造，使自行车的停放趋于自动化、立体化、智能化和美观化。双层自行车能节省大量的可使用空间，提供更多的汽车停车位，并且它还有着使用价格低廉、人性化设计、操作轻便等优点，可使其空间资源利用最大化。停放架分为底层与高层两部分，通过动力系统、传动装置、滑槽、滚轮、钢索实现自行车高层的停放；利用自行车固定架固定座、前后挡架、停车槽腔对停放好的自行车进行限位固定；采用基于GSM的防盗报警系统及时发送报警信息。

关键词双层停车架自动化立体化智能化GSM的防盗报警系统

Frame design of intelligent double bicycle park

Ge Yiyuan, Wen Xiaoxin,Zhou Yuanhang, Fu Jing,Huang Da, Yu Bin, He Qi，

Yang Lihong, Zhou Silu，Zhang，Weiwei, Wu Saijiao

(College of Mechanical Engineering, Jiamusi University, Jamusi154007, China)

Abstract: With the increasingly serious environmental problems, the international crude oil prices continued to rise, the outside using cars as transportation costs rise, the bicycle as low carbontransport is becoming more and more popular, and a large number of bicycle park has become a primary issue. To solve this problem, the frame of bicycle park transformation, the bicyclepark becomes automatic, three-dimensional, intelligent and beautiful. Double bike park frame can save a lot of available space, providing more car parking space, and it also has a low price,the use of humanized design, convenient operation and other advantages, can maximize the use of space resources. Park frame is divided into two parts the bottom and top, through the power system, transmission device, the chute, roller, park bicycle top cable implementation; using bicycle fixation seat, retainer, before and after parking slot cavity on Park good bike to limit fixed; the anti-theft alarm system based on GSM in time to send the alarm information.

Key words:double bicycle park frame;automation;three-dimensional;intelligence;anti-theft alarm system

基金项目：佳木斯大学大学生科技创新项目（XSD2013-142）；佳木斯大学科技创新团队建设计划项目资助（Cxtd-2013-01）。

0引言

21世纪，伴随着社会飞速发展的同时，环境的保护是不可忽视的问题，其中空气的污染尤为严重，日益增长的私家车数量是空气污染的罪魁祸首之一。在油价不断上涨的今天，很多人都选择骑自行车上班，不仅节约、环保、而且在交通拥堵的时候可以减少不必要的时间浪费。智能双层自行车停车架的设计也越来越受广大人民群众欢迎，同时也是社会发展进步、保护环境的一种最有效的方法。智能双层自行车停车架与其他普通的停车架不同，它能让若干个自行车在此停放，并且有着智能、高安全性、高效自锁自行车的设备，而一般的自行车停车架只能用人工自带的锁来锁车子。而且当没有停车的时候可以让人们在这里坐着休息减少地面资源的拥堵现象。因此提倡绿色出行，倡导群众选择自行车作为交通工具极为必要。而提供一个良好的停车环境是首要前提[1]。如何解决自行车停放问题，减小停放空间、盗窃频率，及如何减少恶劣天气对自行车外表的损坏和停放的美观性，这是目前所要探究的。我国是自行车大国，很多选择自行车出行的人可能都遇到过这种问题——由于停放规划不完善，自行车乱摆乱放情况严重。

世界上一些发达国家，如美国、日本、意大利等，对自行车停放架的研究已经相当成熟，不仅有效地解决了城市自行车的问题，也美化了城市环境。在丹麦、荷兰和德国，自行车是人们出行的首选。我国在20世纪70年代地方政府就开始规划、建设、资助自行车的设施，自行车停放架的构建已经处于世界先进水平。在人口稠密的大都市，寸土寸金，停车架空间化、立体化的发展不可或缺，极具前景。

1停车架的整体结构设计

智能式双层自行车停放架分为上下两个部分，下部分与地面相接触主要由一个与地面相固定的滑槽和一个垂直地面的固定支架组成，其中在固定支架和滑槽中间安装有挡架，主要防止自行车与车架之间的相对移动。滑槽座中带有一个固定的停车槽腔，腔的前端口是对外开口的，在开口部位安装滚轮以便车以最快的速度进入停车槽内。上层主要由倾斜地面45°且能通过电机带动自由移动的机架(机架包括滑槽、限位凸缘、挡架）和平行于地面且能水平移动机架组成。水平移动机架包括挡架、停车槽固定座、停车槽组成，其中停车槽固定在停车固定座内且与停车固定座在电机作用下有相对运动关系。自行车停放架的整体结构如图1所示。

1.车架固定脚 2.限位凸缘 3.滑槽 4.挡架 5.停车槽固定座 6.停车槽 7.挡架

图1自行车停放架的整体结构图2传动机构的设计

为实现高层车辆的停放，采用叶片泵及两套滑轮组来实现自行车提升，具有结构紧凑、流量均匀、启动制动平稳、控制准确、可无极调速及噪声小的特点。其结构如图2所示。

1.滤油器 2.液压泵 3.溢流阀 4.手动换向阀 5.单向阀 6.顺序阀 7.液压马达 8.制动缸

图2动力系统结构高层自行车的停放要靠液压马达的转动来实现。液压马达双向转动采用伺服法控制[2]。系统回路中设有顺序阀，只有当压力油进入油缸的右腔才打开顺序阀，接通回油管路，这样可防止起升机构失压时导致重物的自由下落。仅设有顺序阀，无法防止因液压马达内泄漏而引起的缓慢下滑，为此在液压马达的驱动轴上安装制动器，当系统运转时，液压缸在液压油的推动作用下，制动器液压缸致使弹簧将液压阀闸块松开；液压缸停止转动时，制动器弹簧拉动阀块使闸块封死，实现制动。而系统启动时在短时间内会失控下滑，故另设单向节流阀，当起升重物时节流阀不起作用，重物下降时，它防止重物急速下降。两套滑轮组，一套滑轮组安放在活塞杆的头部，定滑轮组置于车架后端，槽腔前端开口部分置一滚轮，两套滑轮间相互以钢丝绳用平行穿绕法连接，钢丝一端系于与液压马达相连的滚线筒，另一端固定于停车槽腔，当马达顺时针转动时，钢丝卷入滚线筒，钢丝拉动停车槽腔，停车槽腔下的滚轮沿着滑槽座内的轨道滚动到车架末端停止，自行车停放完成。

3智能防盗及取用系统设计

3.1 智能防盗系统设计

自行车停放好后，车架上的锁车部件将车与车架锁在一起，车主启动防盗模式，防盗报警系统由红外传感器、数字模拟转换器、微处理器、GSM系统、警报系统、移动电话的业主和其他组件组成。信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态，传感器放置在锁车部分，一旦有人碰触，防盗系统便被触发[3]。传感器控制系统进行综合分析判断后，一方面通过信号转换发出警报声；另一方面通过通信网络系统的使用将发送短信到主人的手机，通知车辆被外部入侵或被盗窃。其流程图如图3所示。其工作原理为：传感器采集周边的信号，然后将收集的信号传送到数模转换器，数模转换器将信号处理之后传递至微处理器，经过微处理器判断之后，若判断为干扰信号，则将此信号传递至报警器发出警报;同时将此信号传递至GSM系统，以发送短信的方式发送信息到车主的手机上[4]；若判断为不是干扰信号，就将此信号传递至传感器，由传感器继续收集周边的信号。

图3智能防盗流程图3.2存取车流程

停放装置上端安装有IC卡读写器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成电路构成的，它不仅可以存储信息，而且可以处理大量的信息。由于轻小便于携带而越来越受到人们的青睐。

当需要停车时，只需触摸一卡通触摸智能卡触摸器，该智能器会出现相应的指令，点击存车命令，系统将会自动进入下一个界面，在该页面上选择需要停车的库位并按确定后，系统将会提示输入准确的停车信息，确定无误后选择确定命令系统将会完成存车过程。存车时选择好相应的库位后，系统将会把存车的信息传送给PLC，此时车库大门将会自动打开，滑槽将从45°的滑槽固定架上移动到与地面相平水准且保持一定的安全距离，只需将车移动到滑槽的限位凸缘处并由托板双翼固定，系统将通过传感器执行下一命令，工作台处的电机

将进入工作状态，通过马达的旋转带动滑槽移动，自行车将会随滑槽托板的移动而移动，速度相对较快，当进入倾斜固定滑槽内时，工作台转换为低速上升状态，达到指定主平层行程开关时主电机制动，同时固定滑槽架也沿逆时针缓慢旋转达到高层水平位置，此时，通过滑槽载起自行车上台，把整个自行车车身托起，车随托板一起移动，库位槽内系统通过传感器执行卸车固定操作，此时小车被架在库位上。

取车时，将一卡通贴近触摸器，先前已保留的存车信息将会传递到PLC系统，通过相应的指令，工作台选择相应库位。此时，托板托起自行车并用双翼夹住。通过带传动，托板随滑槽一起做匀加速运动，达到下降限位开关时速度减慢，固定滑槽和滑槽托板同时下降至一层，开始平层，平层完毕后，自行车车库大门打开，完成相应的操作后工作人员关闭车库大门[4]。人机界面上相应库位信息自动删除。移动定位工作台，升降平台归位，管理者在滑槽上取下自行车，经过一段时间后，滑槽自动回到上一层，取车过程完成。

3.3历史数据库

历史数据库主要显示、保存存取车的基本信息，如存车的数量、存车取车日期及中途存车时间的长短。数据库分为存车和取车两个关联数据库以保证存取信息完整不丢失[5]。为了对历史数据实时查询处理，便于及时处理信息的管理，提供了一个详细的用户和管理员访问日志并且保留相应的完整的存取信息，有效地保证使用者的合法利益和管理者信誉度。

4结论

（1）双层自行车停放架具有结构简单、成本低廉、使用灵活、存取方便、省时省力、防盗等特点。

（2）双层自行车停放架采用智能控制系统，使用时只须刷卡付钱，节约了人力资源。

（3）双层自行车停放架采用的上层传动机构可以使人们更省力的将自行车放到上层停车架。

参考文献：

[1]王化盛，陈泉源，沈菌峻.浅谈胶南市以自行车为主的绿色出行及旅游发展[J].大众文艺，2013（1）：276-278.

[2]李许岗.重载锻造操作机夹钳旋转系统的模糊控制[D].长沙：中南大学，2012：2-5.

[3]孙智涛,王振臣，焦敏.基于ARM的汽车防盗系统的设计[J].电子器件，2009，32（1）：122-124.

[4]吴振陆，付学尧.基于GSM网络及RFID技术的汽车防盗系统设计[J].装备制造技术，2010（5）：97-99.

[5]张华强，王陶，苏晓良.基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统[J].电气传动，2005，35（8）：50-53.

（05）

3智能防盗及取用系统设计

3.1 智能防盗系统设计

自行车停放好后，车架上的锁车部件将车与车架锁在一起，车主启动防盗模式，防盗报警系统由红外传感器、数字模拟转换器、微处理器、GSM系统、警报系统、移动电话的业主和其他组件组成。信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态，传感器放置在锁车部分，一旦有人碰触，防盗系统便被触发[3]。传感器控制系统进行综合分析判断后，一方面通过信号转换发出警报声；另一方面通过通信网络系统的使用将发送短信到主人的手机，通知车辆被外部入侵或被盗窃。其流程图如图3所示。其工作原理为：传感器采集周边的信号，然后将收集的信号传送到数模转换器，数模转换器将信号处理之后传递至微处理器，经过微处理器判断之后，若判断为干扰信号，则将此信号传递至报警器发出警报;同时将此信号传递至GSM系统，以发送短信的方式发送信息到车主的手机上[4]；若判断为不是干扰信号，就将此信号传递至传感器，由传感器继续收集周边的信号。

图3智能防盗流程图3.2存取车流程

停放装置上端安装有IC卡读写器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成电路构成的，它不仅可以存储信息，而且可以处理大量的信息。由于轻小便于携带而越来越受到人们的青睐。

当需要停车时，只需触摸一卡通触摸智能卡触摸器，该智能器会出现相应的指令，点击存车命令，系统将会自动进入下一个界面，在该页面上选择需要停车的库位并按确定后，系统将会提示输入准确的停车信息，确定无误后选择确定命令系统将会完成存车过程。存车时选择好相应的库位后，系统将会把存车的信息传送给PLC，此时车库大门将会自动打开，滑槽将从45°的滑槽固定架上移动到与地面相平水准且保持一定的安全距离，只需将车移动到滑槽的限位凸缘处并由托板双翼固定，系统将通过传感器执行下一命令，工作台处的电机

将进入工作状态，通过马达的旋转带动滑槽移动，自行车将会随滑槽托板的移动而移动，速度相对较快，当进入倾斜固定滑槽内时，工作台转换为低速上升状态，达到指定主平层行程开关时主电机制动，同时固定滑槽架也沿逆时针缓慢旋转达到高层水平位置，此时，通过滑槽载起自行车上台，把整个自行车车身托起，车随托板一起移动，库位槽内系统通过传感器执行卸车固定操作，此时小车被架在库位上。

取车时，将一卡通贴近触摸器，先前已保留的存车信息将会传递到PLC系统，通过相应的指令，工作台选择相应库位。此时，托板托起自行车并用双翼夹住。通过带传动，托板随滑槽一起做匀加速运动，达到下降限位开关时速度减慢，固定滑槽和滑槽托板同时下降至一层，开始平层，平层完毕后，自行车车库大门打开，完成相应的操作后工作人员关闭车库大门[4]。人机界面上相应库位信息自动删除。移动定位工作台，升降平台归位，管理者在滑槽上取下自行车，经过一段时间后，滑槽自动回到上一层，取车过程完成。

3.3历史数据库

历史数据库主要显示、保存存取车的基本信息，如存车的数量、存车取车日期及中途存车时间的长短。数据库分为存车和取车两个关联数据库以保证存取信息完整不丢失[5]。为了对历史数据实时查询处理，便于及时处理信息的管理，提供了一个详细的用户和管理员访问日志并且保留相应的完整的存取信息，有效地保证使用者的合法利益和管理者信誉度。

4结论

（1）双层自行车停放架具有结构简单、成本低廉、使用灵活、存取方便、省时省力、防盗等特点。

（2）双层自行车停放架采用智能控制系统，使用时只须刷卡付钱，节约了人力资源。

（3）双层自行车停放架采用的上层传动机构可以使人们更省力的将自行车放到上层停车架。

参考文献：

[1]王化盛，陈泉源，沈菌峻.浅谈胶南市以自行车为主的绿色出行及旅游发展[J].大众文艺，2013（1）：276-278.

[2]李许岗.重载锻造操作机夹钳旋转系统的模糊控制[D].长沙：中南大学，2012：2-5.

[3]孙智涛,王振臣，焦敏.基于ARM的汽车防盗系统的设计[J].电子器件，2009，32（1）：122-124.

[4]吴振陆，付学尧.基于GSM网络及RFID技术的汽车防盗系统设计[J].装备制造技术，2010（5）：97-99.

[5]张华强，王陶，苏晓良.基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统[J].电气传动，2005，35（8）：50-53.

（05）

3智能防盗及取用系统设计

3.1 智能防盗系统设计

自行车停放好后，车架上的锁车部件将车与车架锁在一起，车主启动防盗模式，防盗报警系统由红外传感器、数字模拟转换器、微处理器、GSM系统、警报系统、移动电话的业主和其他组件组成。信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态，传感器放置在锁车部分，一旦有人碰触，防盗系统便被触发[3]。传感器控制系统进行综合分析判断后，一方面通过信号转换发出警报声；另一方面通过通信网络系统的使用将发送短信到主人的手机，通知车辆被外部入侵或被盗窃。其流程图如图3所示。其工作原理为：传感器采集周边的信号，然后将收集的信号传送到数模转换器，数模转换器将信号处理之后传递至微处理器，经过微处理器判断之后，若判断为干扰信号，则将此信号传递至报警器发出警报;同时将此信号传递至GSM系统，以发送短信的方式发送信息到车主的手机上[4]；若判断为不是干扰信号，就将此信号传递至传感器，由传感器继续收集周边的信号。

图3智能防盗流程图3.2存取车流程

停放装置上端安装有IC卡读写器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成电路构成的，它不仅可以存储信息，而且可以处理大量的信息。由于轻小便于携带而越来越受到人们的青睐。

当需要停车时，只需触摸一卡通触摸智能卡触摸器，该智能器会出现相应的指令，点击存车命令，系统将会自动进入下一个界面，在该页面上选择需要停车的库位并按确定后，系统将会提示输入准确的停车信息，确定无误后选择确定命令系统将会完成存车过程。存车时选择好相应的库位后，系统将会把存车的信息传送给PLC，此时车库大门将会自动打开，滑槽将从45°的滑槽固定架上移动到与地面相平水准且保持一定的安全距离，只需将车移动到滑槽的限位凸缘处并由托板双翼固定，系统将通过传感器执行下一命令，工作台处的电机

将进入工作状态，通过马达的旋转带动滑槽移动，自行车将会随滑槽托板的移动而移动，速度相对较快，当进入倾斜固定滑槽内时，工作台转换为低速上升状态，达到指定主平层行程开关时主电机制动，同时固定滑槽架也沿逆时针缓慢旋转达到高层水平位置，此时，通过滑槽载起自行车上台，把整个自行车车身托起，车随托板一起移动，库位槽内系统通过传感器执行卸车固定操作，此时小车被架在库位上。

取车时，将一卡通贴近触摸器，先前已保留的存车信息将会传递到PLC系统，通过相应的指令，工作台选择相应库位。此时，托板托起自行车并用双翼夹住。通过带传动，托板随滑槽一起做匀加速运动，达到下降限位开关时速度减慢，固定滑槽和滑槽托板同时下降至一层，开始平层，平层完毕后，自行车车库大门打开，完成相应的操作后工作人员关闭车库大门[4]。人机界面上相应库位信息自动删除。移动定位工作台，升降平台归位，管理者在滑槽上取下自行车，经过一段时间后，滑槽自动回到上一层，取车过程完成。

3.3历史数据库

历史数据库主要显示、保存存取车的基本信息，如存车的数量、存车取车日期及中途存车时间的长短。数据库分为存车和取车两个关联数据库以保证存取信息完整不丢失[5]。为了对历史数据实时查询处理，便于及时处理信息的管理，提供了一个详细的用户和管理员访问日志并且保留相应的完整的存取信息，有效地保证使用者的合法利益和管理者信誉度。

4结论

（1）双层自行车停放架具有结构简单、成本低廉、使用灵活、存取方便、省时省力、防盗等特点。

（2）双层自行车停放架采用智能控制系统，使用时只须刷卡付钱，节约了人力资源。

（3）双层自行车停放架采用的上层传动机构可以使人们更省力的将自行车放到上层停车架。

参考文献：

[1]王化盛，陈泉源，沈菌峻.浅谈胶南市以自行车为主的绿色出行及旅游发展[J].大众文艺，2013（1）：276-278.

[2]李许岗.重载锻造操作机夹钳旋转系统的模糊控制[D].长沙：中南大学，2012：2-5.

[3]孙智涛,王振臣，焦敏.基于ARM的汽车防盗系统的设计[J].电子器件，2009，32（1）：122-124.

[4]吴振陆，付学尧.基于GSM网络及RFID技术的汽车防盗系统设计[J].装备制造技术，2010（5）：97-99.

[5]张华强，王陶，苏晓良.基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统[J].电气传动，2005，35（8）：50-53.

（05）