共享单车存取机的设计

赵子健

（武汉工程大学，武汉 430205）

随着移动互联网技术的发展,“绿色出行、低碳生活”观念深入人心，共享单车受到了人们的青睐，成为短距离出行的首选交通方式[1]。虽然共享单车给人们生活带来了极大的便利，成为了日常生活中不可或缺的便捷交通工具，但随之而来的“乱停、乱放”问题日益突出，大量违规停放的共享单车占据了路人行走空间，甚至造成机动车辆无法正常行驶。针对该问题，本文设计了一种共享单车存取机，其利用地下空间对停放在车站、地铁附近的共享单车进行存储，有效减少路面共享单车停放数量，缓解了因共享单车停放造成的拥堵现象。

1 方案设计

本文运用AutoCAD软件设计、绘制共享单车存取机的示意图，如图1所示。共享单车存取机结构由剪叉式升降机、移动小车、导轨、推送装置、光电传感器以及控制桩组成。共享单车存取机分上下两层，每层都有用以停放移动小车的水平导轨；左右两边各有一个剪叉式升降机，其中左边为双层结构，右边为单层结构。控制桩在第一层左上方，其上设有显示屏、存车按钮以及取车按钮。光电传感器设置在第一层水平导轨左上方，其发射端与接收端分别设置在左右两侧，推送装置设置在第一层水平导轨下方的右侧。

图1 共享单车存取机结构示意图

2 共享单车存取机工作原理

2.1 存车原理

存车时，按动控制桩上的存车按钮，左右两边剪叉式升降机下降至第二层，推送装置使推送杆从右向左移动，右边升降机向上移动，小车被推送到第二层水平导轨上。与此同时，第二层水平导轨上的一辆移动小车被推送到左边升降机上。随后，左边升降机上升至出口处，将共享单车放入移动小车之中。

再次按动存车按钮后，左边升降机从出口处下降至第一层，右边升降机上升至第一层。推送装置使推送杆从左向右移动，左边升降机向上的移动，小车被推送到第一层水平导轨上。同时，第一层水平导轨上另一边的一辆移动小车被推送到右边升降机，随后左边升降机上升至出口处。至此，存车流程完毕。

2.2 取车原理

取车时，按动控制桩上的取车按钮，左边剪叉式升降机从出口处下降至第一层，推送装置使推送杆从右向左移动，右边升降机向上移动，小车被推送到第一层水平导轨上。同时，第一层水平导轨上左边的一辆装有共享单车的移动小车，被推送到左边升降机上，随后左边升降机上升至出口处，从中取出共享单车。

再次按动取车按钮后，左边升降机从出口处下降至第二层，右边升降机同时也下降至第二层，推送装置使推送杆从左向右移动，左边升降机向上移动，小车被推送到第二层水平导轨上。同时，第二层水平导轨上另一边的一辆移动小车被推送到右边升降机上，随后左边升降机上升至出口处，右边升降机上升至第一层。至此，取车流程完毕。

3 结构设计

共享单车存取机结构设计包括升降机设计、移动小车设计、推送装置设计以及计数装置设计。

3.1 升降机设计

本设计升降机为剪叉式液压升降机，主要由工作台、剪叉臂、液压缸、滑轮以及滑道等组成，如图2所示。其结构为双层双剪叉式结构，即工作台左右两边各有两组剪叉臂，每组剪叉臂一端通过销轴与工作台连接，另一端通过滑轮和滑道与工作台连接。工作台上有两条轨道，用以停放移动小车。该升降机采用液压驱动的方式，使剪叉臂两端进行扩张或收缩，完成工作台上升或下降动作。

图2 剪叉式升降机

3.2 移动小车设计

移动小车结构如图3所示，车体为长方体，左右两边各一个防撞块，在车体的右上角设有遮挡片一个，以便光电感应器检测数量。移动小车的车体的底部设有两组滑轮，每组滑轮均可以在导轨上滑动。

图3 移动小车

3.3 推送装置设计

推送装置结构如图4所示，主要由齿轮、齿条、步进电机以及推杆等组成。其中齿条轮齿为分布于条形体上的特殊齿轮，与直齿圆柱齿轮配对使用，可以将转动变为移动[2]。步进电机设置在推送装置的右侧，并通过转轴与直齿圆柱齿轮驱动推杆上的齿条进行连接，完成推杆左右移动动作。

图4 推送装置

3.4 计数装置设计

计数装置主要是由光电传感器与计数器组成。光电传感器通过发射端和接收端之间光强弱变化，将之转化为电流，从而实现检测遮挡物的功能[3]。可用于检测的元件种类较多，本设计采用光电传感器作为检测元件。

光电传感器设置在第一层水平导轨左上方的两端，如图5所示。当移动小车上的遮挡片经过时，光电传感器发射端和接受端之间光线发生变化，产生脉冲信号，计数器接收光电传感器输出的脉冲信号并计数。当存车时，计数器数目加一；当取车时，计数器的数目减一。通过控制桩上的显示屏，可实时对共享单车储存数量进行观测。

图5 共享单车存取机俯视图

4 结语

本文设计的共享单车存取机，充分利用城市地下空间，将共享单车从地上存储转为地下储存，有效减少了地面上共享单车数量，缓解因共享单车随意停放导致交通拥堵的现象。与市面上已有的自行车立体停车架相比，本文设计的共享单车存取机有以下几点优势：

（1）自行车立体停车架一般采用双层结构；而本文设计的共享单车存取机可以采用多层结构，能够停放更多的单车；

（2）自行车立体停车架利用的是地上空间，会占据较大的路面面积，减少了路人行走空间；而本文设计的共享单车存取机利用的是地下空间，占据地面的面积较少；

（3）自行车立体停车架位于地上，影响城市美观；而本文设计的共享单车存取机位于地下，对路面影响较少。