树状螺旋式自行车立体车库＊

2019-03-13邱语嫣孙淑媛姚恩龙

科技与创新 2019年4期

邱语嫣，孙淑媛，姚恩龙

（武汉理工大学，湖北武汉 430070）

在绿色出行等政策的号召下，自行车使用量迅速增加，带来了一系列的城市管理问题，如停放空间狭小、自行车易损坏；自行车乱停乱放，影响小区容貌；停放点监管不严，盗窃频率高等。三部委联合发文《关于加强城市步行和自行车交通系统建设的指导意见》中，要求加快自行车停车设施建设，新建住宅小区必须配建永久性自行车停车场等配套设施，并以地面停车位为主，解决居民自行车停放问题。

针对所述问题，从多层停放、错开把手、竖直停放等方面进行考虑，设计一款主要用于城市小区的树状螺旋自行车库，利用螺旋、立式及双层停放结构，大大节省占地面积。回转式结构有效提高了停车效率，空间利用率高且安全便捷，为解决城市小区停车难问题提供了新思路。

1 车库整体设计

停车库整体结构如图1所示，车库由挡雨顶棚、上层车架、下层车架和底座组成，主要功能由辅助直立装置、中心旋转装置、升降装置实现，通过重力平衡机构、滑块导轨机构、固定锁紧机构、升降机构的配合作用，实现自行车的存取。装置停车区域分为上下两层，存取车架绕轴成螺旋状分布，车架为弧形结构，弧形轨道上的导向滑块起到固定自行车前轮并带动自行车直立的作用，车架底部的脚踏板联动钢丝线可拉动锁舌，从而控制导向滑块的锁紧与释放。位于车架顶部的平衡器为直立自行车提供主动力，人只需提供较少动力保持自行车走向，即可实现自行车的直立。升降装置同样由平衡器提供抬升的动力，二层存取车架在升降轨道上通过滑轨上升和下降，以实现二层自行车的存取。

2 车库结构分析

车库主要结构包括辅助直立装置、中心旋转装置和升降装置。辅助直立装置起到人工辅助将自行车直立的作用，升降装置则实现上层自行车的存取功能，中心旋转装置和升降装置共同负责上层自行车的调度和存取。下文将对各结构进行详细分析。

图1 停车库整体结构图

2.1 辅助直立装置

上下层停放空间存取自行车，使自行车直立和水平的功能主要由辅助直立装置实现，其结构主要包括：①提供直立轨道的弧形车架；②导向滑块、前轮固定挡板和后轮固定凹槽组成的三点稳定装置；③提供使自行车直立动力的平衡器。弧形轨道车架设计能够更好地实现自行车由平放变为直立的运动过程，而平滑弧形设计能使自行车运动过程平稳，操作方便，且加工工艺较为简单。

2.2 中心旋转装置

上层停放空间存取自行车，其中上层车架的的旋转功能通过中心旋转装置实现。其结构主要包括：①支撑升降架和上层车架的支撑架；②中心轴与轴套间的调心滚子轴承；③承受重力以及导向的作用的牛眼滚珠及圆形滚珠轨道。

2.3 升降装置

上层停放空间存取自行车，其中上层车架的升降功能由升降装置实现。升降装置主要包括：①平衡升降过程中自行车和上层车架重力的双平衡器；②内部安装有圆形直线导轨的升降架，使上层车架能按导轨竖直升降；③升降锁紧联动机构，使上层车架在升降结束后保持固定。④下层导向轨道，与上层升降架相配合，提高上层车架升降的稳定性。双平衡器可以平衡车架升降过程中的重力，用户在下拉和上推车架时几乎不费力。手脚并用触发锁紧机构，操作灵活。下层导向轨道为“漏斗”结构设计，用于引导车架准确滑入轨道，达到旋转装置周向自锁的目的，保证升降的稳定性。

3 存取车流程分析

3.1 下层存取车流程

用户在下层存车时需完成以下步骤：①将自行车前轮挂在车架的导向滑块上；②脚踩直立锁紧踏板，卡块下移，在人工辅助情况下平衡器带动自行车直立；③锁车，完成存车。用户在下层取车时需完成以下步骤：①打开车锁；②拉下自行车，将车身放平，完成取车。

3.2 上层存取车流程

相比于下层存取车，用户在上层存取车时多了拉下车架和触发升降锁紧装置这两个步骤。

以存车为例，用户先将上层车架旋转至与下层对应的预留空位处，触发升降锁紧装置，拉下车架（下拉后车架自动锁紧），将自行车停放并辅助其直立后再次触发开关，车架便顺势上移至上层完成停车。上下层存取车操作流程如图2所示。

4 车库应用可行性分析

目前普通的居民小区对自行车的停车位需求大概在100个左右，以百辆自行车占地为例，普通自行车库至少占地120 m2，而本作品占地约为普通车库的1/4，节省了近90 m2的占地面积，普通轿车的停车位尺寸为13.25 m2，将省下的占地面积折合成汽车车位空间，每百辆自行车位节省的空间约6.8个汽车停车位的面积。

以目前小区机动车停放车费300～400元/月计算，本装置使用一年可节省的经济效益约为28 560元，具有较大的经济效益（不含小区自行车管理费用）。